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裂缝参数计算

研究区裂缝较为发育,储层物性较好,裂缝的发育程度决定了储层的发育程度。因此在前面研究复杂岩性储层孔隙度计算的基础上,如何利用测井资料定量或者半定量计算裂缝孔隙度就成为最重要的研究领域。

本区部分井具有成像测井资料,多数井只有常规测井资料。以少数井的成像测井资料处理为标定,建立基于常规测井资料评价裂缝孔隙度的方法是主要研究思路。以下分别讨论利用常规测井和成像测井资料计算裂缝孔隙度的理论和方法模型。

(一) 裂缝孔隙度的计算方法

1. 双侧向测井法

裂缝参数计算

裂缝性地层,储层空隙空间由基质孔隙与裂缝组成,假设裂缝性地层的导电通路是裂缝流体与岩块孔隙流体并联组成,对这两部分导电体分别应用阿尔奇公式,有:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

式中:Rlld,Rlls———分别为深、浅侧向电阻率;

Rw———地层水电阻率;

Rmf———泥浆滤液电阻率;

φb,φf———分别为基质孔隙度和裂缝孔隙度;

Swb,Swf———分别为基质和裂缝的含水饱和度;

Sxof———冲洗带裂缝含水饱和度;

mb,mf———分别为基质和裂缝的胶结指数;

nb,nf———分别为基质和裂缝的饱和度指数。由上式可以导出基于双侧向测井的裂缝孔隙度计算公式:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

对于裂缝性地层,裂缝中流体容易被泥浆或泥浆滤液驱替,因此式(4-24)中的Swf和Sxof均可以近似看成1.0,即在侧向测井探测范围内裂缝100%被泥浆滤液充填;同时将上式中电阻率用电导率代替,从而将(4-24)式简化为:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

式(4-25)就是利用双侧向测井计算裂缝孔隙度的模型。由该式可知,深浅双侧向的电阻率差异反映裂缝的发育程度。但应注意的是,单纯的深侧向或浅侧向一条电阻率曲线并不能反映裂缝发育程度,或者说**裂缝孔隙度高低与其电阻率之间并不是简单的线性关系。

2. 地区经验法

根据本研究区钻井取心和成像测井资料,结合常规测井资料综合研究,通过岩心分析资料或成像测井资料解释成果对常规测井资料进行标定,最终确定利用双侧向测井资料求取裂缝孔隙度的方法。其计算裂缝孔隙度(φf)公式如下:

当(Rd>Rs)时:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

当(Rd<Rs)时:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

式中:φf———裂缝孔隙度;

Rd———深侧向电阻率测井;

Rs———浅侧向电阻率测井;

Rmf———泥浆滤液电阻率。

根据裂缝孔隙度公式,各井裂缝有效厚度段的孔隙度值由计算机自动计算得到。

3. Barlai公式

Barlai基于Archie公式提出了如下的裂缝孔隙度计算公式:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

式中:Rmsfl———微球形聚焦测井电阻率;

Rm———钻井液电阻率。

4. 成像测井法

成像测井采用的是斯仑贝谢公司的裂缝计算方法,基于标定到浅侧向电阻率以后的图像,在进行裂缝人工拾取后,采用有限元计算方法,可以进行裂缝孔隙度的计算。

孔隙度的计算公式为:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

式中:Wi———第i条裂缝的平均宽度,mm;

Li———第i条裂缝的单位井段L内(一般为1m)的长度,m;

D———井径,dm。

上述各种方法计算的裂缝孔隙度需用取心分析裂缝孔隙度数值进行标定。

(二) 裂缝张开度的计算方法

1. 常规测井法

该方法最早由斯仑贝谢测井公司西比特(A.M.Sibbit)等人提出,根据裂缝产状使用不同的计算公式。

(1) 高角度缝张开度计算公式

对高角度裂缝张开度用以下公式计算:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

式中:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

ε———裂缝张开度,μm;

Cm———泥浆电导率,S/m。

(2) 低角度缝张开度计算公式

对低角度裂缝张开度用以下公式计算

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

式中:Cb———基块电导率,ms/m。

Cb值可由与解释层邻近的非裂缝性地层读取,也可在求得解释层的孔隙度后,用下式近似计算:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

(3) 网状缝张开度计算公式

对于网状裂缝的张开度,可分别求出低角度裂缝和高角度裂缝的张开度,然后相加即得。

2. 成像测井法

在微电阻率成像测井图像上,张开的裂缝响应为颜色相对较深的高电导率异常。但由于裂缝的张开度通常比微电阻率成像测井的分辨率要小得多。因此,不能直接从图像上读出裂缝的张开度,但可以根据裂缝在微电阻率成像测井图像上的色度的深浅间接地计算。计算公式如下:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

式中:a,b———与仪器有关的常数,其中b接近于零;

A———由裂缝造成的电导率异常的面积;

Rxo———侵入带电阻率;

Rm———钻井液电阻率;

ε———单条裂缝宽度,mm。

根据单条裂缝宽度,统计单位井段(1m)中裂缝轨迹宽度的平均值,就可以得到平均裂缝宽度。

用成像测井资料计算裂缝张开度的最大优点是不受裂缝产状限制,这是双侧向计算法无可比拟的。成像测井计算张开度方法的计算精度主要取决于裂缝拾取是否正确,真裂缝与假裂缝、天然裂缝与诱导裂缝能否鉴别准确,微细裂缝能否分辨出来。

(三) 裂缝渗透率的计算方法

1. 裂缝渗透率计算

根据国外有关资料表明,**的裂缝渗透率可由下式表示:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

式中:Kf———固有裂缝渗透率,单位10-3·μm2;

ε———裂缝张开度,单位为μm,其他参数同前。

2. 岩块渗透率计算

裂缝性油藏基块渗透率指的是无裂缝时的**渗透率,根据国外资料,岩块渗透率Kb与岩块孔隙度有如下经验关系:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

3.**总渗透率的计算裂缝性油气藏**的总渗透率K等于**裂缝渗透率与岩块渗透率之和:

准噶尔盆地火山岩储层测井评价技术

裂缝测井识别与评价

利用常规测井资料识别裂缝, 特别是用深浅电阻率测井值识别裂缝前人研究较多 (范宜仁等, 1999; 邓攀等, 2002), 它利用的是裂缝储层的侵入特征。 用微电阻率扫描成像测井、 声波成像测井及多极子声波测井识别裂缝的方法也相对较为成熟 (吴海燕等,2002; 李毓, 2009)。 但是, 运用常规测井资料识别裂缝, 影响因素较多, 不确定性也随储层性质和井眼条件的变化而增大, 一般在无成像测井时应用较为广泛。

成像测井为裂缝识别提供了直观和准确的手段, 应用成像测井可以划**缝的类型、准确地确定裂缝的产状, 提供相应的裂缝参数。 不过成像测井识别裂缝也有一定的不确定性, 有时很难识别裂缝的类型和性质。 具体表现为:

1) 通常钻井液电阻率比井壁环型地层剖面的电阻率低得多, 由于钻井液的侵入, 开口缝一般表现为低阻黑色。 充填缝在充填高阻矿物 (如方解石) 时一般表现为高阻白色,半充填缝, 充填部分表现为高阻白色, 开口部分表现为低阻黑色。 但充填缝在充填低阻矿物、 特别是高含水的低阻矿物时则较难识别, 很容易误判为开口缝。

2) 在地应力各向异性较强、地层破裂压力较低的情况下, 会产生一定数量的钻井诱导缝。 在诱导高度较小的情况下相对较易识别, 在诱导高度较大时, 其特征几乎与直劈裂缝的形态完全一致, 识别极为困难。

3) 当火山岩的流面倾角较大时, 极易和裂缝混淆, 特别是裂缝的倾角和流面的倾角差别不大时更是如此。 图4-48为L16井玄武岩井段的FMI图像。 该井段流面极为发育,且构造倾角较大。 从FMI图像上看, 高角度的流面与裂缝的特性几乎完全一致。 该井段试油为干层。

4) 火山集块岩的集块边缘和自碎的火山熔岩的碎块边缘在成像测井图上与网状裂缝的特征几乎完全一致, 极易与网状裂缝混淆。 图4-49为L17井火山集块岩的FMI图像。由于火山集块较大, 集块边缘形成了完整的正弦曲线, 极易与裂缝混淆。

图4-48 L16井玄武岩井段高倾角流面的FMI图像

图4-49 L17井火山集块岩的FMI图像

图4-50为L18井自碎玄武岩的FMI图像。 自碎的火山熔岩边缘极易与网状裂缝混淆, 但仔细观察, 碎块边缘未形成完整的正弦曲线。 该井段试油为干层。

图4-50 L18井自碎玄武岩的FMI图像

幸运的是, 综合应用多极子声波测井可以较好地排除上述裂缝识别不确定性。

纵波、 横波和斯通利波对裂缝的反映极为敏感, 其响应特征受裂缝倾角的影响较大,裂缝的倾角不同, 其响应特征也有所不同。 多极子声波测井仪在火山岩地层、 特别是块状的火山岩地层可提供高质量的体波和斯通利波信息, 为火山岩地层的裂缝识别提供了极为有利的条件。

声波纵波、 横波对裂缝有敏感的反映, 这是由声波传播的固有特点所决定的。 在声波的传播路径上, 任何各向异性或非连续性, 只要其尺寸与信号的波长相比不可忽略均会在声波测量结果上产生影响。 另外, 流体和固体的弹性特征有着极大的差异。 所以, 如果不连续介质为流体时将对声波的传播产生巨大的影响, 这种情况就是开口裂缝的情况。 裂缝对纵、 横波的影响可归纳为: ①各种波相时差增大; ②各种波相出现程度不同的能量衰减, 波形的幅度减小; ③模式转换引起杂乱显示; ④出现反射现象。

实验和研究证明, 在低角度裂缝和网状裂缝发育段, 纵、 横波能量均有较大的衰减,在直劈裂缝发育段纵、 横波能量均有衰减, 横波衰减尤为严重。 切入井壁较浅的诱导缝,由于声波测井的探测深度较大, 对纵、 横波的能量衰减影响不大, 用能量衰减基本上可以划分出此类裂缝。

和纵波和横波不同, 斯通利波不是体波, 而是一种制导波, 在低频的情况下, 它近似为管波。 它在井筒内沿井壁表面传播, 其能量从井壁开始向两侧呈指数衰减。 井壁上由于裂缝的存在会导致斯通利波传播速度的变化, 产生斯通利波的反射, 导致斯通利波的能量衰减。

在裂缝宽度恒定的情况下, 斯通利波的能量衰减随裂缝倾角的增加而增加。 裂缝对斯通利波的影响可归纳为: ① 斯通利波的能量减小, 时差增大; ② 出现斯通利波的反射,斯通利波出现 “人”字型图, “人”字出头的位置为裂缝的发育位置; ③ 出现斯通利波的模式转换。

裂缝对斯通利波的影响是由流体在裂缝中的流动引起的。 因此, 斯通利波识别的仅仅是开口裂缝, 且对各种倾角的裂缝均有影响, 倾角越大影响越大。

综上所述, 在有条件的情况下, 微电阻率扫描成像测井和多极子声波测井联测是识别裂缝最为有效的方法。 用微电阻率扫描成像测井可以直观的识别裂缝、 准确地描述裂缝的产状、进行裂缝的分类、 提供完整的裂缝参数。 用多极子声波可以有效地识别排除诱导缝及各种充填缝, 直观地观察裂缝的渗透性, 有效地划**缝发育井段, 缺点是无法准确的描述裂缝的产状及相关裂缝参数。

图4-51为准噶尔盆地L19井次火山岩井段的常规测井曲线及裂缝综合评价图。 图中, 头四道为常规测井曲线和深度道, 第五道为应用FMI识别的各种裂缝倾角图, 第六道为DSI测井PS测量模式第六接收**接收的全波波形的VDL显示。 该井的次火山岩体与二叠系地层呈岩性不整合接触, 次火山岩 (花岗斑岩) 经过强烈的风化改造。 FMI图上显示, 次火山岩体的上部高导缝和高阻缝均较为发育。 高阻缝基本为方解石充填形成的。 高导缝分可分为3类: 一类为高角度的大型开口纵向裂缝 (蓝色), 裂缝的走向与构造的轴线平行; 一类是风化、 淋滤形成的微细裂缝 (绿色), 该类裂缝倾角的范围及倾向较为杂乱; 一类是钻井诱导缝, 该类裂缝的走向与水平主应力的方向一致。 DSI测井获得的全波波形显示, 在3600m以上的大部分井段, 纵波波至、 横波波至及斯通利波至幅度有较大的衰减, 与FMI识别的裂缝分布一致性好, 表明天然开口裂缝发育。 但全波中斯通利波无大型反射, 表明无大的开口低角度裂缝, 与FMI裂缝显示情况也基本一致。3600m以下, FMI显示有大型的高导缝, 但声波全波均无衰减, 表明为钻井诱导缝。

图4-51 L19井次火山岩井段的常规测井曲线及裂缝综合评价图

该井钻井诱导缝在FMI图像上的显示模式及走向见图4-52。 该诱导缝发育井段DSI接收波形上, 各种波至均无衰减, 为典型的诱导缝的特征。 图像上诱导缝的形态为初始开裂时的图像, 随着诱导高度的延伸, 多条诱导缝将连接成一条走向为最大水平主应力方向的直劈缝。 该诱导缝的走向显示了现最大水平主应力的方向为西北一东南向, 与古挤压应力的方向几乎垂直。

从FMI图像观察, 构造裂缝主要有两类, 一类为与构造轴线平行的倾角分布在60°~90°之间南偏西倾和北偏东倾的高角度裂缝, 走向为西北—东南, 与现最大水平主应力方向一致 (图4-53)。 由于该类裂缝的走向与后地应力的方向一致, 裂缝得到有效地保存,基本为有效的开口天然裂缝。 另一类为该类裂缝的共轭裂缝, 该类裂缝的走向几乎与后地应力的反方向垂直, 裂缝保存条件差, 现能观察到的基本为方解石充填缝和半充填裂缝。开口的构造裂缝虽然裂缝发育密度小, 但裂缝宽度相对较大, 渗透性好。 在DSI接收波形上, 各种波至均有较大的衰减, 表明渗透性较好。

图4-52 L19井钻井诱导缝的图像模式及走向图

图4-53 L19井构造缝的图像模式及倾向、 走向统计图

FMI图像上显示的另一类裂缝为风化淋滤缝, 主要发育于火山岩顶部150m的范围内。该类裂缝发育密度大,但主要为微细裂缝(图4-53中的微细缝),倾角分布范围大,走向无规律性 (图4-54), 为风化、 淋滤**破碎形成。

图4-54 L19井风化淋滤裂缝的倾角与倾向图

在不整合面以下150m的范围内, 构造裂缝和风化、 淋滤缝极为发育, 形成了复杂的裂缝网络。 在此范围内, DSI的各种波至均有较大程度的衰减, 表明裂缝为有效裂缝, 渗透性好。 裂缝的发育, 为次生溶蚀作用提供了有效的渗流通道, 在裂缝发育井段次生溶蚀孔也较为发育, 形成物性较好的裂缝、 孔隙性储层。

图4-55为准噶尔盆地L20井的裂缝识别图。 显示井段中部高自然伽马、 低密度段为沉凝灰岩, 其他井段均为沉火山角砾岩。 测井资料显示上下沉火山角砾岩自然伽马测井值和密度测井值及纵、 横波时差基本一致, 岩性变化不大。 在FMI图像上, 上下井段均有似直劈裂缝的显示, 裂缝轨迹在FMI图像上似铁轨状展布 (图4-56)。 由于显示的直劈裂缝与最大水平主应力方向完全一致, 其中夹杂着大量的诱导缝。 这样, 识别真假裂缝,划**缝发育段对于此类储层的划分就十分重要。 由于直劈裂缝和钻井诱导缝走向一致,在FMI图像上展布形态一致, 仅用FMI图像无法有效的识别。 由于诱导缝一般诱导深度较浅, 不会引起斯通利波和纵、 横波能量的衰减, 而在天然裂缝发育井段, 不同声波波至则会出现不同程度的能量衰减。

从整个井段的声波能量衰减处理结果看, 凝灰岩夹层上部的地层各种波至均无显著的衰减, 上部地层显示的直劈裂缝应为诱导缝。 下部地层3430~3447m斯通利波能量出现较大的衰减, 从常规测井看不应是岩性变化和物性变化引起的, 应当是裂缝发育造成的。 该井段纵波能量未见明显衰减, 而横波能量衰减显著, 为典型的直劈裂缝的特征。

综合分析认为, 该井大井段上显示的直劈裂缝主要为诱导缝, 仅在3430~3447m直劈裂缝发育。 该井段射孔试油获得了高产油气流。

图4-55 准噶尔盆地L20井综合裂缝识别图

图4-56 裂缝在FMI图像上的展布特征

已经知道长和宽了,怎么求高?

表面积÷2-长×宽)÷(长+宽)
表面积除以2,就是剩下的三个不同面积的表面。减去长乘宽,剩下的还有两个面,剩下的是,长乘高和宽乘高,也就是长加宽的和乘以高。此时只要除以长加宽的和,得出的结果就是高。

PKPM计算出裂缝超出规范该怎么改

1、修改配筋,即调整实配钢筋。如果超出不多,即使配筋总量不变,用更小的间距也能改善裂缝情况,如果超出较多还是增加配筋量吧。

2、增加钢筋强度与混凝土标号。

3、增加混凝土构件截面计算高度(梁高、板厚)。

4、改变结构布置,减小构件跨度(这个动静较大,一般不至于)。

另外,你用的PKPM如果不是最新版的话,裂缝计算的公式可能已经过时了。

按照新的混凝土规范,受力特征系数已经由2.1减小到了1.9(预应力场合由1.7减小到1.5),这个参数直接影响最终计算的裂缝宽度。差距就是新旧两个系数的比值,也就是新公式计算出的裂缝比较不容易超规范了。你可以注意一下,还是很立竿见影的。

地应力状态与压裂缝关系

(1)地应力状态与破裂模型

****地应力状态是指,****单元三轴应力大小和方向。****有三种基本地应力状态(王平,1992)。不同的地应力条件下,水力压裂缝的产状是不同的(图5-3)。众所周知,水力压裂形成是张破裂,因而现今地应力大小及状态决定了张破裂的产状及扩展形式。

图5-3 基本地应力状态类型示意图

(据王平,1992)

在不考虑有关层面及层理面和早期破裂面(天然裂缝)等力学结构面的条件下,不同地应力状态下,有下列张破类型及扩展形式:

应力状态为σz>σx>σy时(图5-3Ⅰa)

该应力状态下,产生垂向张破裂,而且主扩展方向与σz平行。该类破裂,纵向上扩展能力强,如果顶底盖层(塑性层)厚度小时,可以造成穿层现象,其顶底盖层的厚度在研究区不易小于5m。该类破裂横向扩展能力相对较弱,即横向上裂缝半径相对较小(表5-2),其破裂模型一般为PKN模型。

当σx<0时为拉张盆地(或可能为背斜轴部)常见的应力状态(图5-3Ⅰb)。

表5-2 不同破裂时裂缝半长对比表

应力状态为σx>σz>σy时(图5-3Ⅲ)

此种状态下,也产生垂直张破裂,但其主扩展方向与σx平行。研究区内大部分井属于该类破裂。该类破裂的纵向扩展能力弱,所以顶底盖层不需要太大厚度即可以限制裂缝,根据实际资料分析,2m左右的泥岩层即可基本满足条件。这类破裂横向扩展能力很强,在相同条件下其比前一种应力状态产生张破裂缝半长长近一倍多(表5-1)。这类井的压裂效果一般均相对较好,其破裂模型一般为KGD模型。

应力状态为σx>σy>σz时(图5-3Ⅱ)

此种状态下,产生水平压裂缝,其扩展方向为径向,一般称为径向扩展型。该类破裂最可能沿地层中如层面、层理层等近水平产状的力学薄弱面进行破裂和扩展。

根据压裂层位计算得到的地应力大小及方向判断,川西地区侏罗系地层主要以III类地应力状态为主,部分为Ⅰa类型。

(2)利用压裂资料诊断破裂模型

通过破裂模型的裂缝参数数值解,可以知道,在裂缝扩展过程中,不同的模型其动态缝宽与压裂液注入时间有不同的指数关系。因此,可以利用破裂后裂缝扩展阶段的压裂液的井底净压力与注入时间的双对数曲线判定压裂缝的破裂模型:

PKN型:

油气藏现今地应力场评价方法及应用

KGD型:

油气藏现今地应力场评价方法及应用

式中:Pw——注前置液时井底净压力,MPa;t——注前置液时间,min;n——流态指数;y——压裂液效率。

对(5-24)、(5-25)式两边取对数,可知lgPW与lgt关系为直线,斜率为各自的指数,分析可知:①当斜率为 、 时为PKN模型;②当斜率为 、 时为KGD模型。

试井资料也证实侏罗系地层中压裂缝95%以上压裂层为垂直裂缝渗流模型。

图5-4 新61井破裂模型识别

图5-5 川孝484井破裂模型识别

表5-3 川西地区部分构造侏罗系地层地应力状态统计

据川西地区地层地应力值的计算结果和应力状态的分析,四个区域的地应力状态为表5-3,其应力状态应以(Ⅲ)为主,少量为(Ⅰa),水力破裂模型多数井为KGD模型(图5-4),少量为PKN模型(图5-5),未见有水平裂缝破裂模型。

**的强度理论准则大致有哪几种

**强度(strength of rock)一般包括抗压强度(单轴抗压强度和三轴抗压强度)、抗拉强度、抗剪强度(包括直剪强度、双轴抗剪强度和三轴抗剪强度),其中抗剪强度和抗压强度往往是确定**工程稳定性的主要因素。

裂缝的成因及类型有哪些

裂缝,按其成因可分为结构性裂缝和非结构性裂缝,按其表现形式可划分为静止裂缝、活动裂缝和发展中裂缝。 
(1)结构性裂缝:由外荷载引起的裂缝,其分布及宽度与外荷载有关。这种裂缝出现,预示着结构承载力可能不足或者存在其它严重问题。
(2)非结构性裂缝:由变形引起的裂缝,如温度变化、混凝土收缩等因素引起的裂缝。这种裂缝对桥梁的承载能力影响较小 
(3)静止裂缝:形态、尺寸和数量已稳定不再发展的

石材的立方怎么计算

石材通常按照长 X 高X 宽。。计算立方。这是指花岗岩。大理石基本上按照重量计算。花岗岩计算的通常国内的石材按照30CM进制为计算尺度。也就是不满30CM则计算上一个30CM。比如 120 X 60 X 120 这样的话,通常需要提供增加 至少 5CM为的切割扣除尺寸。。所以,通常实际的最低点 必须是 125 X 65 X 125 .才是合格的毛料。如果提供的是 120 X 60 X 120 那么计算就有可能必须扣除 各30 CM 。这是通常计算方式。特殊贵重石头可能有不同的计算方法。通常矿山也会把石头按照所需的尺寸先分割好再开采的。量尺以石材的最低点为计算点。

裂隙介质的研究方法

目前研究裂隙介质渗流的方法可分为三类:等效多孔介质方法、双重介质方法和非连续介质方法。下面就这几种方法的基本原理作一简介。

1.等效多孔介质方法

等效多孔介质方法就是用连续的多孔介质理论来研究非连续裂隙介质中的问题。

图10-13a为非连续的裂隙含水系统。裂隙水流运移于迂回曲折的裂隙网络之中,研究起来困难很大。为研究方便起见,可以虚拟一个等效的多孔介质场(图10-13b)来近似代替复杂的裂隙介质场。真实的裂隙介质场与虚拟的孔隙介质场所控制下的两个**水流场在整体上明显不同,如水头分布、**水流向、流速等均存在明显的差别。但仍可用虚拟的孔隙介质来近似代替真实的裂隙介质,不要求两个水动力场严格相似,只要求某些方面近似。例如,可通过调整多孔介质的渗透系数,使两个系统的泉流量相等。这时称这个孔隙介质为裂隙介质的等效多孔介质。

等效多孔介质方法具有比较严格的应用条件。等效时含水系统的补、径、排条件不能改变;等效是两种介质在特定功能上的等效,像上面我们要求泉流量相等,实际上是要求介质系统总体导水能力等效,而其他方面未必等效。例如图10-13a,b中,在两个介质系统中相对应的位置上打两个取水井,按多孔介质场分析可以取到一定数量的**水,而在裂隙介质场中的井完全可能是一个干井。

图10-13 裂隙介质及其等效多孔介质

2.双重介质方法

有些介质,如未充分胶结的中粗粒砂岩、经过溶蚀的灰岩和白云岩等,存在两种导水能力相差悬殊的空隙空间。其中的大空隙如裂隙、溶蚀裂隙、溶蚀孔隙等,导水能力较强;小孔隙如原生孔隙、微小裂隙、溶蚀小孔等,导水能力很低,但数量众多,贮存水的能力不可忽略。为了比较准确地刻画这一类介质,可以分别用两种等效的多孔介质近似代替大小两种空隙,这种方法称为双重介质方法。在双重介质方法中,两种空隙空间是分别刻画的,各自有自己**的参数(如渗透系数、孔隙度、给水度等),但两种空隙存在水力联系,可以进行水量交换。如抽水引起**水位下降,大空隙导水能力强而优先释水,在大空隙中形成低水头,小空隙中的水流向大空隙。

3.非连续介质方法

等效多孔介质方法和双重介质方法都是宏观地、粗略地处理裂隙介质的方法,没有详细刻画裂隙介质的内部结构。而有些水文地质参数如**水水头、孔隙水压力、流速等与介质的结构细节存在密切关系。为了准确计算这些参数,还需要详细刻画裂隙通道及其构成的网络,只有非连续介质方法才能够满足这一要求。它对裂隙网络中的每一条具有实际导水意义的裂隙进行准确地描述,包括每条裂隙的张开宽度、产状、中点坐标等,要求作出实测的裂隙网络图。

非连续介质方法可以准确计算出裂隙网络内任意一点的水头、孔隙水压力、渗透速度、流量等,是研究裂隙渗流的一种比较理想的方法。但其缺点是对实际资料的要求很高,计算复杂,要求用电网络模拟或计算机模拟。此方法目前常用于针对裂隙渗流本质的理论研究,实际工作中主要用于需要确定孔隙水压力与流速的情况。适用于研究区域较小、工作程度较高的水文地质工程地质问题(如岩体高边坡稳定性、**硐室围岩稳定性等)。

在实际工作中使用哪种方法合适,要视具体研究内容而定。大范围的流量问题可采用等效多孔介质方法。若介质中存在两种导水能力相差悬殊的空隙,可采用双重介质方法。而小范围的以求解孔隙水压力、流速为主要目的的问题可采用非连续介质方法。