一種變質(zhì)量破碎巖石滲透性參量計算方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種變質(zhì)量破碎巖石滲透性參量計算方法,該方法設(shè)計一種遺傳算法，對滲透率、非Darcy流β因子、加速度系數(shù)三者之間冪指數(shù)函數(shù)關(guān)系和中滲透率的參考值kr、非Darcy流β因子的參考值βr、加速度系數(shù)的參考值car、冪指數(shù)nβ和nc進(jìn)行優(yōu)化，可以克服試驗者經(jīng)驗不足的困境，也不需要參考先前的試驗結(jié)果，即可獲取合理的決策變量；可以輸出初始種群及各代新種群的位串、kr、βr、carnβ和nc、滲流速度時間曲線、最佳個體的滲透率、非Darcy流β、加速度系數(shù)和適應(yīng)度；根據(jù)壓力梯度和滲流速度時間序列計算各采樣時刻的滲透率、非Darcy流β因子和加速度系數(shù)，為分析質(zhì)量流失引起的破碎巖石滲透性參量的變化規(guī)律提供條件。
【專利說明】一種變質(zhì)量破碎巖石滲透性參量計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種巖石力學(xué)性質(zhì)測試的計算方法，具體涉及一種變質(zhì)量破碎巖石滲透性參量計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在破碎巖石滲透試驗過程中，由于水的溶蝕、磨蝕和沖蝕作用，細(xì)小顆粒從破碎巖石的表面分離出來，并在破碎巖石的孔隙中遷移。細(xì)小顆粒的遷移造成破碎巖石的質(zhì)量流失，故破碎巖石的孔隙度和滲透性參量(滲透率、非Darcy流β因子、加速度系數(shù))隨時間變化。借助于實驗室試驗，分析破碎巖石在滲透過程中質(zhì)量遷移與流失規(guī)律、孔隙度和滲透性參量時變規(guī)律，對于破碎巖體滲流系統(tǒng)的數(shù)字仿真、滲流失穩(wěn)的機(jī)理分析具有基礎(chǔ)性和支撐性作用。根據(jù)壓力梯度和滲流速度時間序列計算各采樣時刻的滲透率、非Darcy流β因子和加速度系數(shù)，是破碎巖體滲流系統(tǒng)非線性動力學(xué)行為的重要環(huán)節(jié)。 [0003]目前,變質(zhì)量破碎巖石滲透性參量參照恒定質(zhì)量破碎巖石的方法進(jìn)行,對于質(zhì)量慢變的破碎巖石來說，精度一般可以達(dá)到工程設(shè)計的要求，但當(dāng)質(zhì)量流失較大時，計算的滲透性參量誤差較大。
[0004]目前，計算變質(zhì)暈破碎巖石在采樣時亥Ijt = i τ (i = 1，2，…，N; τ為采樣周期)的滲透率、非Darcy流β因子和加速度系數(shù)是建立在滲透率、非Darcy流β因子、加速度系數(shù)三者之間滿足冪指數(shù)函數(shù)關(guān)系的基礎(chǔ)上的，即將恒定質(zhì)量破碎巖石在確定的孔隙度和確定的孔隙度下的滲透率、非Darcy流β因子、加速度系數(shù)作為參考值，而是時變孔隙度和時變壓力
梯度下的滲透率、非Darcy流β因子、加速度系數(shù)三者之間滿足如下的冪指數(shù)關(guān)系
【權(quán)利要求】
1.一種變質(zhì)量破碎巖石滲透性參量計算方法,是變質(zhì)量破碎巖石在滲透試驗過程中各采樣時刻的滲透性參量，包括滲透率k、非Darcy流β因子β、加速度系數(shù)Ca的計算方法，其特征在于，具體操作步驟為: 步驟I，假設(shè)滲透率k、非Darcy流β因子β、加速度系數(shù)Ca之間存在冪指數(shù)關(guān)系，即，
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種變質(zhì)量破碎巖石滲透性參量計算方法，其特征在于，步驟3.1中，滲透率、非Darcy流β因子、加速度系數(shù)的參考值kp cm、冪指數(shù)ne和η。的可能取值范圍是:
kr E [krl, kr2]， (3-1)
β r e [ β rl, β r2]， (3-2)
Car ^ [Carl.Car2]，( 3—3 ) ne e [nM, n02], (3-4) nc e [ncl, nc2]。 (3-5)
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種變質(zhì)量破碎巖石滲透性參量計算方法，其特征在于，步驟3.3中所述遺傳算法的個體基因型，相應(yīng)的表現(xiàn)型為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種變質(zhì)量破碎巖石滲透性參量計算方法，其特征在于，步驟3.4.4中所述的個體基因的表現(xiàn)型為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種變質(zhì)量破碎巖石滲透性參量計算方法，其特征在于，步驟4.2中所述的動量守恒方程的外部函數(shù)為:
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種變質(zhì)量破碎巖石滲透性參量計算方法，其特征在于，步驟4.4中所述的Err的計算公式為:
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種變質(zhì)量破碎巖石滲透性參量計算方法，其特征在于，步驟4.5中所述的計算種群中個體的適應(yīng)度的公式為:
8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種變質(zhì)量破碎巖石滲透性參量計算方法，其特征在于，步驟5.1中所述的具有交配權(quán)的kMP個體的基因型為:
9.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種變質(zhì)量破碎巖石滲透性參量計算方法，其特征在于，經(jīng)步驟5.2進(jìn)行交叉運(yùn)算后得到個體集合Cp ι經(jīng)步驟5.3對P；?中每一個體進(jìn)行變異運(yùn)算得到新一代種群:New—P0P = {Ii1Ii2...Iim i=1,2,...,kgroup}(5-2)
10.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種變質(zhì)量破碎巖石滲透性參量計算方法，其特征在于，步驟5.5中，如果新一代群體中個體適應(yīng)度的最大值f itn_max大于等于預(yù)先設(shè)定的數(shù)值S，即fitn_max≥s則停止繁殖；如果fitn_max < s,則繼續(xù)進(jìn)行選擇、交叉、變異運(yùn)算,直到fitn_max ≥ s得以滿足或繁殖代數(shù)等于某一事先設(shè)定的值T，則停止繁殖。
【文檔編號】G06F19/00GK103886221SQ201410141488
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】陳占清, 馮梅梅, 王路珍, 朱南京, 倪曉燕, 張公一, 周牧, 王志飛 申請人:中國礦業(yè)大學(xué), 鹽城工學(xué)院, 華電煤業(yè)集團(tuán)有限公司