[發(fā)明專利]巖溶地區(qū)圓形隧道滲流場解析解的計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010691203.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN111832110B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣沖;韓海霞;謝寒松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 長沙永星專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;米中業(yè)

1.一種巖溶地區(qū)圓形隧道滲流場的解析解的計(jì)算方法，包括如下步驟：

S1.獲取巖溶地區(qū)圓形隧道滲流場的地質(zhì)參數(shù)；

S2.將無限平面內(nèi)的隧道和溶洞，通過共形映射，映射到w平面；

S3.計(jì)算w平面內(nèi)隧道圓周上的總壓力水頭與半徑間的函數(shù)關(guān)系；具體為采用如下步驟計(jì)算：

a.采用如下算式作為w平面內(nèi)總壓力水頭與半徑間的函數(shù)關(guān)系式：

式中C₁、C₂、C₃、C₄、C₅和C₆均為由映射后隧道圓周和溶洞圓周的邊界條件決定的常數(shù)；ρ為w平面內(nèi)任一點(diǎn)的半徑且R₀≤ρ≤1；為；φ為w平面內(nèi)任一點(diǎn)的總壓力水頭；為w平面內(nèi)半徑與橫軸的夾角；

b.采用如下算式作為溶洞邊界條件的計(jì)算關(guān)系式：

c.采用如下規(guī)則確定隧道圓周的邊界條件：

情況一：隧道圓周的靜水壓力為0，則隧道圓周的總壓力水頭為z平面隧道圓周的位置水頭；表示為如下算式：

則w平面內(nèi)任一點(diǎn)的總壓力水頭與半徑之間的關(guān)系式如下式：

情況二：隧道圓周的總壓力水頭恒定為H_t；表示為如下算式：

則w平面內(nèi)任一點(diǎn)的總壓力水頭與半徑之間的關(guān)系式如下式：

S4.計(jì)算得到最終的巖溶地區(qū)圓形隧道滲流量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖溶地區(qū)圓形隧道滲流場的解析解的計(jì)算方法，其特征在于步驟S2所述的將無限平面內(nèi)的隧道和溶洞，通過共形映射，映射到w平面，具體為采用如下步驟進(jìn)行映射：

A.采用如下算式作為無限平面內(nèi)隧道和溶洞通過共形映射映射到w平面的復(fù)變函數(shù)式：

式中z為z平面內(nèi)任意一點(diǎn)；w為w平面內(nèi)任意一點(diǎn)；a為由d、r_w和r決定的第一常數(shù)，且d-r_w＜a＜d+r_w；r為隧道半徑；d為隧道與溶洞的中心距離；r_w為溶洞半徑；R₀為由d、r_w和r決定的第二常數(shù)，且0＜R₀＜1；

B.采用如下算式作為對(duì)于任意方向的溶洞的映射函數(shù)式：

式中z為z平面內(nèi)任意一點(diǎn)；w₁為w₁平面中任意一點(diǎn)，且w₁平面為過渡平面；w₂為w₂平面中任意一點(diǎn)，且w₂平面為映射平面；r為隧道半徑；d為隧道與溶洞的中心距離；r_w為溶洞半徑；A₁為由d、r_w和r決定的第三常數(shù)；α₁為z平面內(nèi)隧道溶洞中心連線與橫軸間的夾角，且橫軸為u軸。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的巖溶地區(qū)圓形隧道滲流場的解析解的計(jì)算方法，其特征在于步驟S4所述的計(jì)算得到最終的巖溶地區(qū)圓形隧道滲流量，具體為采用如下算式計(jì)算得到：

式中k為圍巖的滲透系數(shù)；Q₁為隧道圓周處于靜水壓力為0，總壓力水頭為位置水頭情況下的巖溶水流入隧道的滲流量；Q₂為隧道圓周處于恒定水壓力情況下的巖溶水流入隧道的滲流量。