[发明专利]一种岩石膨胀概化分析方法

权利要求书

1.一种岩石膨胀概化分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)构建岩石膨胀的概化分析模型；

(2)确立模型中岩石膨胀的供水机制；

(3)计算单位岩石吸水膨胀时长；

(4)计算岩石膨胀水的总补给量，结合单位岩石吸水膨胀时长，得出岩石膨胀过程中含水量随时间变化规律；

所述岩石膨胀的分析模型概化方法如下：

(1)将岩石内部概化为均匀致密岩体，由若干单位岩石组成，每个单位岩石则由若干吸水后膨胀的微单元组成；

(2)水在岩石内由外部微单元向内部微单元传递，且所述外部微单元在充分膨胀后向内部微单元进行传递；

所述岩石膨胀供水机制如下：

(1)单位岩石内微单元膨胀用水由其周边相邻单元供给，岩石内部不存在可以流通的自由水；

(2)所述微单元仅能传递自身所携带并可传输的赋存量，所述赋存量为单元饱和含水减去天然含水后的剩余值。

2.根据权利要求1所述的一种岩石膨胀概化计算分析方法，其特征在于：所述单位岩石吸水膨胀时长计算如下：

单位岩石膨胀过程中，所述微单元共进行了R次水的传输补给，第1次水的传输补给时长为ΔT，后续水的补给路径增加，时长逐步增加，时长增加为水补给次数R的函数F(r)，单位岩石膨胀时长T为：

其中，r为补给次数的变量；

随着水的传输补给次数增加，岩石内部补给通道数量呈非线性的增长，时长增加函数F(r)为非线性函数，当r＝1时，F(r)＝ΔT，由此得出F(r)为如下函数形式：

F(r)＝ΔTe^K(r-1)；

其中，K为待定常数项；

将函数形式代入，得出：

3.根据权利要求1所述的一种岩石膨胀概化计算分析方法，其特征在于，所述岩石膨胀中水的总补给量计算如下：

单位岩石内微单元的单次供水量为：

δ＝ω_b-ω_z；

其中，ω_b为单位岩石饱和含水量，ω_z为单位岩石自然状态下含水量；

岩石微单元膨胀用水量为w_i，单位岩石共有N个微单元，每个微单元膨胀完成时需要吸收m次水的传输补给，则：

单位岩石膨胀所需总需水量为：

W＝Nw_i；

在R次水的传输补给过程中，每次补给水的数量取决于已膨胀微单元数量和m值，第1次水传输时提供1单元次的水量，并具备了传输通道，第2次传输时仅能由第1次已形成的传输通道进行传递，以此，第j+1次时水传递的量取决于j时已形成的传输通道数量，则R次水的总传输补给量为：

综上已知：则：

W＝(0.5R²-0.5R+1)δ；