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硕士研究生课程渗流力学考试试题及答案 简答题 什么是多孔介质？ 多孔介质指的是这样的一个体积；可以把它分成很多微小的体积，在每个小体积中，都包含有固体和流体；其中固体部分称为“骨架”，而充满流体(液体及气体)的部分称为“孔隙”。所有连通的孔隙所占的体积称为“有效孔隙”。在有效孔隙中，流体可以从一点连续运动到任意另外一点。在一般情况下，常认为孔隙都是连通的。 在自然界，多孔介质指的是松散土层，含裂隙或溶隙的坚硬岩石，而含有溶洞或地下暗河的岩溶介质不属于这个范围。多孔介质具有孔隙性、压缩性和贮水或释放出水的一些性质。 2．比贮水系数 比贮水系数Ss定义为水头下降一个单位时，从表征体元中释出的水所占的体积，即 其中(Uw表示[U0]中由于多孔介质骨架的变形和水的膨胀而释出的水的体积；(h表示水头的下降值。 3．Darcy定律 1856年，法国的H．Darcy在装满砂的圆管中进行实验。得到如下关系式： 式中Q是渗流量；H1和H2是通过砂样前后的水头；l是砂样沿水流方向的长度；A是试验圆筒的横截面积，包括砂粒和孔隙两部分面积在内；K是比例系数，称为渗透系数，也称水力传导系数。上式中的即水力梯度J，故可改写为 上述两个关系式称为Darcy定律。它表示渗流速度V与水力梯度成正比关系。 4．建立双重介质渗流方程时的基本假设 (1)岩层中孔隙和裂隙的分布彼此都是连续的，即所谓的“二重性”假定。双重介质的名称即由此而来。根据这一假定，在渗流区中每个点上都有两个水头，一个是孔隙水头H，另一个是裂隙水头Hf。 (2)孔隙以贮水为主，裂隙以导水为主，水自孔隙经裂隙流向别处，这样总的渗透性就决定于裂隙的渗透性。水在裂隙中的流动服从Darcy定律。 (3)孔隙和裂隙的初始水头相等，它们之间交换的水量与其水头差成正比，即 Qpf＝C ( H—Hf ) 其中Qp为单位体积的含水层在单位时间内从孔隙流入裂隙的水量，C是比例常数。 (4)含水层的骨架是可以压缩的，但其固体颗粒不可压缩，视为刚性的。 5．岩石水力学的定义 岩体水力学是应用渗流力学和岩石力学的基本理论，以动态的地质结构体为基础，研究自然岩体和工程岩体与地下水相互力学作用规律的科学。这个定义包含两层涵义:一方面研究在岩体应力场〔包括人类工程力)作用下，岩体中地下水的运动规律;另一方面研究在地下水渗透力(Seepage forces)作用下的岩体渗透稳定性问题。正确指导工程施工设计及地下水资源合理开采。它是一门新兴的正在发展中的边缘性交叉学科。 6．岩体渗透稳定性的定义 岩体渗透稳定性(Rock mass stability under seepage)是指在地下水渗透作用下，自然岩体或工程岩体稳定程度。按照岩体分布的规模大小，岩体渗透稳定性可分为区域岩体渗透稳定性和岩质边坡渗透稳定性。 区域岩体渗透稳定性是指在地下水渗透作用下，区域岩体的稳定程度。研究区域地质构造(尤其地震)与地下水的关系，提供大区域工程及城市规划，进行地震预测与控制研究;进行水库诱发地震的分析评价与预测。 岩质边坡渗透稳定性是指在地下水渗透作用下，岩质边坡的稳定程度。地下水渗透作用对岩质边坡稳定性的影响，主要表现为地下渗透静水压力和渗透动水压力对固体岩体的作用力，以及地下水对岩体软弱面的物理化学作用。 7．岩体及其特点 岩体(Rock mass)一般指已固结的坚硬岩石，并且在地质历史中经历了多次变形与破坏。岩体以裂隙渗流为主，具有以下特点：①岩体渗透性大小取决于岩体中结构面的性质及岩块的岩性；②岩体渗流以裂隙导水，微裂隙和岩石孔隙储水为其特色；③岩体裂隙网络渗流具有定向性；④岩体的渗流一般看作非连续介质(对密集裂隙可看作等效连续介质)；⑤岩体的渗流具有高度的非均质性和各向异性；⑥一般岩体中的渗流符合达西线性流定律(岩溶管道流一般属紊流，不符合达西定律)；⑦岩体渗流受应力场影响明显;⑧复杂裂隙系统中的渗流，在裂隙交叉处，具有“偏流效应”，即裂隙水流经大小不等裂隙交叉处时，水流偏向宽大裂隙一侧流动。 8．岩体的空隙结构类型 岩体的空隙是地下水贮存场所和运移通道。岩体空隙的分布形状、大小、连通性以及空隙的类型，是影响岩体的力学性质和岩体的渗流特性的。因此，研究岩体的空隙类型是岩体水力学研究的一项重要内容。按岩体空隙形成的机理，把岩体的空隙结构划分为原生空隙结构和次生空隙结构；根据岩体空隙的表现形式把岩体空隙结构划分为准孔隙结构、裂隙网络结构、孔隙一裂隙双重结构、孔洞一裂隙双重结构、溶隙一管道(或暗河)双重结构等；根据岩体结构面的连续性，可将岩体划分为连续介质、等效连续介质及非连续介质(包括双重介质和裂隙网络介质)