裂隙巖體各向異性滲透特征及其在地下水封石油洞庫中的應(yīng)用.pdf

1、隨著國內(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動對地下工程穩(wěn)定性的影響越來越受到關(guān)注。裂隙巖體各向異性滲透特性的研究與評價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)過漫長的地質(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、，一方面由于工程開挖，改變了巖土體內(nèi)部初始應(yīng)力場的分布，從而使巖土體的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進而引起巖土體滲透特性的改變和地下水運動特性的改變;另一方面，由于工程體的出現(xiàn)，改變了區(qū)域地下水的補給、徑流和排泄條件，干擾了原來平衡的地下水滲流場，地下水對巖土體的力學(xué)作用的強度、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中地下水的運動規(guī)律，對保證地下工程穩(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，也是一項具有理論研究價值和實際工程應(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工程，以庫址區(qū)裂隙巖體為研究對象，采用資料分析、理論研究、數(shù)值模擬和對比分析相結(jié)合的研究方法，重點研究了裂隙巖體各向異性滲透特性及在流固耦合基礎(chǔ)上的地下水運動規(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，計算單一裂隙滲透系數(shù)時考慮裂隙結(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)黃島地下水封洞庫工程地質(zhì)水文地質(zhì)資料，及野外地表裂隙統(tǒng)計和鉆孔裂隙統(tǒng)計分析，利用完善了的裂隙巖體滲透系數(shù)張量計算公式，計算出研究區(qū)域滲透系數(shù)張量。應(yīng)用多物理場耦合軟件COMSOLMultiphysics建立了研究區(qū)域的二維模型，對理論計算裂隙巖體滲透張量進行率定，獲得研究區(qū)域滲透張量的修正系數(shù)。
　　 (