蒲石河抽水蓄能电站上水库裂隙岩体渗透张量的确定

本文提出了一种既能反映裂隙岩体的渗透特性,又相对准确的确定裂隙岩体渗透张量的方法。首先通过裂隙在空间展布状况的测量,用统计学方法初步确定裂隙岩体的渗透张量,获得渗透主值及主方向,然后根据野外压水试验得到的岩体透水率,利用巴布什金公式计算各试段岩体的渗透系数,求出修正系数,从而得到研究区裂隙岩体的修正渗透张量。并运用上述方法对蒲石河抽水蓄能电站上水库坝址区裂隙岩体的渗透张量进行了计算。结果表明,该方法能较好地刻画裂隙岩体渗透性的各向异性特征,可为岩体渗透性分区及防渗帷幕的优化提供科学依据。     

裂隙岩体渗透系数确定方法综述

总结了近年来裂隙岩体渗透系数的确定方法,主要有现场水力试验法、裂隙测量法和离散裂隙网络渗流数值试验法.每种方法都有自己的适用性和测量尺度.裂隙岩体渗透系数存在尺度效应,针对不同尺度的研究对象,应尽量选取与渗流模型网格剖分尺度匹配的测量方法.裂隙的延伸具有方向性,测试点的布设应合理科学,不同测量方法需要结合起来才能得到裂隙岩体真实的渗透系数.     

利用电导率测井与压水试验联合评价岩体渗透性的方法

进行地下水封洞库的水封条件分析评价必须获得准确可靠的建库岩体渗透性参数,而获取岩体渗透系数常用的传统水文地质试验方法存在明显的不足。为了试验数据的精确性,文章基于广义径向流（GRF）理论,依托烟台某地下水封洞工程,以丙烷洞库交通巷道钻孔为例,开展压水试验并采用非稳定流理论的GRF模型优化解析试验数据,结合电导率测井试验确定导水裂隙位置并求出裂隙范围内的渗透系数。试验结果表明:GRF模型比稳定流模型解析结果大1~2倍。原因在于裂隙岩体进行分段压水时,各段水流维度不一,传统稳定流理论假设水流维度只有二维流,而GRF模型为空间n维裂隙流用压水过程全部数据进行拟合,不同时段在相应维度下进行计算,因此其求算的渗透系数K更接近于试验段真值,具有更好的兼容性和实用性。同时利用电导率测井试验计算长度（导水裂隙范围）远远小于压水试验段计算长度的特点,可将GRF模型解析得出的分段渗透系数做进一步细化平均以提高压水试验解析结果的精度,为水封洞库效果评价、洞库涌水量预测提供更加科学可靠的数据基础。     

裂隙岩体渗透系数确定方法研究

裂隙岩体渗透系数以及渗透主方向的确定对研究岩体渗透性大小及各向异性具有重要意义。高放废物地质处置库介质岩体的渗透性能将直接影响其使用安全性。本文运用离散裂隙网络模拟的方法对我国高放废物处置库甘肃北山预选区3#钻孔附近裂隙岩体进行了渗透性质分析。通过对3#钻孔171.5~178.0m段压水试验数据的反演,标定了离散裂隙网络渗流模型中的裂隙渗透参数(导水系数T)。利用标定的离散裂隙网络模型对场区裂隙岩体进行了渗流模拟,确定了该区域裂隙岩体的渗流表征单元体(REV)的尺寸大小以及渗透主值和主渗透方向。运用离散裂隙网络模型计算得出的渗透主值的几何均值与现场压水试验计算结果较接近,证明了计算结果的有效性。     

某水工隧洞裂隙岩体高水头作用下的渗透性试验研究

结合某抽水蓄能电站高压引水隧洞裂隙岩体的高压压水试验、常规压水试验和室内试验,分析了裂隙岩体在高水头条件下渗透流量与压力关系所反映的岩体渗透特性变化规律;在定量计算基础上探讨了裂隙岩体渗透系数与压力的相互关系。通过对比高压压水试验、常规压水试验和室内试验得到的渗透系数,分析了环境应力状态和压力变化对渗透系数取值影响的原因。研究结果表明,高水头作用下裂隙岩体的渗透系数明显大于低水压条件下的渗透系数,室内试验渗透系数因应力解除影响而大于原位压水试验渗透系数值。     

基于裂隙量测法的新立矿区工程岩体渗透性分析

新立矿区主要可采矿体分布于海底岩体中,查明矿区工程岩体的渗透特征对保障海底采矿安全具有十分重要的意义。在综合分析新立矿区水文地质工程地质特征的基础上,以现场调查的岩体结构面几何数据为基础,开发了渗透系数张量计算程序,计算了岩体综合渗透系数,根据前期的压水试验结果修正了计算结果,修正后的结果表明矿区-105,-135水平工程岩体整体上呈弱透水性,局部呈微透水性,-165水平岩体整体上呈微-弱透水性;岩体渗透性随深度的增加而降低。     

考虑应力状态的裂隙岩体渗透系数确定方法简述

系统总结了近四十年来国内外不同学者计算裂隙岩体渗透系数的经验公式,介绍了确定渗透系数的试验方法,讨论了影响渗透系数的若干因数.     

裂隙岩体高压压水试验水-岩耦合过程数值模拟

为了解高压水渗流作用对裂隙岩体应力和变形的影响,结合黑麋峰抽水蓄能电站岩体高压压水试验的渗压及变形测试成果,采用多孔连续介质全耦合理论,研究了试验区岩体测点在压水孔加压和卸压过程中的孔隙压力和位移变化过程。通过对测点位移和渗压随时间变化过程的计算值和实测值对比研究,验证了所采用的水-岩耦合数值模型的合理性。研究表明：在压水孔内的水压力和岩体孔隙压力的共同作用下,岩体内的应力大幅度增加;压水过程中,岩体因渗流作用产生了较大的位移,停止压水后的一段时间内,由于岩体中还存在一定的孔隙水压力和水压力梯度,从而导致岩体内仍存在部分变形值,且该部分变形值并非是压水孔卸载后岩体内的塑性残余变形;高压水渗流作用下的岩体耦合效应对工程应力和围岩变形有重大影响,考虑水-岩耦合效应的岩体稳定性评价结果对工程设计更具指导意义     

岩体裂隙网络等效渗透系数方向性的数值计算

采用渗流力学理论并结合Monte Carlo方法描述岩体裂隙的随机分布,研究渗流模型的尺寸效应并确定表征单元体积（REV）,得到了3种开口度分布形式的等效渗透系数椭圆曲线,建立了等效渗透系数方向性的判别标准。离散裂隙网络（DFN）模型假定流体只在岩体裂隙内部流动,而不通过岩体本身渗流。基于二维离散元程序UDEC并进行二次开发,建立DFN模型,通过改变流体的流动方向,得到不同流动方向下岩体裂隙网络的等效渗透系数,并分析不同的开口度分布形式对岩体裂隙网络等效渗透系数方向性的影响。计算结果表明,表征单元体积存在的条件是等效渗透系数保持稳定且渗透椭圆比较光滑。等效渗透系数的方向性受开口度分布形式的影响很大：当开口度-长度关联分布时,等效渗透系数各向异性;当开口度对数正态分布时,等效渗透系数各向同性;当开口度恒定分布时,等效渗透系数的特性介于二者之间。变化系数（CV）是否大于5%是判定岩体裂隙网络渗透系数是否具有方向性的判别标准。     

利用压水试验构建裂隙网络系统的方法探讨--以溪洛渡水电站坝区玄武岩为例

利用钻孔常规压水试验（Lu值）资料，运用统计分析方法对Lu值大小的分级、分级频率的空间分布和随埋深的变化进行了量化分析，得出了不同级次的裂隙发育程度随埋深变化的规律，揭示了岩体裂隙发育规模、裂隙连通程度和不同级别的裂隙密度等特点；结合研究区地质构造与裂隙发育条件，提出了运用随机统计原理构建二维裂隙网络系统模式的方法；并结合中国西部溪洛渡水电站坝区玄武岩裂隙介质阐明了裂隙网络系统的构建方法与思路。     

高水压力作用下裂隙岩体渗透性的变化研究

渗透系数是表征裂隙岩体透水性能的一个重要参数,当水压力较小时,岩体的渗透系数变化不明显,但在高水压力条件下,岩体的渗透系数会发生明显变化,这给我们在进行渗流分析时带来了一定的困难,因为多数情况下是将渗透系数当作定值来计算的。在高压水条件下,基于非达西流方程,推导了裂隙岩体的渗透系数与水压力之间的表达式,并给出了常规压水或低水压力、高压压水时水力劈裂前后渗透系数的计算公式。现场压水试验结果表明,当岩体发生水力劈裂后,渗透系数增加明显,此时可以通过压水量和水压力的变化量来计算裂隙岩体的渗透系数。通过几个抽水蓄能电站的高压压水试验结果验证了裂隙岩体水力劈裂前后渗透系数的变化规律,并与实际裂隙岩体的渗透系数进行了比较,其误差在10%左右,表明本文给出的渗透系数表达式的合理性和准确性,为水利水电工程的渗流分析及渗漏量的计算提供了渗透系数选择的依据。     

一种层状岩体压水试验成果计算分析渗透性的新方法

通过对西南某坝区压水试验数据的计算分析,提出了基于中值理论和几何均值的埋深域渗透系数取值区间法。首先将压水试验资料采用巴布什金经验公式和达西公式把吕荣值转换成渗透系数,并分析各分类项的数据分布类型。在分析研究区层状裂隙岩体岩性特征及其组合关系的基础上,运用均值和中值理论从宏观上分析研究区垂向和平面渗透特征,得出均值和中值分析的侧重点;再用渗透系数与埋深散点图绘制小值和大值取值趋势线,继而进行曲线拟合,并完成数理可靠性和物理含义的检验;运用通过检验的方程计算每米埋深的渗透系数,而后在划分的各埋深域内,依据小值和大值取值数量的差别,分别求取其几何平均值,最终得到各埋深域渗透系数取值区间。     

裂隙岩体的多孔介质水力等效性研究

工程岩体中数量众多的裂隙面限制了离散裂隙网络模型在岩体渗流中的应用,迫使人们寻找能够用理论上成熟的等效连续介质模型替代,这就要求进行岩体多孔介质的水力等效性研究。在野外大量实测裂隙的基础上,进行裂隙密度、方位、大小、延续性、开度等几何参数的统计分析,以Enhanced Baecher模型建立离散裂隙网络随机模型,采用Monte-Carlo随机模拟方法进行三维裂隙网络随机模拟。在所生成的一定尺度的三维裂隙网络图基础上,给出计算研究域REV的方法,通过判断REV是否存在,确定能否用等效连续介质模型分析岩体渗流。     

三段压水试验

详细介绍了三段压水试验的理论，方法和技术设备，并通过一个应用实例说明了裂隙渗透性和等效水力隙宽的计算方法。     

新场岩体定压力压水试验数据解译方法的对比

以高放废物地质处置北山预选区新场岩体三个深钻孔的定压力压水试验为例,分别从压水阶段数据求解、压力恢复阶段数据求解和特殊试验段参数求解3个方面,对稳定流公式法和非稳定流参数拟合法进行了对比,得到了如下结论：非稳定流参数拟合法较稳定流公式法适用的渗流类型更多,使用数据量更大,结果更为可靠;在压水阶段和压力恢复阶段数据完整时,优先选择压力恢复阶段非稳定流参数拟合结果作为试验段的渗透系数.依据上述筛选原则,得到了新场岩体BS17～BS19三个深钻孔渗透系数的概率分布图,可初步判断新场岩体为低渗透性岩体,适宜于高放废物地质处置.     

基于相关指标的裂隙岩体渗透系数估算模型研究

掌握岩体的渗透性是精细化描述一个地区水文地质特征的重要工作。渗透系数是表征岩体渗透性的重要指标,研究渗透系数估算模型对于实际工程应用具有重要意义。在现有的渗透系数估算模型中,单因子模型忽略了其他因素对该地区渗透系数的综合影响,复合因子模型存在参数选取不够灵活、部分参数较难获取等问题。基于公开数据,分类整理和对比分析了影响裂隙岩体渗透性的正、负相关参数,提出一种拟合效果好、参数选取灵活的渗透系数估算模型——PNC（Positive and Negative Correlation）模型。研究结果表明:在研究区一,PNC模型的拟合效果（可决系数R2=0.964和R2=0.801）优于HC模型的拟合效果（R2=0.905和R2=0.563）;在研究区二,PNC模型的拟合效果（R2=0.959）优于RMP模型的拟合效果（R2=0.927）;在研究区三,PNC模型的拟合效果（R2=0.94～0.99）优于ZRF模型的拟合效果（R2=0.92～0.99）。利用纳什效率系数（Nash-Sutcliffe Coefficient,NSE）进行模型误差分析,7组数据中有5组数据的误差系数在0.95以上。这说明PNC模型具有便利性和可靠性,可以为实际工程估算和验证渗透系数提供一定的参考。     

基于高压压水试验的岩体透水率变化研究

在水利水电等地下工程的常规压水试验中,一般以1Lu（吕荣值）作为防渗灌浆结束的标准。近年来,随着科学技术水平的不断提高,我国的高水头抽水蓄能电站得到了迅速发展,也进行了相应的高压压水试验。对于高水头的水电工程,现场高压压水试验结果和常规压水试验结果对比发现,对于同一试验段,高压压水试验计算的岩体透水率反而比常规压水试验计算的透水率小,由此计算的岩体渗透系数也偏小,但在高压水作用下岩体渗透性会不同程度地增加。如果岩体透水率还用《水利水电工程钻孔压水试验规程》（SL31-2003）中的公式计算,则由于压力的增加计算的Lu变小,防渗的标准会相应提高。针对规范中岩体透水率的适用性问题,提出了基于高压压水试验的高压单位吸水量的概念,即在直径75mm、试段长度约5m的孔内高压压水试验中,围岩在设计水头（2MPa）作用下,单位长度上的压入流量,用DK表示,单位为Lmin-1m-1。基于这一概念,应用数值模型计算了岩体试段的压入量,通过与某抽水蓄能电站高压压水试验的实际岩体试段的压入量进行的对比,获得了最大压力为4MPa时,岩体注浆结束标准为2DK（0.5Lu）。因此,对于不同的高水头水电工程,隧洞注浆结束标准（高压单位吸水量）要根据设计水头进行调整,而不能以常水头那样始终以1Lu作为防渗结束标准。     

云南路南石林裂隙渗透张量特征

路南石林是世界上六大剑状喀斯特景观地区中最大的一处,总面积达350km2。测量统计资料表明,本区主要发育NE、NW、NNW和NWW向四组区域性高角度裂隙。隙宽多在0.025～0.075mm之间,隙间距相对较大,多在0.5～3.0m之间。各向异性渗透系数相对较小(<0.2m /d) ,总体上有玄武岩>第三系>栖霞灰岩>茅口灰岩。最大渗透主轴方向以NW— SE为主,倾角大。来自非可溶岩盖层内的具很强侵蚀性的裂隙水,对进入成熟演化阶段的裂隙系统快速溶蚀动力学过程的产生起重要作用,为石林快速发育创造条件。质纯层厚的碳酸盐岩高角度裂隙系统和盖层所提供的强侵蚀性裂隙水是石林的形成过程中两个极其重要的因素。      

基于离散裂隙网络模型的节理岩体渗透张量及特性分析

节理岩体几何结构非常复杂,研究其渗流特性对于指导含水岩层稳定性分析具有重要价值。应用离散裂隙网络模型DFN方法,基于VC++6.0软件平台,建立了平面渗流分析方法,分析了节理岩体不同几何分布情况下的渗透率张量特征,通过定义渗流定向性系数对岩体渗流的定向性特征进行了定量分析。结果表明：单组节理岩体渗流具有明显的各向异性特征,渗流定向性随着节理角度变化显著;节理随着节理贯通性增加,节理渗透率呈现对数增加趋势;两组节理情况下,各向异性特征随着节理组间夹角变化;两组节理岩体渗流特征研究中,正交分布下,岩体仍存在各向异性,但渗流定向性系数较低;当节理倾角服从正态分布时,随着节理倾角标准差增大,渗透率增加;两组节理夹角不同时,节理渗透主方向倾角随着夹角增大而相应增大,基本沿两组节理夹角方向的角平分线方向。