基於井流波動方程確定岩體滲透參數的理論和方法研究

《基於井流波動方程確定岩體滲透參數的理論和方法研究》是依託河海大學，由周志芳擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於井流波動方程確定岩體滲透參數的理論和方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：周志芳
• 依託單位：河海大學

項目摘要

基於井流波動方程，探求一種便捷、高效、現場確定裂隙岩體滲透性參數（裂隙當量滲透係數、滲透係數張量等）的振盪試驗理論、技術和方法。根據單井和導水裂隙介質之間水流的質量守恆、動量守恆和水流連續性原理，探討振盪試驗條件下裂隙介質鑽孔中水流運動的機理。基於現場鑽孔振盪試驗資料，提出適合不同阻尼反應情況下的確定岩體滲透性參數的解析方法、數值方法和圖解法。從試驗依據的理論，試驗原理、方法、裝置，數據採集系統，數據分析模型等方面建立一套適合於裂隙介質鑽孔振盪試驗確定參數的方法,開發適用於確定裂隙介質各向異性滲透性參數的鑽孔振盪試驗儀器設備，並給出相應的試驗數據分析模式。

結題摘要

項目圍繞擬定的研究內容、研究目標，採用理論分析、室內和現場試驗、儀器設備開發相結合的技術路線開展系統的研究工作。考慮裂隙岩體各向異性的特點，基於地下水連續性方程、質量守恆定律和動量守恆定律，建立並求解了不同產狀裂隙結構面情況下，井-裂隙含水層系統中井孔內微小水量“瞬時”變化條件下井中水流振盪方程的數學模型，提出通過振盪試驗確定裂隙滲透係數、當量滲透係數和滲透係數張量的具體方法和步驟。研製開發了一套能獲取裂隙幾何特徵（產狀、隙寬等）並能實時記錄裂隙鑽孔中激發產生的水頭振盪變化過程的裂隙岩體滲透係數張量振盪試驗測試系統。同時，研究了該測試系統開展裂隙岩體中鑽孔振盪試驗的測試技術方法。採用室內物理模擬試驗檢驗測試系統和振盪試驗的測試技術方法可靠性。結合黃島地下水封洞庫工程開展振盪試驗和常規壓水試驗的現場試驗研究，基於研製開發的振盪試驗測試系統得到了裂隙岩體中裂隙產狀等地質信息，試驗確定了黃島試驗場地裂隙岩體的滲透係數張量，驗證了振盪試驗確定裂隙岩體滲透參數理論與方法的準確性和適用性。項目在裂隙介質井流波動理論、裂隙介質井流波動數模的解析方法、裂隙介質井孔振盪法的試驗和裂隙介質鑽孔振盪試驗的儀器設備開發方面均取得豐富的研究成果。已發表標註該項目基金資助的SCI/EI檢索論文共28篇，其中SCI論文19篇、EI論文9篇；2015年科學出版社出版標註該項目基金資助的專著《實驗水文地質學》1部（100萬字）；研製設備1套；獲授權國家發明專利3項；培養博士2名，碩士2名；正在編制鑽孔振盪試驗水電行業規範1部。 項目全面完成了預期研究目標，解決了裂隙介質井流波動機理、不同阻尼反應滲透性參數確定方法和裂隙介質鑽孔振盪試驗儀器設備開發等關鍵技術問題。超額完成了預期研究成果。