Модель для исследования двухмерной фильтрации в неоднородных грунтовых массивах

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК д 1 4 Е 02 В 1/О ВСЕЛЯ Р .: ТЕ Ит БРЕТЕНИЯ ЛЬСТВУ.И. Метод электр ги аналогий и его приследовании фильтрациоиздат, гл. 1, 71,Ф и дре вание поте ропроводно 1961, с.Интегратнциальныхй бумаге ков ели Филь ЭГДА, м полей н Киев: АН эле УСС ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИ ЯО, 1355(54) МОДЕЛЬ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДВУХМЕРНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ В НЕОДНОРОДНЫХГРУНТОВЫХ МАССИВАХ(57) Изобретение относится к области гидротехники. Целью изобретенияявляется повышение точности при моделировании полей фильтрации с непрерывно изменяющейся проницаемостьюпористой среды по горизонтали и вертикали путем повышения соответствиямодели натурным условиям. Модель выполняют из листового Злектропроводного материала одного удельного сопротивления. На листовом материале устраивают несколько зон 2 с рядами четырехугольных прорезей 3. Высота каждого последующего ряда 1 прорезейбольше предыдущего, Высота прорезейв каждом ряду 1 от сечения к сечениюпоследовательно с начала ряда увеличивается, а ширина перемычек 4 уменьшается. Размеры каждой эоны 2 равныразмеру одной прорези 3 с перемычкой4 и определяются по формулам. 1 з,п.ф-лы, 4 ил., 4 табл.Изобретение относится к электро- аналоговому моделированию полей фильтрации, например для определения гидродинамической сетки движения фильтрационного потока в иэотропной толще грунта с непрерывно изменяющимися фильтрационными характеристиками по горизонтали и вертикали, например, в намытой толще хвостов - отходов обогащения руды.Цель изобретения - повышение точности при моделировании полей фильтрации с непрерывно изменяющейся проницаемостью пористой среды по горизонтали и вертикали путем повышения соответствия модели натурным данным,На фиг. 1 представлен фрагмент модели, учитывающий закономерности изменения коэффициента фильтрации в горизонтальном и вертикальном на 20 правлениях; на фиг. 2 - график изменения значений коэААициента фильтрации в горизонтальном направлении; на фиг. 3 - то же, в вертикальном направлении; на фиг. 4 - модель толщи25 хвостов с переменными значениями коэффициента фильтрации в вертикальном направлении по глубине отложений.Двухмерная электрическая модель содержит горизонтальные ряды 1 отдельных зон 2, характеризующихся различной проводимостью и содержащих четырехугольные разновеликие прорези 3, разделенные перемычками 4. Размер каждой зоны равен размеру одной З 5 прорези с перемычкой, при этом размеры .перемычки и прорези связаны соотношениями:а, =Ь; ( ) / -07)(2)где а и Ъ, - размер прорези и ширина перемычки в любойточке модели (н 3.-томряду прорезей 3-го сечения), мм;50 о, 0 и О, - удельное сопротивление оээлектропроводного материала модели и егозначение, соответствующее коэффициенту 55фильтрации на поверхности отложений впрорезей того же сечения",Рдополнительная нагрузка на поверхности от 2,ложений, т/мобъемная масса грунтаво взвешенном в жидкости состоянии,т/мразмер зоны в рядахнад -тым и в -томряду прорезей на моде1 сли, при этомн- Празмер, отсчитываемыйот поверхности отложений на модели до верхней границы -той зоны, мм;коэффициент, учитывающий масштаб модели и(3) Р =М/1000- масштаб модели, например, для масштаба 1:200 И=200;- постоянный для рассматриваемого грунта эмпирический коэффициент, характеризующими закономерность изменения проницаемости толщи грунта по глубине и определяемый по фор- муле 45 К,/К; -1а=---- , 1/м, (4) где К и К - коэффициенты фильтра-.ю 1ции грунта на поверхности отложений (безнагрузки) и на глубине У; от поверхности внатуре.Для хвостов железорудных ГОКов Криворожья а=0,147 1/м, для хвостов марганцевых ГОКов а=0,231 1/м.Изменение коэффициента фильтрации хвостов обратно пропорционально давлению вышерасположенной толщи грунта, причем давление в толще хвостов увеличинается от Р, на поверхности до У, + Т; в -ой точке, а значение коэЮициента фильтрации уменьшается от К на поверхности отложений (без дополнительной нагрузки, Р =0) до К; в -ой точке.Значение расчетной высоты отдельных горизонтальных рядов прорезей н первом приближении определяют из соотношений(7) ваемый на модели минимальным.Во всех случаях высота горизон 15тальйого ряда прорезей 1 =а +Ь1Модель изготавливают следующим образом.Для выбранного граничного вертикального сечения, используя соотношения (6) и (7) вычисляют в первомприближении значения расчетной высоты первого и последнего горизонтальногр рядов прорезей, из соотношения (8) определяют количество горизонтальных рядов прорезей И и по25(5) вычисляют высоту остальных рядовпрорезей,Окончательные значения высоты прорезей 1, назначают с учетом их значений, полученных по формуле (5),З 0 и условия (9).По результатам расчетов границыгоризонтальных рядов прорезей намечают на модели.Для всех выбранных вертикальных35 расчетных сечений, используя соотношения (1)-(4), вычисляют размеры прорезей и перемычек и намечают их положение в расчетных сечениях на модели.40 Соединяя соответствующие точкипрорезей и перемычек в соседних расчетных сечениях, получают горизонтальные границы прорезей и перемычек,Если в горизонтальном направлении45 коэффициент Рильтрации хвостов неменяется, размер прорезей и перемычекот сечения к сечению не меняется.Если в горизонтальном направлениикоэффициент Ьильтрации уменьшается,50 размер прорезей от сечения к сечениюувеличивается, ширина перемычкиуменьшается. Горизонтальный размеркаждой зоны равен ее вертикальномуразмеру (высоте ряда прорезей 1 ).Выполнение обозначенных на моделипрорезей позволяет добиться действиЮтельного соотношения проводимостейотдельных участков модели в соответствии с полученными по натурным К . - минимальное значение коэААициента фильтрации хвостов на поверхности намытой толщи в граничном вертикальном расчетном сечении;Б - .количество горизонтальныхрядов прорезей, определяемое по зависимостигде 1, - высота первого верхнего расчетного ряда прорезей 2 Т(1+О 5 Ъ 1 ак/к,;)2 С, +ВЪат К,/К, . и округляемое до ближайшего меньшего целого числа Окончательные значения ; назначают с учетом их вычисленных значений и условияТ (9) где Т - мощность моделируемой толщихвостов в расчетном вертикальном сечении на модели, ммвПри моделировании водопроницаемости грунта с непрерывно уменьшающейся водопроницаемостью только в вертикальном направлении, размер первого верхнего ряда прорезей а, задают на модели минимальным, а размерперемычек в зоне определяют.из соотношения А=0,3+а(Г, /,+0,511где а и Ъ, - размер прорезей и перемычек в первом верхнем ряду, а размерыпрорезей в остальныхрядах находят из соотношения-1г,/. +ю(- +оО Ц,- .1, аТ,5 ъ, а р перемычки между проми в -том. ряду, зада 43( /) / )высота последнего расчетного ряда прорезей10 1355654 Таблица 1. Значения К, /К,0 4 16 20 12 1 ьО Оь 630 Оь 460 0362 Оь 298 Оь 255 Хвосты обогащениямарганцевых ГОКов 1,0 0,520 0,351 0,265 0,213 Оь 178 Т а б л и ц а 2 Значение 1, по Формуле (5) при пь равном Значение И по Фор- округ- ь муле 8 ленно 123 12,33 34,17 430 4,0 12,33 19,61 26,89 34,17 С учетом условия (9) 14,0 22,0 28,0 36,0 Таблица 3 Номер горизонтального ряда 1 2 3 4прорезей 14 22 28 36 Высота ряда прорезей 4,7 11,2 17,9 26,3 9,3 .10,8 10,1 9,7 Сечение 0 высота прорезиширина перемычки Сечение 1 высота ширинаIхелезорудных. ГОКов по Фор 1 н по муле (6) Формулеорректор С.йекмар 60 Заказ 5754 26 одписноеССР ная,4 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул Тираж ВНИИПИ Госу по делам и 3035, Москврственного комитета Сбретений и открытийЖ, Раушская наб.,