大理岩裂隙渗流特性及充填砂土影响

论文摘要

利用自行研制的岩石裂隙渗流系统,对9个不同裂隙面形貌的大理岩试样分别进行充填和未充填裂隙渗流试验,研究了不同法向应力条件下,加卸载过程、水头差大小、裂隙面形态、充填砂土粒径及厚度等因素对裂隙渗流的影响。试验结果表明:裂隙未充填时,在法向加载阶段,渗流量随水头差的增大呈线性递增,渗流量随法向应力的增大呈负指数减小,并得到了包含裂隙面三维形貌参数坡度均方根S_q的渗流量和法向应力关系式;单位水头流量与力学隙宽呈指数关系,指数平均值为3.01,基本符合立方关系。因此,通过增加修正参数得到了修正的立方定律,其中修正参数与裂隙面的三维形貌参数S_q呈指数关系。在法向卸载阶段,渗流量随法向应力的降低基本不变,相较于加载阶段,卸载阶段法向应力对渗流量的影响明显降低;相较于未充填裂隙,充填裂隙闭合量、裂隙面形态、法向应力在加载和卸载阶段对渗流量的影响均较小,充填砂土的粒径或厚度越大,相同法向应力下裂隙渗流量越大。

论文目录

• 1 研究背景
• 2 试验概述
•   2.1 试验装置
•   2.2 试样制备
•   2.3 裂隙面形貌获取
•   2.4 未充填裂隙渗流试验
•   2.5 砂土充填裂隙渗流试验
• 3 未充填岩石裂隙渗流试验结果
•   3.1 渗流状态分析雷诺数Re可以描述流体的流动状态, 反映流体的流速、流体的黏性系数以及渗流通道形状等参数的影响。通过计算雷诺数, 可以判断裂隙水的流动状态, 其计算公式为:
•   3.2 渗流量与水头差的关系
•   3.3 单位水头流量与法向应力的关系
•   3.4 修正的立方定律
•   3.5 卸载阶段岩石裂隙渗流规律
• 4 砂土充填岩石裂隙渗流试验结果
•   4.1 加卸载阶段渗流量与法向应力的关系
•   4.2 渗流量与裂隙闭合量的关系
•   4.3 渗流量与充填砂土厚度和粒径的关系
• 5 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 郭保华,程坦,陈岩,焦峰

关键词: 渗流试验,法向应力,三维形貌参数,渗流量,充填裂隙

来源: 水利学报 2019年04期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,基础科学

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 河南理工大学能源科学与工程学院,河南理工大学煤炭安全生产河南省协同创新中心

基金: 国家自然科学基金项目(51109076)

分类号: TU45

DOI: 10.13243/j.cnki.slxb.20181008

页码: 463-474

总页数: 12

文件大小: 3665K

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