基于井流波动方程确定岩体渗透参数的理论和方法研究

基于井流波动方程，探求一种便捷、高效、现场确定裂隙岩体渗透性参数（裂隙当量渗透系数、渗透系数张量等）的振荡试验理论、技术和方法。根据单井和导水裂隙介质之间水流的质量守恒、动量守恒和水流连续性原理，探讨振荡试验条件下裂隙介质钻孔中水流运动的机理。基于现场钻孔振荡试验资料，提出适合不同阻尼反应情况下的确定岩体渗透性参数的解析方法、数值方法和图解法。从试验依据的理论，试验原理、方法、装置，数据采集系统，数据分析模型等方面建立一套适合于裂隙介质钻孔振荡试验确定参数的方法,开发适用于确定裂隙介质各向异性渗透性参数的钻孔振荡试验仪器设备，并给出相应的试验数据分析模式。

项目围绕拟定的研究内容、研究目标，采用理论分析、室内和现场试验、仪器设备开发相结合的技术路线开展系统的研究工作。考虑裂隙岩体各向异性的特点，基于地下水连续性方程、质量守恒定律和动量守恒定律，建立并求解了不同产状裂隙结构面情况下，井-裂隙含水层系统中井孔内微小水量“瞬时”变化条件下井中水流振荡方程的数学模型，提出通过振荡试验确定裂隙渗透系数、当量渗透系数和渗透系数张量的具体方法和步骤。研制开发了一套能获取裂隙几何特征（产状、隙宽等）并能实时记录裂隙钻孔中激发产生的水头振荡变化过程的裂隙岩体渗透系数张量振荡试验测试系统。同时，研究了该测试系统开展裂隙岩体中钻孔振荡试验的测试技术方法。采用室内物理模拟试验检验测试系统和振荡试验的测试技术方法可靠性。结合黄岛地下水封洞库工程开展振荡试验和常规压水试验的现场试验研究，基于研制开发的振荡试验测试系统得到了裂隙岩体中裂隙产状等地质信息，试验确定了黄岛试验场地裂隙岩体的渗透系数张量，验证了振荡试验确定裂隙岩体渗透参数理论与方法的准确性和适用性。项目在裂隙介质井流波动理论、裂隙介质井流波动数模的解析方法、裂隙介质井孔振荡法的试验和裂隙介质钻孔振荡试验的仪器设备开发方面均取得丰富的研究成果。已发表标注该项目基金资助的SCI/EI检索论文共28篇，其中SCI论文19篇、EI论文9篇；2015年科学出版社出版标注该项目基金资助的专著《实验水文地质学》1部（100万字）；研制设备1套；获授权国家发明专利3项；培养博士2名，硕士2名；正在编制钻孔振荡试验水电行业规范1部。.项目全面完成了预期研究目标，解决了裂隙介质井流波动机理、不同阻尼反应渗透性参数确定方法和裂隙介质钻孔振荡试验仪器设备开发等关键技术问题。超额完成了预期研究成果。