岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (8): 2495-2504.doi: 10.16285/j.rsm.2024.1172CSTR: 32223.14.j.rsm.2024.1172
吴兵1, 2,盛建龙1, 2,叶祖洋1, 2,周新1, 2
WU Bing1, 2, SHENG Jian-long1, 2, YE Zu-yang1, 2, ZHOU Xin1, 2
摘要: 为解决传统Forchheimer方程难以描述高围压及高水压耦合下单裂隙岩体非线性渗流问题,采用双弹簧Hooke模型(two-part Hooke’s model,简称TPHM)描述单裂隙水力开度与有效法向应力关系,将线性系数A及非线性系数B表征为有效法向应力的函数,提出考虑单裂隙非线性渗流-法向应力耦合作用的Forchheimer修正模型,通过试验数据及数值模拟对比分析验证了模型的有效性,分析不同法向应力和裂隙水压下线性系数A及非线性系数B的演化规律。研究结果表明:单裂隙在高围压、高水压条件下水力耦合效应显著,压力梯度-流量试验数据逐渐偏离传统Forchheimer方程,而Forchheimer修正模型仍然与试验数据吻合一致;当裂隙水压p恒等于0时,修正模型能够退化为不考虑水压力影响的传统Forchheimer方程;系数A、B对有效法向应力具有敏感性,随法向应力增大而非线性增大,随裂隙水压增大而非线性减小;与不考虑水力耦合模拟相比,考虑水力耦合作用的数值模型在相同流量下所需的压力梯度更小,模拟结果能用修正模型准确描述。
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