粗糙岩体裂隙非线性流动分析：基于局部立方定律的几何模型

"基于立方定律的岩体裂隙非线性流动几何模型" 本文主要探讨了在岩体裂隙中由于壁面的几何粗糙度导致的流体非线性流动问题。传统的立方定律在处理这类问题时存在局限性，因为其适用条件在实际的粗糙裂隙中往往难以满足。立方定律通常假设壁面平滑，裂隙宽度与流程长度之比较小，且流动惯性不大。然而，在实际的地质环境中，这些条件往往不成立，从而使得立方定律的预测精度降低。 为了克服这一难题，作者提出了一种新的几何模型，该模型基于粗糙岩体裂隙的离散等效原理。将原本连续的裂隙分割成多个较短的单元段，使得每个单元段内的壁面粗糙度、隙宽流程比和流动惯性等参数可以满足立方定律的适用条件。这种方法被称为“局部立方定律”，即在每个离散的单元段内部，可以应用立方定律来近似分析流体流动。 为了验证这个离散等效几何模型的有效性，研究人员进行了数值模拟和典型粗糙岩体裂隙的离散处理。结果显示，离散后的裂隙模型在流动特性上与原始裂隙模型表现出高度一致性。此外，根据离散裂隙的特性，他们还推导出了适用于粗糙岩体裂隙非线性流动的流量公式，并通过实验数据验证了模型的准确性。 该几何模型及其流量公式对于理解和分析实际岩石裂隙中的非线性流动现象具有重要意义，为地质工程、地下水资源管理等领域提供了更准确的理论工具。此研究的创新之处在于提出了一种适应于粗糙裂隙环境的局部立方定律应用策略，通过离散化处理克服了传统立方定律在复杂地质条件下的局限性，为未来相关领域的研究提供了新的思路和方法。