吉林大学学报(地球科学版) ›› 2022, Vol. 52 ›› Issue (6): 1971-1981.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20210127

• 地质工程与环境工程 • 上一篇    下一篇

花岗岩双裂隙热-流耦合参数敏感性

张延军1,2,袁学兵1,马跃强1,高雪峰1,高阳1   

  1. 1.吉林大学建设工程学院,长春130026
    2.地下水资源与环境教育部重点实验室(吉林大学),长春130026
  • 收稿日期:2021-04-23 出版日期:2022-11-26 发布日期:2022-12-27

Sensitivity of Thermal-Fluid Coupling Parameters  of Granite Double Fractures#br#

Zhang Yanjun1,2 ,Yuan Xuebing1 ,Ma Yueqiang1 ,Gao Xuefeng1,Gao Yang1   

  1. 1. College of Construction Engineering,Jilin University,Changchun 130026,China
    2. Key Lab of Groundwater Resource and Environment(Jilin University), Ministry of Education,Changchun 130026,China
  • Received:2021-04-23 Online:2022-11-26 Published:2022-12-27
  • Supported by:
    国家重点研发计划项目(2019YFC0604905-03);国家自然科学基金项目(4177020182)

摘要: 为研究岩体热物性参数对渗流传热结果的影响,本文基于离散元3DEC软件,建立了平行双裂隙的热-流耦合数值模型,通过与解析方法进行对照,验证了数值模型的准确性。基于数值模型,研究了不同参数下岩体温度场的分布特征。结合正交试验法,对影响热-流耦合的各参数进行了敏感性分析。结果表明:数值解与解析解的最大误差为3.45%,在合理区间内,表明用该模型研究裂隙中的水流传热问题结果准确可靠。模型运行24 h后,不同方案下裂隙进水口和出水口的温度有所不同,说明不同参数对渗流传热的影响不同。沿裂隙流体流动方向,模型温度对试验参数的敏感程度呈减小趋势,其中裂隙进水口(B点)处岩体比热容、流体速率和裂隙开度极差值分别为10.25、13.80、13.25,说明岩体比热容、流体速率和裂隙开度是影响热-流耦合模型温度的主要因素;而岩体热传导率和流体-岩石传热系数极差值分别为6.53和4.66,表明岩体热传导率和流体-岩石传热系数对模型温度的影响较小。

关键词: 热-流耦合, 正交试验法, 敏感性分析, 双裂隙岩体, 数值模拟

Abstract: To study the influence of thermal physical parameters of rock mass on seepage heat transfer results, based on discrete element 3DEC software, the heat-flow coupling numerical model of granite with parallel double fractures was established, and the model was verified by comparing with the analytical solution. Based on the numerical model, the distribution characteristics of the rock mass temperature field under different parameters were studied. Combined with the orthogonal experiment method, the sensitivity analysis of the parameters affecting the heat-fluid coupling was carried out. The results showed that the maximum error between the numerical solution and the analytical solution was 3.45%, which indicated that the model is accurate and reliable in studying the heat transfer problem of water flow in fractures. After the model runs for 24 h, the temperature of the inlet and outlet of the fracture is different under different schemes, which indicates that different parameters have different effects on the seepage heat transfer. Along the flow direction of fracture fluid, the sensitivity of model temperature to test parameters tends to decrease. The range values of specific heat capacity of rock mass, fluid velocity and fracture opening at the fracture inlet (point B) are 10.25, 13.80 and 13.25 respectively. The specific heat capacity of rock mass, fluid velocity and fracture opening were the main factors affecting the temperature of heat flow coupled model. The extreme difference values of rock mass heat conductivity and fluid rock heat transfer coefficient were 6.53 and 4.66, respectively. The rock mass heat conductivity and fluid rock heat transfer coefficient had little influence on the model temperature.

Key words: heat-flow coupling, orthogonal test method, sensitivity analysis, double fractured rock mass, numerical modeling

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[1] 夏英杰, 陈华斌, 陈健, 姚明宇, 杨海. 不同施工参数下深层页岩水力压裂数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 924-936.
[2] 涂君汕, 陈辉, 邓居智, 陈康, 李焱, 余辉. 水库堤坝对高密度电法的影响及校正技术[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(3): 1013-1025.
[3] 束龙仓, 位书静, 澈丽木格, 温中琦, 刘波. 西辽河平原生态输水的地下水响应及不确定性量化[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 647-660.
[4] 黄兴国, 翁央央, 韩丽. 基于广义递归卷积的孔隙黏弹地震波正演模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(1): 377-385.
[5] 周柳湘, 余思琴, 陈俊华, 刘城, 陈义, 张鑫鑫, . 潜孔锤与冲击钻机联合钻进工艺成孔碎岩过程数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(5): 1608-1618.
[6] 苑成旺, 张敏, 张少龙, 秦磊, 郭海洋, 墨海滢, 信旸. 长春地铁基坑支护结构变形与地表沉降特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 879-892.
[7] 于子望, 卢帅屹, 白林, 郑天琪. CO2地质封存岩石力学问题研究进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 930-942.
[8] 程瑶, 陆丹丹, 赵龙飞.

微波加热油页岩储层的热响应 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(2): 387-400.

[9] 刁国君, 何昕.

地铁明挖车站下穿越既有建筑物的局部暗扩挖施工关键技术 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(2): 536-549.

[10] 蔺学旻, 肖红琳. 缝洞型储层声波远探测测井响应模拟及应用——以塔河油田碳酸盐岩缝洞型储层为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(1): 312-327.
[11] 魏虹羽, 李世超, 王伟安. 地球动力学数值模拟算法的应用现状与展望[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(1): 98-124.
[12] 吴泽坤, 何来胜, 白晓宇, 麻栋栋, 牛永昌, 赵广, 桑松魁, 闫楠, 张明义. 层状土中静压桩连续贯入现场试验与数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(4): 1291-1304.
[13] 庞志超, 肖华, 毛晨飞, 陈国军, 梁琬坤, 高明, 张啸. 准噶尔盆地南缘地区含膏质地层岩性特征及测井识别方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(4): 1419-1431.
[14] 刘怀湜, 赵雪娇, 刘雨新, 房庭瑞, 张静, 嵇艳鞠. 基于改进粒子群优化的超顺磁效应多参数提取[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(3): 993-1002.
[15] 韩长玉, 赵浩汀.

路基填筑短期内热棒高导热性影响 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(2): 570-580.

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[1] 尤敏鑫,刘建民. 同位素地球化学在峨眉山大火成岩省研究中的应用现状与进展[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(4): 1231 -1243 .
[2] 杨春梅, 李洪奇,陆大卫,张方礼,高 原,邵英超. 不同驱替方式下岩石电阻率与饱和度的关系[J]. J4, 2005, 35(05): 667 -671 .
[3] 祝洪臣,张炯飞,权 恒. 大兴安岭中生代两期成岩成矿作用的元素、同位素特征及其形成环境[J]. J4, 2005, 35(04): 436 -0442 .
[4] 朱建伟, 赵刚, 刘博, 郭巍, 成俊. 油页岩测井识别技术及应用[J]. J4, 2012, 42(2): 289 -295 .
[5] 陈力,梁海安,张文娟,荣帆. 模糊数学方法在城市工程地质环境区划中的应用--以抚顺市城区为例[J]. J4, 2008, 38(5): 837 -0840 .
[6] 高桂梅,苏 克,王文颖,甘树才,刘招君. 吉林省桦甸油页岩中稀土元素和微量元素的研究[J]. J4, 2006, 36(6): 974 -0979 .
[7] 吴孔运,蒋忠诚,叶 晔. 不同植物群落对灰岩试块溶蚀速率的影响[J]. J4, 2007, 37(5): 967 -0971 .
[8] 周彦章,迟宝明,刘中培. 山东夏甸金矿床充水机理构造控制模式[J]. J4, 2008, 38(2): 255 -0260 .
[9] 张渊,刘连登,孙景贵,陈国华,张洪喜,闫复传,杨开春. 胶东西北部黄埠岭金矿床两期次叠加成矿[J]. J4, 2008, 38(1): 21 -0026 .
[10] 鲁程鹏, 束龙仓, 苑利波, 张蓉蓉, 黄币娟, 王彬彬. 基于示踪试验求解岩溶含水层水文地质参数[J]. J4, 2009, 39(4): 717 -721 .