高地应力高温条件裂隙介质地下水非线性渗流研究进展

摘要

随着深部资源勘探、地热能源开发和核废料地质处置等工程活动的深入推进，地下水在高地应力高温环境下的渗流行为成为研究热点，进而关于如何构建适用于高地应力高温条件的多物理场耦合理论模型，以准确反映在真实地应力和温度条件下水-岩相互作用、裂隙形态演化与流体特性变化的动态过程成为重点关注的问题。本文系统综述了高地应力高温条件下地下水渗流的基本理论、实验研究与数值模拟进展，重点阐述了传统立方定律在裂隙渗流模拟中的适用性与局限，并介绍了非达西流与广义达西流的理论拓展，分析了地应力与温度对渗透率的耦合调控机制；总结了多项地应力与热力耦合实验成果及其渗流参数演化规律，探讨了数值模拟中地应力主导下裂隙几何形态演变与渗透通道演化过程；评价了高温环境下矿物热膨胀、热破裂与裂隙粗糙度变化对渗流路径的影响，评估了热-水-力耦合模型及数据驱动方法的预测潜力；评述了当前理论模型在高地应力高温多场耦合机制、裂隙尺度效应及长期演化方面仍存在不足，展望了未来的研究方向。

关键词

高地应力 / 高温地下水渗流 / 热-水-力耦合 / 裂隙介质 / 渗透率演化 / 实验研究 / 数值模拟