脆性岩石动态渗流特性试验研究-山东科技大学.PDF

　第 28 卷第 6 期 煤 　　炭 　　学 　　报 Vol . 28 　No . 6 　 　2003 年 12 月 JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETY Dec . 　 2003 　 ( ) 　　文章编号 :0253 - 9993 2003 06 - 0588 - 05 脆性岩石动态渗流特性试验研究 1 1 ,2 朱珍德 , 刘立民 ( 1. 河海大学 岩土工程研究所 , 江苏 南京 　210098 ; 2 . 山东科技大学 资源与环境工程学院 , 山东 泰安 　271019) 摘 　要 : 取三峡永久船闸高边坡花岗岩与山西万家寨水电站高边坡灰岩试样分别进行不同围压条 件下全应力 - 应变过程渗流试验. 试验结果表明 , 岩石变形过程渗透性与变形破坏形式密切相 关 , 岩石在破坏前 、后不同变形阶段渗流特性具有明显的不同. 在破坏前的弹性变形乃至屈服阶 段 , 渗透性较弱且随变形的变化不明显 ; 岩样破坏至应变软化段 , 渗透系数急剧增强并达到渗透 峰值. 在试验的基础上进一步探讨了岩石全应力 - 应变过程渗流特点之机理. 关键词 : 脆性岩石 ; 渗流特性 ; 全应力 - 应变过程 中图分类号 : TU452 　　　文献标识码 : A 　　岩体的渗流性指标是应力场与渗流场耦合分析的重要参数 , 选取合理与否对评价结果的客观性和准确 程度十分关键. 目前 , 相关渗流性参数主要是通过地下洞室现场压水实验获取 , 计算研究中一般将这些参 数作为常数处理. 由于坝址边坡或采场顶 、底板因开挖引起的变形一般要历经比较长的时间 , 围岩的破坏 程度在时间和空间上均表现出渐进的特点. 围岩变形破坏必然会导致渗流场要素的动态变化 , 实例表 明[ 1 ,2 ] , 围岩不但在开挖前 、后渗透性表现出明显的差异 , 在开挖过程中其渗流特征在时间和空间上也表 现为不均匀特点. 因此 , 地下洞室某点在某一时刻的渗透很难客观地反映开挖过程中围岩的渗透性变化 , 将其用于整个工程区域围岩变形过程中的应力与渗流耦合关系分析就会存在很大的局限性. 　　然而 , 由于开挖库区围岩渗透性变化的复杂性以及地质条件和施工环境的限制 , 常规的现场试验方法 获取岩体变形过程的渗透性参数在技术上相当困难. 针对这种情况 , 有学者提出了采用岩石全应力 - 应变 过程渗透试验方法建立渗透性 - 应变耦合关系的研究思路 , 并在煤系砂岩全应力 - 应变过程渗透试验结果 基础上对渗透系数 - 应变耦合关系的拟合方法进行了探讨[3 ] . 这一研究思路的重要意义在于 , 通过将全应 力 、应变过程渗透系数 - 应变关系与相对成熟的开挖扰动岩体应力场与应变场耦合技术相衔接 , 有效地克 服了目前有关岩体应力场与渗流场耦合分析中存在的技术缺陷. 　　将渗透系数 - 应变耦合关系融合到岩体应力场与渗流场耦合或损伤场与渗流场耦合分析是一个崭新的 研究课题. 笔者利用三峡船闸闪云斜长花岗岩和山西万家寨水利枢纽工程高边坡灰岩岩样在不同压力条件 下进行全应力 - 应变过程渗透性试验 , 通过试验所反映的应力 - 应变和渗透系数 - 应变关系的特点 , 就岩 石变形过程中的应力 、应变及渗透系数三者之间的关联性特征作了初步探讨. 1 　全应力 - 应变过程中的岩石渗透性试验 　　岩石全应力 - 应变过程渗透性试验所获得的应力 -