裂隙介质的研究方法

发布网友发布时间：2022-05-06 09:10

共1个回答

热心网友时间：2022-06-29 05:36

目前研究裂隙介质渗流的方法可分为三类:等效多孔介质方法、双重介质方法和非连续介质方法。下面就这几种方法的基本原理作一简介。

1.等效多孔介质方法

等效多孔介质方法就是用连续的多孔介质理论来研究非连续裂隙介质中的问题。

图10－13a为非连续的裂隙含水系统。裂隙水流运移于迂回曲折的裂隙网络之中，研究起来困难很大。为研究方便起见，可以虚拟一个等效的多孔介质场(图10－13b)来近似代替复杂的裂隙介质场。真实的裂隙介质场与虚拟的孔隙介质场所控制下的两个地下水流场在整体上明显不同，如水头分布、地下水流向、流速等均存在明显的差别。但仍可用虚拟的孔隙介质来近似代替真实的裂隙介质，不要求两个水动力场严格相似，只要求某些方面近似。例如，可通过调整多孔介质的渗透系数，使两个系统的泉流量相等。这时称这个孔隙介质为裂隙介质的等效多孔介质。

等效多孔介质方法具有比较严格的应用条件。等效时含水系统的补、径、排条件不能改变;等效是两种介质在特定功能上的等效，像上面我们要求泉流量相等，实际上是要求介质系统总体导水能力等效，而其他方面未必等效。例如图10－13a，b中，在两个介质系统中相对应的位置上打两个取水井，按多孔介质场分析可以取到一定数量的地下水，而在裂隙介质场中的井完全可能是一个干井。

图10－13 裂隙介质及其等效多孔介质

2.双重介质方法

有些介质，如未充分胶结的中粗粒砂岩、经过溶蚀的灰岩和白云岩等，存在两种导水能力相差悬殊的空隙空间。其中的大空隙如裂隙、溶蚀裂隙、溶蚀孔隙等，导水能力较强;小孔隙如原生孔隙、微小裂隙、溶蚀小孔等，导水能力很低，但数量众多，贮存水的能力不可忽略。为了比较准确地刻画这一类介质，可以分别用两种等效的多孔介质近似代替大小两种空隙，这种方法称为双重介质方法。在双重介质方法中，两种空隙空间是分别刻画的，各自有自己独立的参数(如渗透系数、孔隙度、给水度等)，但两种空隙存在水力联系，可以进行水量交换。如抽水引起地下水位下降，大空隙导水能力强而优先释水，在大空隙中形成低水头，小空隙中的水流向大空隙。

3.非连续介质方法

等效多孔介质方法和双重介质方法都是宏观地、粗略地处理裂隙介质的方法，没有详细刻画裂隙介质的内部结构。而有些水文地质参数如地下水水头、孔隙水压力、流速等与介质的结构细节存在密切关系。为了准确计算这些参数，还需要详细刻画裂隙通道及其构成的网络，只有非连续介质方法才能够满足这一要求。它对裂隙网络中的每一条具有实际导水意义的裂隙进行准确地描述，包括每条裂隙的张开宽度、产状、中点坐标等，要求作出实测的裂隙网络图。

非连续介质方法可以准确计算出裂隙网络内任意一点的水头、孔隙水压力、渗透速度、流量等，是研究裂隙渗流的一种比较理想的方法。但其缺点是对实际资料的要求很高，计算复杂，要求用电网络模拟或计算机模拟。此方法目前常用于针对裂隙渗流本质的理论研究，实际工作中主要用于需要确定孔隙水压力与流速的情况。适用于研究区域较小、工作程度较高的水文地质工程地质问题(如岩体高边坡稳定性、地下硐室围岩稳定性等)。

在实际工作中使用哪种方法合适，要视具体研究内容而定。大范围的流量问题可采用等效多孔介质方法。若介质中存在两种导水能力相差悬殊的空隙，可采用双重介质方法。而小范围的以求解孔隙水压力、流速为主要目的的问题可采用非连续介质方法。