裂隙巖體滲透特性尺寸效應及其影響因素研究.pdf

1、在較大型的巖體工程設計、施工、運營和維護過程中，裂隙巖體的滲透特性及變化，決定著巖體滲流的規(guī)律和水工結(jié)構(gòu)的控制效果，最終往往影響著工程的安全性和穩(wěn)定性，是應用科學的學者和現(xiàn)場工程師亟待深入研究的重要課題。因而，對裂隙巖體滲透特性及其影響因素的研究及評價方法，越來越受到重視。
　　由于巖體中節(jié)理、裂隙、風化后的層理和巖脈界面、各級地質(zhì)斷層等斷層的存在，使得巖體的非均勻性、不連續(xù)性、和各向異性等特性更加明顯。因而，裂隙巖體的力學和滲流

2、特性異于一般的均勻介質(zhì)。巖體是由巖塊與經(jīng)地質(zhì)構(gòu)造作用形成的各種地質(zhì)結(jié)構(gòu)面組合而成的復雜地質(zhì)體。由于巖體構(gòu)造的復雜性和多變性，致使巖體的滲流呈現(xiàn)強烈的不均勻性、各向異性和非線性特征。而在巖土工程中，一方面，巖體開挖，巖體內(nèi)部的初始應力場在一定程度上發(fā)生變化，可能致使裂隙萌生、滑動和開閉、擴展等巖體結(jié)構(gòu)的改變，引起巖體滲流特性的變化;另一方面，巖土工程的建成，導致相應區(qū)域的地下水滲流場發(fā)生變化，最終引起有關區(qū)域巖體的穩(wěn)定性變化。因此，裂隙巖

3、體滲流特性的研究，在巖土工程中具有重要的實際意義。
　　本文主要地對裂隙巖體滲透系數(shù)的尺寸效應及其影響因素進行研究。具體包括:裂隙巖體滲透系數(shù)的確定方法、裂隙巖體滲透系數(shù)的尺寸效應及其影響因素的研究。主要有以下幾項內(nèi)容:
　　(1)探討裂隙巖體滲流的基本理論。分析巖體中裂隙的空間分布的幾何參數(shù)等特點對巖體滲透特性的影響。
　　(2)運用Monte-Carlo法來模擬巖體的裂隙網(wǎng)絡，生成裂隙網(wǎng)絡模型。介紹了裂隙的幾何分布

4、模型，以及基于Monte-Carlo法的裂隙網(wǎng)絡生成技術。
　　(3)介紹了裂隙滲透率的對立方定律，并對其進行了修正。
　　(4)給出了間接邊界元法中不連續(xù)位移法的基本原理:通過對單條裂隙和多條交叉裂隙劃分單元，利用TWODD程序計算各個單元的法向不連續(xù)位移，進而求得裂隙張開度。
　　(5)通過對多組裂隙網(wǎng)絡隨機生成樣本進行充分的模擬計算，研究裂隙巖體的滲透系數(shù)尺寸效應，并分析地下水孔隙壓力、初始地應力、楊氏模量、泊松