不同JRC单裂隙渗流特征的试验研究

摘要

裂隙岩体的水力学特性对岩土工程活动产生重要影响，如地下洞室开挖的涌突水，大坝坝基修建，石油、地热开采，化学物品、核废料的埋藏，矿井设计等，都不可避免地涉及到裂隙水运动的问题。目前，对裂隙岩体渗流特性的研究，基于平行板模型导出的立方定律已广为岩土工程界所接受，许多学者进一步对立方定律的有效性做了大量研究，通过隙宽和粗糙度对立方定理进行修正。由于隙宽和粗糙度的工程现场不易获得，其推广应用也受到局限。因此本文提出用JRC来表征裂隙渗透规律，用试验方法研究JRC对裂隙渗流一应力耦合的影响。 本试验基于平行板模型理论，类比前学者试验方案，提出运用石油部门的RCCP联测系统测试不同JRC裂隙在不同应力下的渗透性。试样的制备首先根据Barton提出的十条JRC标准剖面轮廓曲线，运用数控电火花线切割技术加工出JRC模板，然后用水泥浇注并钻取出十组圆柱形含有不同JRC裂隙的试样。试验模拟各种粗糙度下的裂隙，更接近实际工程，所测参数在工程现场易于得到，研究成果更具有实用性和推广性。 分析试验结果，主要得出以下三点结论： (1)单裂隙的渗透率随有效应力增大呈负指数减小，表现出明显的非线性特征，低有效应力阶段试样渗透率随有效应力改变的变化速度大于高有效应力阶段。JRC对单裂隙的渗透率随有效应力增大呈负指数规律减少影响很小。 (2)在中低有效应力状态，有效应力相同条件下，单裂隙渗透率有随JRC增大而减小的趋势，但规律性不是很强，出现较多往复现象，离散性较大，表明JRC对裂隙渗透性影响不是很大。 (3)随有效应力增大(不使岩体产生破坏的应力条件下)，裂隙岩体逐渐趋于完整岩体，JRC对裂隙渗透率影响减小。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1选题依据及研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1裂隙岩体渗流的研究

1.2.2裂隙岩体应力—渗流耦合的研究

1.2.3单一裂隙渗流规律的研究

1.3主要研究内容及研究思路

1.4论文创新性

第二章岩体单裂隙渗流规律的理论研究

2.1单裂隙面的水流运动规律研究

2.2单裂隙水力耦合研究

2.3裂隙特性的研究

2.4节理粗糙度系数(JRC)的研究

2.5试验可行性研究

2.6本章小结

第三章人工单裂隙试样制备

3.1JRC标准轮廓曲线数字化

3.2数控电火花线切割加工试样模板

3.3水泥浇注试样及养护

3.4试件的钻芯切割

3.5本章小结

第四章单裂隙应力—渗流试验

4.1试验装置简介

4.2试验方案

4.3试验过程

4.4本章小结

第五章试验结果分析

5.1试验计算公式

5.2试验结果

5.3试验结果分析

5.3.1每条不同JRC裂隙的试验曲线分析

5.3.2同一有效应力条件下渗透率与JRC的关系

5.4单裂隙渗透规律机理分析

5.5本章小结

第六章结论及展望

6.1成果和结论

6.2试验应用及后续研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目