由于地质活动的影响,裂隙普遍赋存于地质体中。裂隙之间交叉搭接,形成了裂隙网络,其为渗流与溶质运移的主要通道。裂隙网络深埋于地底,其全貌难以观测。通常,仅能获得裂隙网络的结构统计数据,包括尺寸、产状等裂隙属性的概率统计分布函数。因此,存在难题:如何基于裂隙结构统计数据推测裂隙网络的宏观流动与溶质运移特性?针对该问题,基于统计物理中的逾渗理论(Percolation theory),提出了裂隙网络连通性、渗透性与弥散系数的无量纲有限尺寸标度(Finite-size scaling hypotheses,FSS)假设函数。可利用相关裂隙属性的统计分布求取FSS参数。为验证该假设函数,开发了基于GPU加速的三维随机裂隙网络流动与运移模拟代码,并进行了大量不同工况的模拟。将FSS函数应用于模拟数据,验证了其普适性,并理论揭示了渗透性尺度依赖性的转换现象。研究结果表明了无量纲FSS函数的应用潜力,未来研究中可加强其实例验证工作。
个人简介:尹庭昌,男,西湖大学/浙江大学环境科学与工程。研究兴趣为孔隙/裂隙/连续尺度的地下渗流与溶质运移的高性能模拟与物理建模。在Geophysical Research Letters、Computers and Geotechnics等期刊发表论文十余篇(一作三篇)。曾获得国家奖学金、苏武奖学金等。