[发明专利]一种高水压裂隙岩体渗流试验平台

权利要求书

1.一种高水压裂隙岩体渗流试验平台，其特征在于，包括数据采集模块、存储模块、耦合分析模块、误差分析模块、数据分析模块、试验输出模块，数据采集模块采集模型数据，并将采集到的模型数据发送至存储模块进行存储，模型数据包括隧道实际施工中产生的施工数据和试验中的试验数据，数据分析模块包括应力分析模块、渗流分析模块、温度分析模块，数据分析模块根据输入的模型数据建立数据分析模型得到数据分析结果，并将数据分析结果发送至耦合分析模块和误差分析模块，耦合分析模型对应力场、温度场和渗透场进行耦合分析，并由试验输出模块输出高水压裂隙岩体渗流的分析结果；

试验过程的分析具体如下：

1)、数据采集模块采集的模型数据包括实际施工中的隧道的施工数据、试验分析过程中的应力场数据、温度场数据、渗流场数据，并将采集的模型数据发送至存储模块，存储模块将不同的模型数据进行分类存储；

2)、在试验过程中，所述数据分析模块对模型数据进行分析得到数据分析结果，所述应力分析模块根据模型数据建立应力分析模型，所述渗流分析模块根据模型数据建立渗流场分析模型，所述温度分析模块根据模型数据建立温度场分析模型，数据分析结果中包括应力分析结果、温度分析结果、渗流分析结果，数据分析模块将数据分析结果发送至耦合分析模块和误差分析模块，具体过程如下：

步骤1、所述应力分析模块利用隧道施工中产生的施工数据进行应力分析并利用施工数据建立应力场分析模型，施工数据中包括岩体的勘测数据、裂隙参数和渗流量，根据裂隙参数、渗流量、突水勘测数据对隧道施工中不同高水压下的岩体的应力和位移进行分析；

利用施工数据中的预测数据和裂隙参数和渗流量进行对比对裂隙参数进行等级划分，利用混沌离散神经网络模型对裂隙进行分类，以施工数据中裂隙产生的时间分布为分析过程，具体分析方程如下：

|w_ii(t+1)|＝(1-β)|w_ii(t)|(i＝1，2，3...N)，其中，f(y_i(t))表示Sigmoid函数，随时间t变化，x_i(t)表示的是代表第i个裂隙的神经元，w_ij为权值作用于x_i(t)，a_i为常数，N表示裂隙和神经元的个数，k为衰减因子，β为w_ii(t)的变化参数，通过阈值函数对裂隙进行分类，再以每一个等级的裂隙为整体对等级内的裂隙进行应力分析；

步骤2、应力分析模块再根据不存在耦合的单一高水压裂隙岩体分析模型对每一个等级的裂隙进行分析，建立三维坐标模型，将高水压裂隙岩体的应变关系分为正应变和切应变，介质中裂隙的位移-应变关系可以表示为：

其中，u_x、u_y、u_z分别表示位移的x、y、z方向上的分量，e_xx、e_yy、e_zz分别表示正应变，e_yz、e_xz、e_xy分别表示切应变，由广义的胡可定理可知：

其中，σ_xx、σ_yy、σ_zz分别表示正应力，σ_xz、σ_yx、σ_zy分别表示切应力，C_ij(i，j＝1，2，3...6)表示的是胡可定理系数，位移向量为u＝(u_x，u_y，u_z)^T，通过介质-应力方程对施工数据中每一个等级的高水压裂隙岩体进行应力分析得到应力分析结果，并将结果发送至耦合分析模块；

步骤3、渗流分析模块根据已产生的实际隧道施工中施工数据对每一个等级的高水压裂隙岩体进行分析得到渗流场分析结果，并将渗流场分析结果发送至耦合分析模块，温度分析模块根据施工数据对每一个等级的裂隙进行能量分析得到温度场分析结果，并将温度分析结果发送至耦合分析模块；

3)、耦合分析模块根据模型数据、数据分析结果和误差分析模块得到的分析误差建立多维耦合分析模型，对施工数据进行多维耦合分析得到耦合分析结果，并与数据分析结果进行对比分析得到耦合误差，耦合分析模块结合耦合误差和分析误差选定试验中试件的试件参数；

4)、根据耦合分析模块的试件参数进行模型试验并将试验得到的试验数据发送至数据分析模块，数据分析模块对试验数据进行分析得到试验的数据分析结果，并将试验的数据分析结果发送至耦合分析模块，耦合分析模块再结合耦合误差和分析误差对试验数据进行耦合分析得到试验数据的耦合分析结果，并由试验输出模块将耦合分析结果进行输出。