RFPAD渗流版培训教程.ppt

大连力软科技有限公司 §主要内容 ◆ RFPA-Flow渗流版简介 ◆ 岩石（岩体）渗流力学特性及基本原理介绍 ◆ RFPA-Flow渗流版功能按钮与工具条介绍 ◆ RFPA-Flow渗流版分析问题的流程 ◆ 工程中有关渗流问题的RFPA模拟计算 一、RFPA-Flow渗流版简介 §RFPA-Flow渗流版简介 ◆ RFPA-Flow渗流版:是继RFPA基本版推出的，利用该版本可进行岩石（体）基本渗流特性的模拟研究，亦可进行水工中岩石（体）流固耦合问题的数值计算分析，如可开展水力水电工程中各类坝体渗流场、孔隙压力场、微震时空展布等特征的计算分析，对承压水煤层开采等工程中的突水等突发性地质灾害的预测预报。 §几个有关渗流的事例 §岩石（岩体）渗流力学特性 §岩石（岩体）的孔隙特征 §岩石（岩体）的渗透特征 　◆ 岩体中的水只能沿连通孔隙或裂缝渗透。岩石的渗透性大小可用渗透系数衡量，它主要决定于岩石孔隙的大小、方向及其相互连通情况。 　◆ 渗透率(permeability)是岩体介质特征的函数，它描述了岩体介质的一种平均性质，表示岩体介质传导流体的能力。对于均匀各向同性多孔介质而言，其渗透率为： § 渗流-损伤耦合方程 ◆ 当单元的应力状态或者应变状态将满足某个给定的损伤阈值时，单元开始损伤，损伤单元的弹性模量为： 三、RFPA-Flow渗流版功能按钮 与工具条介绍 §渗透特性设置 §渗流边界条件设置 §控制边界条件设置 系统自定义 (self define) §系统自定义(self define) §系统自定义(self define) §系统自定义(self define) §系统自定义(self define) §系统自定义(self define) 四、RFPA-Flow渗流版分析问题流程 五、工程中几个渗流问题的RFPA模拟 ◆ 孔隙水压力作用下岩石破裂过程RFPA模拟 ◆ 水压致裂岩石过程的RFPA模拟 §空隙水压下岩石破裂过程RFPA模拟 试验内容： 　　◆ 考虑孔压作用下岩石的应力-应变曲线 　　◆ 岩石损伤破坏中渗透性的演化规律 §孔隙压力对岩石破裂的影响 ◆ 对于孔隙和微裂隙中含有重力水的岩石，当其突然受载水来不及排出时，岩石孔隙或裂隙中将产生很高的孔隙压力。这种孔隙压力，减小了岩石颗粒之间的压应力，从而降低了岩石的抗剪强度，甚至使岩石的微裂隙端处由于受拉状态从而破坏岩石的连接。 第1步：模型建立及参数选择 模型： 数值模型采用二维平面应力薄板模型。试样模型尺寸80mm×50mm ，网个划分为160×100个基元 。整个加载过程通过位移加载方式。轴向加载位移增量为△s=0.01mm。侧压p2=4Mpa，上下边界孔隙压力p3,p4分别为2.3Mpa,3.8Mpa。左右边界孔隙压力为0。控制步数为100步。 力学性质参数如下表： §RFPA数值模型 第2步：计算 几分钟后…… 第3步：计算结果分析 §N-S曲线、Seepage曲线、AE曲线 § 岩石水压致裂过程RFPA数值模拟 试验内容： ◆ 含单孔围压作用下岩石水压致裂过程 ◆ 从孔心到边界应力分布情况 ◆ 不同均质度时孔边应力分布的指纹图 ◆ 不同边界压力时破坏裂纹模式、应力分布、流量分布情况 第1步：模型建立及参数选择 模型： 为了研究不同均质度时孔边应力分布的光弹图，首先建立一个均匀材料的模型（均质度为100）材料力学参数如下表，再建立一个非均匀材料的模型（均质度为3）。数值模型采用二维平面应力薄板模型。试样模型尺寸100mm×100mm ，孔径为5mm。网个划分为100×100个基元 。整个加载过程通过压力加载方式。孔压增量为△p=1Mpa。水平压力ph=1.0Mpa，垂直压力 pv=4.0Mpa，孔内初始压力为1Mpa.控制步数为50步。力学性质参数如下表： §RFPA数值模型 第2步：计算 几分钟后…… 第3步：计算结果分析 §从孔心到边界应力分布情况 §RFPA计算步骤（三大步） 构造模型 （前处理） 1建立工程文档 2网格划分和参数赋值 3插入模型结构 4边界条件 (力、位移、渗流) 5控制条件 (选择渗流问题） 计算 单步运行 连续运行 结果分析 （后处理） 选择渗流图 §RFPA-Flow工程算例（渗流模块） 0.1 0.6 0.1 0.1 30 耦合系数 孔隙水压系数 渗透系数 孔隙率 摩擦角 10 0.25 100 10000 2 C/T Poisson 强度 弹性模量 均质度 表 1 强度准则和相变