第５４卷第１期２０２３年１月人民长江ＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＶｏｌ．５４，Ｎｏ．１Ｊａｎ．，２０２３收稿日期：２０２１－１０－０９基金项目：国家自然科学基金项目（４１８７７２０３，４２０７７１７７）作者简介：马亚楠，女，硕士研究生，主要从事粗糙裂隙渗流方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｙｎａｎ９７＠ｗｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ通信作者：杨志兵，男，教授，博士生导师，博士，主要从事复杂地下介质渗流机理与控制方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｂｙａｎｇ＠ｗｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ文章编号：１００１－４１７９（２０２３）０１－０２３３－０７引用本文：马亚楠，杨志兵，熊小锋，等．粗糙裂隙各向异性对非达西渗流特性的影响［Ｊ］．人民长江，２０２３，５４（１）：２３３－２３９，２４４．粗糙裂隙各向异性对非达西渗流特性的影响马亚楠１，２，杨志兵１，２，熊小锋１，２，陈益峰１，２（１．武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉４３００７２；２．武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室，湖北武汉４３００７２）摘要：为研究各向异性粗糙裂隙中的非线性流动规律，生成了符合岩石裂隙表面几何特征和开度分布的各向异性程度粗糙裂隙，用数值方法求解Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程来模拟粗糙裂隙渗流。采用Ｆｏｒｃｈｈｅｉｍｅｒ公式拟合数值模拟得到的压力梯度与流量关系，分析粗糙度、开度和各向异性程度对裂隙非达西渗流参数的影响规律。研究发现表观导水度各向异性随相对粗糙度和开度场各向异性的增大而增大。最后提出了基于一阶均方根粗糙度和等效水力开度的非达西系数表征模型，进一步推导了相应的临界雷诺数公式。所提出的裂隙非达西系数表征模型可以很好地描述各向异性粗糙裂隙非线性渗流特征，并与室内试验结果拟合良好。关键词：粗糙裂隙；非线性渗流；各向异性；Ｆｏｒｃｈｈｅｉｍｅｒ方程；临界雷诺数中图法分类号：Ｐ６４１．２文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．１６２３２／ｊ．ｃｎｋｉ．１００１－４１７９．２０２３．０１．０３３０引言在高坝枢纽、高水头抽水蓄能电站、煤矿开采和深埋隧洞等工程活动中，受渗透水压和裂隙形貌的影响，岩体渗流具有强烈的非线性，发生渗漏、突透水和渗透破坏的风险急剧增大［１－４］，因此非线性渗流对于工程建设和运行稳定有着重要影响。岩体渗流主要是通过裂隙结构面进行的。受地质沉积环境、温度变化和地质构造作用等因素的影响，天然裂隙面存在各向异性特...
