裂隙巖體各向異性滲透特征及其在地下水封石油洞庫(kù)中的應(yīng)用.pdf

1、隨著國(guó)內(nèi)外巖土工程的迅速發(fā)展，裂隙巖體滲透特性及地下水運(yùn)動(dòng)對(duì)地下工程穩(wěn)定性的影響越來(lái)越受到關(guān)注。裂隙巖體各向異性滲透特性的研究與評(píng)價(jià)方法作為巖土工程的重要基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)，越來(lái)越彰顯出其重要性。
　　 巖體的力學(xué)特性和滲流特性不同于一般的均勻介質(zhì)。巖體賦存于一定地質(zhì)環(huán)境中，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)構(gòu)造作用，形成連續(xù)性狀的巖石材料和非連續(xù)性狀的各種地質(zhì)結(jié)構(gòu)面組成的復(fù)雜地質(zhì)體。由于巖體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，導(dǎo)致巖體滲流的各向異性。而在地下巖土工程中

2、，一方面由于工程開(kāi)挖，改變了巖土體內(nèi)部初始應(yīng)力場(chǎng)的分布，從而使巖土體的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而引起巖土體滲透特性的改變和地下水運(yùn)動(dòng)特性的改變;另一方面，由于工程體的出現(xiàn)，改變了區(qū)域地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄條件，干擾了原來(lái)平衡的地下水滲流場(chǎng)，地下水對(duì)巖土體的力學(xué)作用的強(qiáng)度、范圍以及形式都發(fā)生改變，最終影響巖土體的穩(wěn)定性。因此，研究裂隙巖體滲透特性及工程活動(dòng)中地下水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，對(duì)保證地下工程穩(wěn)定性具有重要意義，是目前和今后巖土工程界普遍關(guān)注的重要

3、課題，也是一項(xiàng)具有理論研究?jī)r(jià)值和實(shí)際工程應(yīng)用背景的新課題。
　　 本文基于裂隙介質(zhì)的滲透張量理論和滲流應(yīng)力耦合理論，依托黃島地下水封石油洞庫(kù)工程，以庫(kù)址區(qū)裂隙巖體為研究對(duì)象，采用資料分析、理論研究、數(shù)值模擬和對(duì)比分析相結(jié)合的研究方法，重點(diǎn)研究了裂隙巖體各向異性滲透特性及在流固耦合基礎(chǔ)上的地下水運(yùn)動(dòng)規(guī)律。主要做了以下幾方面工作:
　　 (1)分析研究各種裂隙巖體滲流的基本理論，采用包含裂隙系統(tǒng)連通性和切穿性參量的滲透系數(shù)張

4、量模型，計(jì)算單一裂隙滲透系數(shù)時(shí)考慮裂隙結(jié)構(gòu)面粗糙度的影響，推導(dǎo)出相應(yīng)的三維裂隙巖體滲透系數(shù)張量公式。
　　 (2)根據(jù)黃島地下水封洞庫(kù)工程地質(zhì)水文地質(zhì)資料，及野外地表裂隙統(tǒng)計(jì)和鉆孔裂隙統(tǒng)計(jì)分析，利用完善了的裂隙巖體滲透系數(shù)張量計(jì)算公式，計(jì)算出研究區(qū)域滲透系數(shù)張量。應(yīng)用多物理場(chǎng)耦合軟件COMSOLMultiphysics建立了研究區(qū)域的二維模型，對(duì)理論計(jì)算裂隙巖體滲透張量進(jìn)行率定，獲得研究區(qū)域滲透張量的修正系數(shù)。
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