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作者
薛东杰侯孟冬程建超贾震刘殷彤辛翠徐颜卓王路军
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单位
中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院北京低碳清洁能源研究院煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室
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摘要
甘肃北山为高放废物深地质处置库场址的主预选区。针对场址区花岗岩受剪切破坏形成裂隙的渗流特性进行研究，具有重要的工程建设指导意义。为探究北山花岗岩多尺度粗糙裂隙几何特征对非线性渗流场演化的影响规律，对剪切条件下花岗岩裂隙断面的几何特征及渗流特性进行了分形建模研究。结果表明，粗糙裂隙的粗糙程度和开度在模型尺度变化过程中存在完全的自相似性，二者的分布特征在分布空间尺度变化过程中始终保持一致；渗流速度场、梯度场及散度场只存在局部特征的延续，尤其是不同尺度下对应的数量场均服从于正态分布；随着观察尺度的增大场内空间起伏逐渐减小，三场内的尖锐突变逐渐消失且向平滑过渡，这意味着观察尺度越大，粗糙裂隙渗流被误判为平行板渗流的概率越大，即粗糙断面渗流特性的精准描述依赖于几何尺度。
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关键词
剪切破坏粗糙断面粗糙度多尺度分形渗流模型
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基金项目(Foundation)
中央高校基本科研业务经费重点领域交叉创新项目(JCCXLJ01)；国家能源集团2030重大项目先导项目(GJNY2030XDXM-19-01.2)；煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室开放基金(GJNY-20-113-04)；
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文章目录
1 单剪切粗糙裂隙几何分形建模
1.1 试样制备
1.2 单裂隙粗糙断面三维重建
1.3 裂隙断面分形建模
1.4 裂隙断面的分形维数
2 剪切粗糙裂隙几何分析
2.1 岩石断面相对粗糙高度分布特征
2.2 岩石断面粗糙倾斜角度分布特征
2.3 岩石断面粗糙连接线长度分布特征
3 粗糙裂隙渗流分形模型数值模拟
3.1 开度分形模型的建立
3.2 渗流速度场建模
3.2.1 COMSOL软件建模
3.2.2 MATLAB软件后处理分析
3.3 渗流速度场的分形描述
4 粗糙裂隙渗流场向量算子描述
4.1 渗流速度梯度场的分形描述
4.2 渗流速度散度场的分形描述
5 结论与展望
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引用格式
薛东杰,侯孟冬,程建超等.剪切粗糙裂隙渗流多尺度分形表征[J].矿业科学学报,2023,8(05):663-676.DOI:10.19606/j.cnki.jmst.2023.05.008.
矿业科学学报 
2023年第05期 
