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申请/专利权人：河海大学

摘要：本发明提供了一种基于多尺度孔径渗透模型的隧洞渗漏量预测方法，包括：获取隧洞岩样数据；根据孔径分布曲线，将孔径按不同孔径分类，分别获得不同孔径的孔隙体积；根据孔径分布曲线和不同孔径的孔隙体积，分别计算不同孔径之间的受压转化率；根据岩样的上覆应力、不同孔径的孔隙体积以及不同孔径之间的受压转化率，计算不同孔径的孔隙压缩系数；根据上覆应力、不同孔径的孔隙压缩系数，构建隧洞渗透量模型，计算得到隧洞渗透量；本发明着重考虑了上覆应力作用下不同尺度孔隙的压缩系数对渗透量的影响，能够实时对隧洞渗漏量进行预测，测试精度高、计算方法简便，有利于水利工程的安全、长远运行，具有良好的工程应用背景。

主权项：1.一种基于多尺度孔径渗透模型的隧洞渗漏量预测方法，其特征在于，包括：获取隧洞岩样数据，所述数据包括孔径分布曲线、上覆应力、渗透压力差、初始渗透率；根据孔径分布曲线，将孔径按不同孔径分类，分别获得不同孔径的孔隙体积；根据孔径分布曲线和不同孔径的孔隙体积，分别计算不同孔径之间的受压转化率的计算方法包括：建立转化体积函数： （1）式中，VS1为大孔上覆应力压缩后变为中孔的孔隙体积；VS2为大孔经过上覆应力压缩后仍为大孔的孔隙体积；VS0为初始上覆应力下的初始大孔孔隙体积；计算VS1和VS2两部分孔隙压缩系数，计算公式为： （2） （3） （4）式中，Vb0、Vbi分别为初始孔隙体积和增加上覆应力后的某一时刻的孔隙体积；Vp为某一上覆应力下的孔隙体积；VS1’、VS2’分别为不同上覆应力条件下对应VD1、VD2的孔隙体积；CS1为VS1孔隙体积的压缩系数；CS2为VS2孔隙体积的压缩系数；两者为同一孔径的孔隙，在相同上覆应力作用下的孔隙压缩系数相同，因此，CS1=CS2，则有： （5）其中，VS1的计算基于平面应力作用下孔隙应力变形模型和孔径分布曲线，利用差值法计算得到，由此定义并计算得到大孔的受压转化率：fS=VS1VS0（6）式中fS为大孔的受压转化率；联立公式（5）和公式（6）可得： （7）同样的方法得到中孔的受压转化率fM和小孔的受压转化率fA；根据岩样的上覆应力、不同孔径的孔隙体积以及不同孔径之间的受压转化率，计算不同孔径的孔隙压缩系数；具体包括：通过公式（2）、公式（6）和公式（7），计算大孔在不同上覆应力下的孔隙压缩系数： （8）式中，CSP为大孔的在不同上覆应力下的孔隙压缩系数；同样可计算得到小孔和中孔在不同上覆应力下的孔隙压缩系数： （9） （10）式中，CAP和CMP分别为小孔和中孔在不同上覆应力下的孔隙压缩系数；则隧洞岩样的不同孔径的孔隙压缩系数计算方法为： （11）式中，Cf为隧洞岩样的不同孔径的孔隙压缩系数；VA0为初始上覆应力下初始小孔孔隙体积，VM0为初始上覆应力下初始中孔孔隙体积，VS0为初始上覆应力下初始大孔孔隙体积；根据上覆应力、不同孔径的孔隙压缩系数，构建隧洞渗透量模型，计算得到隧洞渗透量；所述隧洞渗透量模型包括： （12）式中，Q为隧洞渗透量；k0为隧洞岩样的初始渗透率；A为岩样的横截面积；α为介质变形系数，Cf为隧洞岩样的不同孔径的孔隙压缩系数；△σ为实验中隧洞岩样的上覆应力之差；△P为预设的渗透压力差；△L为隧洞岩样的长度。

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