交叉裂隙岩样渗透特性试验研究

作     者：王聪超 

作者单位：石家庄铁道大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高新强

授予年度：2016年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：交叉裂隙 充填裂隙 渗流应力耦合 裂隙面积 渗透系数 三轴试验 

摘      要：本文以灰岩为研究对象,主要对交叉裂隙岩样和充填砂裂隙岩样进行了围压、轴压、渗透水压力、裂隙结构面粗糙度、裂隙面积及隙宽、充填砂粒径、充填砂厚度等因素对渗透系数的影响的三轴渗流试验研究。主要研究工作内容及成果有:(1)对灰岩岩样进行劈裂后,对裂隙面进行图像处理,使用MATLAB软件对裂隙图片进行处理,导入相关编程根据比例关系求得裂隙面积及隙宽,将图形处理应用于裂隙隙宽测量中,使裂隙隙宽和裂隙面积的测定更加准确。(2)对交叉裂隙岩样,轴压固定,进水端面水压恒定下,垂直交叉和多裂隙交叉岩样渗透系数随围压增大呈对数递减关系;围压固定,进水端水压恒定,垂直交叉裂隙渗透系数随轴压增大呈指数递减关系,而交叉多裂隙渗透系数随轴压增大呈线性递减关系;轴压、围压都固定时,渗透系数与渗透水压呈一次线性递增的关系。(3)对充填砂单裂隙岩样,轴压保持稳定,进水端水压恒定情况下,渗透系数随围压的增大而减小;围压恒定,进水端水压恒定条件下,渗透系数随轴压的增大而减小;同等隙宽条件下,充填砂粒径越小则充填裂隙岩样的渗透系数对应的越小,反之越大;充填砂厚度对单裂隙岩体的渗透系数影响显著,同轴压和围压条件下,充填厚度越大,充填砂单裂隙岩体渗透系数越大。(4)垂直交叉裂隙岩样的渗透系数与裂隙面积呈立方或超立方关系,粗糙度系数值小于13时渗透系数与裂隙面积呈三次函数关系,粗糙度系数值大于13时渗透系数与裂隙面积呈四次函数关系。(5)对垂直交叉裂隙岩样渗流试验,通过数据分析,并利用最小二乘拟合的方法,拟合出渗透系数与轴压围压的函数关系式,渗透系数与JRC、裂隙面积的函数关系式。(6)充填砂单裂隙岩样的渗透系数随裂隙面积的增大而增大,二者呈二次函数关系。