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摘要
为了研究岩体粗糙裂隙几何特征与其非线性渗流特性的相互关系,基于裂隙面分形特性提出了三维粗糙裂隙的几何结构表征模型,通过直接求解N-S(Navier-Stokes)方程,研究了不同开度均值、标准差和分形维数对岩体裂隙Forchheimer型渗流特性的影响规律,验证了Forchheimer方程描述流量与压力梯度非线性关系的有效性。研究结果表明:当流量较小时,随着裂隙开度均值减小、标准差增大,线性系数逐渐增大即水力开度逐渐减小,渗透能力下降,分形维数对其渗透能力的影响较小,并提出了水力开度与开度均值、标准差的经验关系式;当流量较大时,水流流态从线性流向非线性流转变,随着开度均值减小、标准差和分形维数的增大,非线性系数增大,临界雷诺数减小,测得Rec范围为11.16～39.3。
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