一种变质量破碎岩石渗透性参量计算方法
【专利摘要】本发明涉及一种变质量破碎岩石渗透性参量计算方法,该方法设计一种遗传算法，对渗透率、非Darcy流β因子、加速度系数三者之间幂指数函数关系和中渗透率的参考值kr、非Darcy流β因子的参考值βr、加速度系数的参考值car、幂指数nβ和nc进行优化，可以克服试验者经验不足的困境，也不需要参考先前的试验结果，即可获取合理的决策变量；可以输出初始种群及各代新种群的位串、kr、βr、carnβ和nc、渗流速度时间曲线、最佳个体的渗透率、非Darcy流β、加速度系数和适应度；根据压力梯度和渗流速度时间序列计算各采样时刻的渗透率、非Darcy流β因子和加速度系数，为分析质量流失引起的破碎岩石渗透性参量的变化规律提供条件。
【专利说明】一种变质量破碎岩石渗透性参量计算方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种岩石力学性质测试的计算方法，具体涉及一种变质量破碎岩石渗透性参量计算方法。
【背景技术】
[0002]在破碎岩石渗透试验过程中，由于水的溶蚀、磨蚀和冲蚀作用，细小颗粒从破碎岩石的表面分离出来，并在破碎岩石的孔隙中迁移。细小颗粒的迁移造成破碎岩石的质量流失，故破碎岩石的孔隙度和渗透性参量(渗透率、非Darcy流β因子、加速度系数)随时间变化。借助于实验室试验，分析破碎岩石在渗透过程中质量迁移与流失规律、孔隙度和渗透性参量时变规律，对于破碎岩体渗流系统的数字仿真、渗流失稳的机理分析具有基础性和支撑性作用。根据压力梯度和渗流速度时间序列计算各采样时刻的渗透率、非Darcy流β因子和加速度系数，是破碎岩体渗流系统非线性动力学行为的重要环节。 [0003]目前,变质量破碎岩石渗透性参量参照恒定质量破碎岩石的方法进行,对于质量慢变的破碎岩石来说，精度一般可以达到工程设计的要求，但当质量流失较大时，计算的渗透性参量误差较大。
[0004]目前，计算变质暈破碎岩石在采样时亥Ijt = i τ (i = 1，2，…，N; τ为采样周期)的渗透率、非Darcy流β因子和加速度系数是建立在渗透率、非Darcy流β因子、加速度系数三者之间满足幂指数函数关系的基础上的，即将恒定质量破碎岩石在确定的孔隙度和确定的孔隙度下的渗透率、非Darcy流β因子、加速度系数作为参考值，而是时变孔隙度和时变压力
梯度下的渗透率、非Darcy流β因子、加速度系数三者之间满足如下的幂指数关系
【权利要求】
1.一种变质量破碎岩石渗透性参量计算方法,是变质量破碎岩石在渗透试验过程中各采样时刻的渗透性参量，包括渗透率k、非Darcy流β因子β、加速度系数Ca的计算方法，其特征在于，具体操作步骤为: 步骤I，假设渗透率k、非Darcy流β因子β、加速度系数Ca之间存在幂指数关系，即，
2.根据权利要求1中所述的一种变质量破碎岩石渗透性参量计算方法，其特征在于，步骤3.1中，渗透率、非Darcy流β因子、加速度系数的参考值kp cm、幂指数ne和η。的可能取值范围是:
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.根据权利要求1中所述的一种变质量破碎岩石渗透性参量计算方法，其特征在于，步骤3.3中所述遗传算法的个体基因型，相应的表现型为:
4.根据权利要求1中所述的一种变质量破碎岩石渗透性参量计算方法，其特征在于，步骤3.4.4中所述的个体基因的表现型为:
5.根据权利要求1中所述的一种变质量破碎岩石渗透性参量计算方法，其特征在于，步骤4.2中所述的动量守恒方程的外部函数为:
6.根据权利要求1中所述的一种变质量破碎岩石渗透性参量计算方法，其特征在于，步骤4.4中所述的Err的计算公式为:
7.根据权利要求1中所述的一种变质量破碎岩石渗透性参量计算方法，其特征在于，步骤4.5中所述的计算种群中个体的适应度的公式为:
8.根据权利要求1中所述的一种变质量破碎岩石渗透性参量计算方法，其特征在于，步骤5.1中所述的具有交配权的kMP个体的基因型为:
9.根据权利要求1中所述的一种变质量破碎岩石渗透性参量计算方法，其特征在于，经步骤5.2进行交叉运算后得到个体集合Cp ι经步骤5.3对P；?中每一个体进行变异运算得到新一代种群:New—P0P = {Ii1Ii2...Iim i=1,2,...,kgroup}(5-2)
10.根据权利要求1中所述的一种变质量破碎岩石渗透性参量计算方法，其特征在于，步骤5.5中，如果新一代群体中个体适应度的最大值f itn_max大于等于预先设定的数值S，即fitn_max≥s则停止繁殖；如果fitn_max < s,则继续进行选择、交叉、变异运算,直到fitn_max ≥ s得以满足或繁殖代数等于某一事先设定的值T，则停止繁殖。
【文档编号】G06F19/00GK103886221SQ201410141488
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】陈占清, 冯梅梅, 王路珍, 朱南京, 倪晓燕, 张公一, 周牧, 王志飞 申请人:中国矿业大学, 盐城工学院, 华电煤业集团有限公司