层状裂隙岩体中等效渗透性分析

通过解析法和数值方法对层状裂隙的渗透等效性进行了研究,分析了两种方法对等效性计算结果的差异,得到不同分析方法的适用条件;分析了层状裂隙岩体中不同种类裂隙隙宽的变化对等效渗透性的影响,得到了层状裂隙岩体等效渗透性的一般规律.     

裂隙岩体渗透性研究

提出了裂隙岩体中单一非等宽裂隙的渗透模型,探讨了对具有多组节理的裂隙岩体进行渗透性分析的方法,并以锦屏一级水电站工程为例,基于坝址区岩体节理的实际测量资料,建立渗流计算模型,对岩体的渗透特性进行评价。     

工程岩体裂隙渗透性试验方法研究及应用

现代水电、交通、矿山、能源及核废料处理等地下工程中,洞室岩体原地承载能力以及在工程运行状态下洞室围岩的实际透水性状等岩体力学参数,是地质勘测不可缺少的基础资料,也是科学地优化工程设计的依据。由于传统的裂隙渗透性测试技术与方法如常规压水试验已不能满足工程建设发展的需要,达不到有些复杂工程对岩体渗透性的特殊设计要求,因此,有必要进行多种形式的工程岩体裂隙渗透特性分析和研究,从而针对特定工程,选择合适的试验方法,探明其确切渗透规律,以保证工程设计的准确性和有效性。     

砂泥岩裂隙岩体埋深和岩性对渗透性影响分析

采用表征岩体渗透性的单位吸水量ω为参数,有效地分析了砂泥岩裂隙岩体中相对埋深和岩性对渗透性空间分布规律的影响.研究区内,在不同深度单位吸水量的最大值和最小值相差3-4个数量级,渗透性表现出显著的随机特征.通过将压水试验数据离散化并在不同深度上取logω的平均值,凸现了渗透性的结构特征.ω均值在一定范围内随相对深度表现出负指数分布规律;剔除logω的线性趋势项后,logω残差表现出与地层内部岩性相对应的规律.此外,研究还发现,渗透性参数随相对深度呈负指数分布规律是由含裂隙的砂岩介质引起的.这些规律为裂隙岩体的渗流计算和模拟奠定了基础.文章所提出的对压水试验数据离散化并在不同深度取均值以找出渗透性和深度关系,以及去除线性趋势项研究渗透性和岩性之间关系等方法具有广泛的应用价值.     

辐射流条件下裂隙岩体渗透性表征单元体尺寸与等效渗透系数

一般情况下,随着尺寸的增大,裂隙岩体的性质参数也会发生变化,当尺寸增大到某一临界状态时,该参数会保持不变,这一临界尺寸称为裂隙岩体表征单元体(REV)。依托国家某地下水封石洞油库项目,基于辐射流的REV尺寸确定方法,研究了该库址区的渗透性REV尺寸及渗透系数,得到了该库址区辐射流情况的REV尺寸为37.5 m,是迹长的1.3倍;研究了迹长、间距、岩桥长度对REV尺寸及渗透系数的影响,得到了迹长、间距对REV尺寸和渗透系数有一定的影响,而岩桥长度对REV尺寸的影响不明显;对比分析了平行流和辐射流情况下REV尺寸与渗透系数的异同,得到了采用辐射流得到的REV尺寸和渗透系数更加符合实际,并且计算较为方便。     

剪胀对复杂裂隙岩体渗透性影响的离散元分析

裂隙岩体流固耦合问题是目前国内外研究热点之一,采用离散元软件UDEC对裂隙岩体发生节理剪胀的渗透性变化规律进行了模拟分析。基于现场调查的裂隙信息统计生成裂隙网络岩体模型。 通过固定垂直应力、不断增加应力比RS(RS=水平应力/垂直应力)使岩体出现剪胀,采用库伦滑移节理模式对岩体在剪胀过程中的渗透性变化情况进行模拟。结果发现：当应力比较小(RS3.1)时,节理水力隙宽、流速、渗透系数等参数都随着应力比的增加表现出明显的降低; 而当岩体出现剪胀现象之后(应力比大于3.1),发生剪切滑移和剪胀现象的节理控制着裂隙岩体的总体渗流行为,与不考虑节理剪胀的计算结果相比,岩体渗透能力出现了显著增长。这一结果表明,剪胀对裂隙岩体渗透性的影响是显著而不可忽视的。     

裂隙岩体渗透性影响因素的研究

采用UDEC离散单元法中关于裂隙岩体开挖模拟及水力全耦合分析模型,分析裂隙岩体洞室开挖后,因围岩应力与水力耦合作用导致裂隙隙宽变化及渗流变化的过程。为了更直观地了解耦合作用对裂隙岩体渗透特性的影响,以隧洞开挖为例,用开挖后隧洞内总涌水量来表征岩体的渗透特性。利用数值试验的方法,研究了块体边界大小、初始应力比、裂隙隙宽和裂隙夹角对开挖后隧洞内涌水量变化的影响,进而可以看出它们对裂隙岩体渗透性的影响。并得出如下结论：随着块体尺寸和初始应力比的增大,隧洞内总涌水量减少;随初始隙宽的增大涌水量增加并当达到某一固定值时保持不变;隧洞涌水量在θ2/θ1=3.5,其中θ1=30°,即两组节理的夹角为75°处达到最大。     

三峡工程坝基岩体渗透性

三峡大坝基础岩体透水性具不均一性和方向性，不同风化带、不同地貌单元岩体渗透性不同。断层裂隙的透水性与其发育程度并非对应一致。坝基裂隙网络透水性的不均一性，对降低坝基渗透压力有利。采用防渗帷幕和封闭式抽水排水，降低坝底扬压力效益最佳．     

天然地应力作用下不同产状岩体裂隙渗流特性研究

为了研究天然地应力作用下裂隙产状等因素对深部岩体裂隙渗流特性的影响,基于单裂隙面渗透性服从负指数变化规律,建立了三维应力作用下不同产状裂隙的渗透系数计算公式,利用Lagrange乘子法分析裂隙面产状变化对其渗透性的影响,并分析了岩体裂隙有、无充填物对其渗透性的影响及敏感性;然后,以我国大陆地区地应力统计规律为例,分析了地表以下5 000 m范围内在天然地应力作用下裂隙渗透性随深度、产状的变化规律。结果表明：裂隙产状的变化对其渗流特性有明显影响,对于浅层岩体,在大主应力大致呈水平方向分布时,随着裂隙面倾角的增加,裂隙渗透系数逐渐降低;但随着深度的增加,在裂隙深度超过约200 m和裂隙面走向与大或中主应力方向大致一致时,裂隙渗透性反而会随着裂隙面倾角的增加逐渐增加,在裂隙面走向与小主应力方向垂直时增加最为明显;对于深部岩体,裂隙的渗透性很小,裂隙面产状的变化对其渗透性影响很弱;对于有充填物裂隙,岩块与充填物的弹模比和充填物泊松比的变化对裂隙渗透性的影响很小。研究结果可为深入研究我国深部岩体渗透特性变化规律提供借鉴意义。     

裂隙岩体一般块体理论初步

本文在前人工作的基础上提出了一种通用方法解决任意大小裂隙、任意形状工程岩体的岩石块体识别及稳定性计算问题.在这一方法中裂隙既可以是实测裂隙也可以是通过随机模拟方法生成的随机裂隙,工程岩体可以是任意由多面体组合成的形状,如复杂边坡或地下洞室,而且岩体和裂隙面可以是非均质的.这一通用过程被称为一般块体理论.它克服了关键块体理论(或楔形体法)中存在的弱点:即把裂隙假设为无限大的不连续面,因此无法预测岩石块体的数量和位置,而且一般只能识别出简单形状的凸形体.它在块体识别的同时将复杂的块体分解为几个简单的凸形块体,从而使复杂块体的几何描述、体积及重力计算、力学分析、可视化表示等一系列问题大大简化.在对一公路边坡的裂隙进行了详细观测之后,利用本文的方法进行了块体识别和稳定性分析,对本文的研究进行初步的验证.     

基岩裂隙渗透性的野外研究

本文着重探讨了基岩裂隙的野外测量及渗透张量的计算方法，并给出了作者在湖南辰溪煤矿的实测计算结果及在指导采煤中的应用。     

裂隙岩体渗透结构类型分析

岩体的渗透结构控制着裂隙岩体的宏观渗透特征,而控制着岩体渗透结构类型的地质因素却是复杂多样。在实际工程岩体中,裂隙岩体的渗透结构通常是由基本渗透结构经过组合叠加而形成的复合渗透结构类型。本文通过野外调研和室内统计分析,总结了裂隙岩体中广泛存在的5种基本渗透结构类型及其4种组合形式的复合渗透结构类型及其渗流特征,分别归为Ⅰ-Ⅱ型、Ⅲ-Ⅳ型、Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型和Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ型。并选择一工程实例,运用裂隙岩体复合渗透结构类型的分析方法,分析了西南某水电站主厂房和开关站边坡岩体的复合渗透结构类型以Ⅲ-Ⅳ型和Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ型为主,更符合实际情况。     

裂隙岩体渗流应力耦合研究综述

系统综述了裂隙岩体渗流应力耦合的研究情况。阐明了单裂隙面的各种经验公式、间接公式及其适用条件,分析了裂隙岩体渗流应力耦合模型优缺点及目前工程应用情况。     

Study on Smooth Blasting Results in Jointed and Fractured Rock

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｊｏｉｎｔｅｄａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅｄｒｏｃｋｍａｓｓｅｓ ,ｉｔｉｓｏｆｔｅｎｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏａｃｈｉｅｖｅａｓｍｏｏｔｈｆｒａｃｔｕｒｅｐｌａｎｅｂｅｔｗｅｅｎｂｌａｓｔｅｄｈｏｌｅｓ.ＭｃＫｏｗｎ(1984)ｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅａｎｇｌｅｂｅｔｗｅｅｎｒｏｃｋｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐｌａｎｅｓａｎｄｔｈｅｂｌａｓｔ ｉｎｄｕｃｅｄｐｌａｎｅｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ 6 0°,ｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏａｃｈｉｅｖｅａｓｍｏｏｔｈ ｂｌａｓｔｉｎｇｓｕｒｆ…     

裂隙岩体渗流模型综述

系统综述了裂隙岩体渗流分析的各类模型,从各类模型所反映的渗透机理出发,阐明了它们的优缺点和适用条件及其工程应用情况。集等效连续介质模型和离散裂隙网络模型优点的等效-离散耦合模型是有实用前景的裂隙渗流模型。     

在卸荷产生拉剪情况下裂隙岩体的力学行为

据岩体在卸荷情况下的拉剪应力状态,确定了节理岩体的线弹性断裂力学模型。依照此模型,可以得到相对远离裂隙(该位置的点到裂隙中心的距离比裂缝长度大)且受裂隙影响区域内应力、应变和变形方程。这些对评估裂隙岩石变形有重要的参考意义。通过用理论方程的计算结果和卸荷情况下试验观测所得的数据对比,证明该模型应用于实际工程中具有可行性。     

裂隙岩体渗流与应力耦合的试验研究

通过对较大尺寸的裂隙岩体试块进行不同侧压力和加载条件下的渗流试验结果研究，分析了裂隙岩体渗流与应力的耦合机理，得出了不同应力条件下裂隙岩体渗流量与应力成四次方的关系。并且得出并非压应力都引起裂隙岩体的渗流量减小，当裂隙岩体受平行于裂隙面方向的单向压应力时，渗流量随着压应力的增加而增加。     

Stress-Dependent Fluid Flow and Permeability in Fractured Media: from Lab Experiments to Engineering Applications

Summary. Permeability is a physical property in rocks of extreme importance in energy engineering, civil and environmental engineering, and various areas of geology. Early on, fractures in fluid flow models were assumed to be rigid. However, experimental research and field data confirmed that stress-deformation behavior in fractures is a key factor governing their permeability tensor. Although extensive research was conducted in the past, the three-dimensional stress-permeability relationships, particularly in the inelastic deformation stage, still remain unclear. In this paper, laboratory experiments conducted on large concrete blocks with randomly distributed fractures and rock core samples are reported to investigate fluid flow and permeability variations under uniaxial, biaxial and triaxial complete stress-strain process. Experimental relationships among flowrate, permeability and fracture aperture in the fractured media are investigated. Results show that the flowrate and stress/aperture exhibit “cubic law” relationship for the randomly distributed fractures. A permeability-aperture relationship is proposed according to the experimental results. Based on this relationship, stress-dependent permeability in a set of fractures is derived in a three-dimensional domain by using a coupled stress and matrix-fracture interactive model. A double porosity finite element model is extended by incorporating such stress-dependent permeability effects. The proposed model is applied to examine permeability variations induced by stress redistributions for an inclined borehole excavated in a naturally fractured formation. The results indicate that permeability around underground openings depends strongly on stress changes and orientations of the natural fractures.