岩体裂隙

摘要： 针对传统注浆扩散模型的扩散机制未考虑裂隙开度、注浆压力等因素的问题,研究分析机械开挖岩体裂隙注浆扩散模型。基于流体力学理论计算岩体裂隙的等效水力开度,在定义裂隙注浆扩散模型基本假设条件的同时,构建由流核高度、岩体裂隙界面平均流速、裂隙注浆扩散运动方程组成的机械开挖岩体裂隙注浆扩散模型,并依据该模型推导裂隙注浆扩散区内的压力时空分布方程,利用该方程分析注浆压力、时间以及扩散距离等岩体裂隙注浆扩散特征。实验结果表明:岩体裂隙注浆时,扩散半径与裂隙开度、注浆压力以及水流速度呈正相关关系,与静水压力、裂隙注浆粘度呈负相关关系;该模型基本满足实际注浆压力与时空变化规律,可估算出灌注工程设计的合理参数,提升其工作效率。

摘要： 受开采卸荷扰动影响,深部岩体裂隙内的高压力承压水极易渗透进入采场或采空区而诱发突水灾害。为研究深部开采高应力岩体围压的卸荷-渗流致裂力学机制,基于岩体裂隙的应力集中演化方程及有效应力原理,计算并获得了围压卸荷-渗流过程中裂隙岩体内拉应力的演化规律,确立了岩体裂隙产生卸荷-渗流致拉破裂的条件及力学机制;结合应力卸荷量定义及Bandis双曲线裂隙变形公式,计算获得了不同采深岩体围压卸荷-渗流致拉破裂的卸荷量临界值变化规律,发现了裂隙岩体的渗透率突变点即为其卸荷-渗流致拉破裂的卸荷量临界值,对比分析了岩体围压卸荷-渗流过程中拉破裂与剪切破裂的关系,并进行了试验验证。结果表明:受围压卸荷及承压水渗流影响,深部裂隙岩体内部产生了与卸荷方向平行的附加拉应力ΔσT;且岩体内裂隙尺寸越大,ΔσT峰值越高;ΔσT随采深及承压水压力增加而增大。当ΔσT大于等于岩体围压及裂隙结构抗拉强度之和时,岩体内产生拉破裂,并将导致岩体渗透率非线性突增,突变点恰为岩体拉破裂的卸荷量临界值;且采深及承压水压力越大,岩体渗透率突变点的围压卸荷量越小。而受裂隙岩体结构及属性参数影响,岩体拉破裂的卸荷量临界值可高于或低于剪切破裂;随采深增加,岩体可由剪切破裂向拉破裂转变。

摘要： 为研究岩体裂隙受渗流侵蚀作用后剪切特性的变化及其演变机理,对新鲜的和经120 h渗透侵蚀作用的两组不同试件进行对比剪切试验,分析了剪切试验曲线、峰值抗剪强度、残余抗剪强度以及初始剪切刚度的变化.试验结果表明:与新鲜粗糙裂隙相比,经过渗流侵蚀作用后的粗糙裂隙剪切应力剪切位移曲线及法向位移剪切位移曲线无太大变化,但剪缩位移减小,剪胀位移增大;渗流侵蚀作用后粗糙裂隙表面粗糙程度增大,峰值抗剪强度平均增大8.83％,残余抗剪强度无较大变化,使得残余抗剪强度与峰值抗剪强度之比有所下降;渗流侵蚀作用后粗糙裂隙初始剪切刚度平均增大10.84％.

摘要： 为了准确测定岩体裂隙非饱和水力参数,并揭示裂隙非饱和渗流特性及规律,设计研发了一套裂隙非饱和渗流试验系统.该系统不仅可以实现真正意义上的岩体裂隙非饱和渗流,而且使用高精密的柱塞泵、电子天平、压力传感器和回压控制系统等,可确保试验的测量和控制精度.通过开展岩体单裂隙非饱和渗流试验,初步阐明了单裂隙非饱和渗流的一些水力特性:实际岩体裂隙相对于概化模型裂隙具有更大的束缚水饱和度,而且由于薄膜水和孔角毛细水的存在,当饱和度很低时,非饱和渗透系数也较概化模型裂隙大.建立了毛细压力与非饱和渗透系数之间的试验关系,通过对试验数据的分析提出了毛细压力-非饱和渗透系数的拟合公式,根据与前人所建立的经验公式对裂隙吸水和排水过程拟合结果的对比可知,本文公式的拟合精度高,对于深入研究裂隙非饱和渗流具有一定的参考价值,同时,试验结果表明本文试验系统是准确可靠的,可用于岩体裂隙非饱和水力参数的测定及非饱和渗流特性的研究.

摘要： 岩体中充满着裂隙,它对油气资源开发、地下水资源利用、污染物迁移、二氧化碳封存以及核废物地质处置等具有重要意义,因此,必须评估裂隙对岩体渗透率的影响.一般来说,通过盘状裂隙网络渗流模型分析裂隙连通性和渗流特性的方法有3种:有限元法;离散元法;将DFN转换为与平面裂缝具有近似等效连接性和水力特性的网络管道,也称为"管网模型".通过对我国高放射性废物处置库新场花岗岩露头进行了研究,使用变截面等效管来模拟岩体裂缝的渗透特性,将复杂的裂隙盘网络等效为管网模型,并提出等效路径渗透系数来客观研究裂隙岩体渗流路径的渗透特性.当新鲜裂缝通过切割地表岩石暴露到一定深度时,某些走向范围内的裂缝属于张开型,而另一个走向范围内的裂缝属于胶结闭合型.不同条件下的等效路径渗透系数计算结果表明,裂缝胶结及部分胶结时,等效路径渗透系数平均值的量级分别为10-7 m/s和10-3 m/s.在此基础上,确定研究区裂隙岩体的代表性单元体积(REV)约为25 m3,通过旋转模型中的矩阵,得到该区域的空间渗透张量(包括渗透值和主方向),且所预测结果在钻孔资料范围内,可为相关工程提供参考.

摘要： 错综复杂的裂隙网络为岩体渗流提供了主要通道,了解岩体裂隙网络结构是开展岩体渗流和溶质运移研究的基础,也是展开后续研究的重要前提。基于CiteSpace软件对Web of Science核心数据库中岩体裂隙网络的相关文献进行分析,旨在对该领域的研究成果进行梳理,挖掘潜在的研究热点。分析结果显示:(1)近年来该领域内的发文量和被引量呈逐渐上升的趋势,具有较大研究发展空间;(2)美国、中国、法国、瑞典、西班牙等国家是该领域贡献最多的国家,中国国家自然科学基金委员会支持的该领域研究成果数量处于世界领先地位;(3)裂隙网络的建立方法、渗流移模拟以及溶质运移模拟是该领域的目前主要研究方向;(4)其他研究方向还包括页岩气储层、数值参数反演、敏感性分析、声波建波、抗压强度等。研究方法包括:遗传算法、人工神经网络、空间聚类等。综合来看,未来岩体裂隙网络的相关研究离不开各学科间的交叉融合、多方法的相互印证和新技术手段的引入。

摘要： 针对高水头抽水蓄能电站、高坝枢纽工程和深埋隧洞工程的建设和运行中,由于高水压造成的突涌水及岩体失稳问题,以大理岩为例,研究了大理岩剪切裂隙渗流规律.试验结果表明:径向渗流试验中,渗流过程符合达西定律,水头压力与流量呈线性关系;裂隙面中局部张拉破坏的特征对渗流起到了阻碍作用;法向力对裂隙渗流的影响显著,在法向应力从14 MPa升至19 MPa过程中,渗流通道随法向力的增加出现了闭合现象,裂隙中形成了大面积死水区,渗流特性表现出突变.

摘要： 利用微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)填充裂隙岩体,采用自主研发的三轴压缩渗流试验装置,进行了不同裂隙宽度、充填率、围压条件下MICP充填裂隙岩体渗流试验,同时测量岩体横波波速.研究结果表明:MICP充填裂隙岩体试样渗透系数受裂隙宽度的影响,也受填充率影响.不同宽度的MICP充填裂隙岩体渗透系数随围压升高呈下降趋势,最高可下降58.03％;当围压较小时,渗透系数下降较快,随着围压增大,渗透系数下降速度逐渐减慢;同一岩性MICP充填裂隙岩体渗透系数随波速增加而减小.MICP充填裂隙岩体渗透系数计算公式可拟合为自然对数横波波速与负指数围压之和形式.研究结果对于MICP充填技术在裂隙岩体注浆应用具有重要意义.

摘要： 湖南彬州红岩河水库与一煤矿采空塌陷区存在地质联系,需评价其互相影响及安全性.通过钻探、声波测试、孔内电视及压水试验等多种手段,查明了采空区边缘围岩裂隙发育及渗透特性.研究了采动影响条件下水库渗漏及其对煤矿安全生产的影响.评价结论认为:采空区存在长期渗漏条件,由采空区引起的渗漏量为1 263.63 m3/d,年渗漏量约占水库设计年平均径流量的1.09＜,对水库运营产生一定影响.水库的渗漏将会增大煤矿井下生产过程的突水灾害风险.鉴于采空塌陷对水库渗漏和对煤矿安全生产的不利影响,建议进行工程治理.

摘要： 在花岗岩地区,研究放射性污染物迁移的前提条件是研究花岗岩介质中裂隙的分布规律.本文结合我国西北某放射性废物处置预选场现场测量资料,通过建立研究区裂隙产状、间距和张开度的概率分布模型,对比分析上述几何参数的数理统计特征,对该场地的裂隙发育分布规律进行了系统的研究.研究得出该场地岩体裂隙的分布大都以高角度倾向北,整体上表现出各向异性和不均匀性,且存在明显的优势方位,优势方位同研究区构造应力主方向保持一致.此外,该场地裂隙的发育还具有小间距、小张开度的特点,表明场地的渗透性较弱,有利于放射性废物处置库的选址.

摘要： 岩体裂隙水泥浆液的扩散方程是进行灌浆数值模拟的基本方程,本文在前人研究的基础上,推导出宾汉姆型的水泥浆液在非等宽随机裂隙岩体扩散规律,并充分考虑灌浆过程中水泥浆液流变参数的时效性、扩散过程中开度的变化及开裂,以及水泥颗粒沉淀等多种因素的影响,可为灌浆数值模拟计算提供可行的计算方法和可信的计算结果.

摘要： 高密度电阻率成像法(ERT)作为近年来蓬勃兴起的水文地球物理学中的一种重要方法,在国内外都受到了高度的重视和广泛的应用.本文拟从理论分析和数值模拟两个方面，介绍在ERT的感度及其对岩体裂隙的整体分辨率研究方面所取得的成果，以期能对ERT的现场测定优化和后续解译有所帮助。

摘要： 为了研究近距离煤层群上行开采条件下龟兹煤矿A6-103工作面经过下部临近煤层采空区开切眼时上覆岩层破裂运动规律,采用高精度微震监测设备和理论分析对下部开切眼采空区周围的岩体裂隙的破裂、发育、滑移规律进行分析.监测结果表明:井下微震事件波形分为机械振动、强电流干扰、泵站干扰和人为敲击和其他干扰5类;工作面经过下层采空区开切眼的过程中,微震事件的能量和频次分为“正常—快速破裂—破裂减少”的3个明显过程;通过对微震事件的空间分布分析得到裂隙带发育高度为采高的14倍.

摘要： 岩石节理裂隙形状复杂,相关图像往往含有大量噪声,从而导致传统的图像处理方法对裂隙边缘的识别率较低、识别速度较慢,提取的裂隙边缘连续性较差.在比较研究了常用的图像处理方法的基础上,针对岩石节理裂隙图像灰度分布的特点,通过对图像的灰度分布情况进行线性回归分析来确定最佳分割阈值,并利用该阈值建立灰度等高线对图像中裂隙边缘进行提取.实验表明,对于岩石节理裂隙图像该方法比传统方法具有更好的边缘检测能力,所生成的边缘具有连续、封闭等特点,并且大大增加了算法的执行速度.

摘要： 岩体裂隙水泥浆液的扩散方程是进行灌浆数值模拟的基本公式，在前人研究的基础上,推导出宾汉姆型的水泥浆液在非等宽随机裂隙岩体扩散规律，并充分考虑灌浆过程中水泥浆液流变参数的时效性、扩散过程中开度的变化及开裂，以及水泥颗粒沉淀等多种因素的影响，可为灌浆数值模拟计算提供可行的计算方法和可信的计算结果。

摘要： 本文在Monte-Carlo方法模拟生成岩体裂隙网络图的基础上,通过计算机程序对图形进行智能化处理,得到连通裂隙网络图。通过智能化的自动剖分获得连通裂隙网络图的节点和线元信息,并保存图形文件实现数据的直观性显示。为岩体裂隙网络渗流分析以及耦合分析提供前处理信息,给出一个软件处理实例与AutoCAD中手工操作逐一获得信息进行对比,从而验证了处理方法的准确性及方便可行性。

摘要： 通过对增强型地热系统(EGS)的介绍，并针对利用“水力压裂”技术制造裂隙还无法控制干热岩裂隙的大小、数量和方向的问题。作者提出探索利用TOUGH2软件对高温裂隙岩体进行数值模拟，它在刻画复杂地质体方面具有较大的优势。模拟前要根据野外的实际情况对裂隙网络进行细致刻画，TOUGHZ通过控制模型的网格。在处理裂隙和基质相互作用方面是十分灵活的，本文根据基质的渗透性和裂隙性质提出了不同种模拟裂隙网格的方案。

摘要： 通过对增强型地热系统(EGS)的介绍，并针对利用“水力压裂”技术制造裂隙还无法控制干热岩裂隙的大小、数量和方向的问题。作者提出探索利用TOUGH2软件对高温裂隙岩体进行数值模拟，它在刻画复杂地质体方面具有较大的优势。模拟前要根据野外的实际情况对裂隙网络进行细致刻画，TOUGHZ通过控制模型的网格。在处理裂隙和基质相互作用方面是十分灵活的，本文根据基质的渗透性和裂隙性质提出了不同种模拟裂隙网格的方案。

摘要： 通过对增强型地热系统(EGS)的介绍，并针对利用“水力压裂”技术制造裂隙还无法控制干热岩裂隙的大小、数量和方向的问题。作者提出探索利用TOUGH2软件对高温裂隙岩体进行数值模拟，它在刻画复杂地质体方面具有较大的优势。模拟前要根据野外的实际情况对裂隙网络进行细致刻画，TOUGHZ通过控制模型的网格。在处理裂隙和基质相互作用方面是十分灵活的，本文根据基质的渗透性和裂隙性质提出了不同种模拟裂隙网格的方案。

摘要： 一种岩块试件，包括圆柱形本体，所述圆柱形本体的两端面各加工有至少一个导水盲孔。一种裂隙岩体试件，由上述的岩块试件通过岩体形成模拟试验得到，所述岩体形成模拟试验是对各岩块试件在施加围压下进行三轴压缩全过程试验，将岩块试件压裂，并使岩体试件中的破裂面与导水盲孔形成连通的渗流通道。一种裂隙岩体水岩耦合试验方法，步骤如下：（1）采集待建工程岩体中的岩块，将所述岩块加工成上述形状和构造的岩块试件；（2）将一组岩块试件安装在岩石力学试验设备上，依次进行岩体形成模拟试验、应力调整试验、天然状态试验、水岩耦合试验，即可得到水压对待建工程岩体力学参数影响的定量描述。

摘要： 本发明涉及一种裂隙结构岩体的3D打印重构方法及裂隙结构岩体，主要包括：确定天然裂隙结构岩体中岩块的力学特性与破坏特性；确定天然裂隙结构岩体中结构面的剪切与拉伸力学特性及破坏特征；确定3D打印重构裂隙结构岩体岩块与结构面的力学特性相似比；岩块3D打印材料选择及相似性保证；结构面3D打印材料选择及结构设计；裂隙结构岩体3D建模与输出。该3D打印重构方法能够精确重构出结构复杂的裂隙结构岩体，在此基础上，可以开展结构完全一致的裂隙结构岩体在不同力学边界条件下的破坏性试验。

摘要： 本发明公开了一种岩体交叉裂隙渗流的试验装置及岩体的制造方法，包括水平底板，所述水平底板上设有多个基质块，所述基质块由3D打印技术形成的基质块模具中浇筑而成，相临两个基质块之间的缝隙形成裂隙，且多个所述裂隙连通，所述基质块主部内设有与所述裂隙连通的压力传感器安装座，压力传感器安装座内安装有压力传感器，裂隙连接有水接头。本发明运用3D打印技术，可灵活设置交叉裂隙的交叉角度、粗糙度、裂隙分支数等几何参数，裂隙浇筑模板通过3D打印制作，精度高(±0.1mm)。可制作不同几何参数的交叉裂隙。

摘要： 本发明公开了一种模拟岩体粗糙起伏裂隙面及裂隙开度模型及方法，该模型由两块有机玻璃板制作而成，在有机玻璃板上表面按等间距雕刻相同形状尺寸的矩形凹槽，按照凹槽的形状尺寸制作与其匹配的插块，插块能插入到凹槽中并封住凹槽，插入后插块与凹槽之间无缝隙，并在插块与凹槽之间涂上环氧树脂进行密封，被插块封住后的凹槽与有机玻璃板上表面在同一水平面，使有机玻璃板上表面形成光滑平板。本模型通过制作带凸起的插块来模拟岩体中的随机起伏，研究多种不同粗糙起伏形态和起伏位置，只需将带凸起的插块上的凸起设计成相应的形状并插入相对应的凹槽中即可，本发明加工过程简单、制作效率高，考虑裂隙面粗糙度和裂隙开度对渗流特性的耦合影响。

摘要： 一种岩块试件，包括圆柱形本体，所述圆柱形本体的两端面各加工有至少一个导水盲孔。一种裂隙岩体试件，由上述的岩块试件通过岩体形成模拟试验得到，所述岩体形成模拟试验是对各岩块试件在施加围压下进行三轴压缩全过程试验，将岩块试件压裂，并使岩体试件中的破裂面与导水盲孔形成连通的渗流通道。一种裂隙岩体水岩耦合试验方法，步骤如下：（1）采集待建工程岩体中的岩块，将所述岩块加工成上述形状和构造的岩块试件；（2）将一组岩块试件安装在岩石力学试验设备上，依次进行岩体形成模拟试验、应力调整试验、天然状态试验、水岩耦合试验，即可得到水压对待建工程岩体力学参数影响的定量描述。

摘要： 本发明涉及一种裂隙结构岩体的3D打印重构方法及裂隙结构岩体，主要包括：确定天然裂隙结构岩体中岩块的力学特性与破坏特性；确定天然裂隙结构岩体中结构面的剪切与拉伸力学特性及破坏特征；确定3D打印重构裂隙结构岩体岩块与结构面的力学特性相似比；岩块3D打印材料选择及相似性保证；结构面3D打印材料选择及结构设计；裂隙结构岩体3D建模与输出。该3D打印重构方法能够精确重构出结构复杂的裂隙结构岩体，在此基础上，可以开展结构完全一致的裂隙结构岩体在不同力学边界条件下的破坏性试验。

摘要： 本发明公开了一种岩体交叉裂隙渗流的试验装置及岩体的制造方法，包括水平底板，所述水平底板上设有多个基质块，所述基质块由3D打印技术形成的基质块模具中浇筑而成，相临两个基质块之间的缝隙形成裂隙，且多个所述裂隙连通，所述基质块主部内设有与所述裂隙连通的压力传感器安装座，压力传感器安装座内安装有压力传感器，裂隙连接有水接头。本发明运用3D打印技术，可灵活设置交叉裂隙的交叉角度、粗糙度、裂隙分支数等几何参数，裂隙浇筑模板通过3D打印制作，精度高(±0.1mm)。可制作不同几何参数的交叉裂隙。

摘要： 本发明提供一种利用岩体波速计算帷幕灌浆岩体裂隙充填率的方法，包括如下步骤：步骤一、利用岩体二相关系推导出灌浆后岩体裂隙充填比率计算公式，步骤二、将测试的灌前岩体波速数据按从小到大排序，并统计各波速数据的数量，计算各波速值所占比率；步骤三、使用岩体波速线性分级结合泊松分布概率密度函数构建岩体波速泊松分布概率密度公式，拟合灌前岩体波速比率数据，得到工区岩块波速值；步骤四、将各速度参数代入步骤一公式中，计算岩体裂隙充填比率。本发明只根据工区帷幕灌浆前、后岩体波速值计算水利工程中帷幕灌浆后岩体裂隙充填率，既可为评价帷幕灌浆质量提供量化指标，也可减少工地现场试验工作量，显著提高工效。

摘要： 本发明提供一种利用岩体波速计算帷幕灌浆岩体裂隙充填率的方法，包括如下步骤：步骤一、利用岩体二相关系推导出灌浆后岩体裂隙充填比率计算公式，步骤二、将测试的灌前岩体波速数据按从小到大排序，并统计各波速数据的数量，计算各波速值所占比率；步骤三、使用岩体波速线性分级结合泊松分布概率密度函数构建岩体波速泊松分布概率密度公式，拟合灌前岩体波速比率数据，得到工区岩块波速数值；步骤四、将各速度参数代入步骤一公式中，计算岩体裂隙充填比率。本发明只根据工区帷幕灌浆前、后岩体波速值计算水利工程中帷幕灌浆后岩体裂隙充填率，既可为评价帷幕灌浆质量提供量化指标，也可减少工地现场试验工作量，显著提高工效。

摘要： 本发明属于数字图像分析与处理技术领域，提供了一种水文地质岩体裂隙及裂隙渗水检测方法及系统，将待检测岩体裂隙与裂隙渗水图像进行预处理；将原始图像和预处理后的待检测岩体裂隙与裂隙渗水图像结合训练好的卷积神经网络模型，进行岩体裂隙与裂隙渗水识别，得到裂隙和渗水的类型；其中，所述卷积神经网络模型采用卷积神经网络，所述卷积神经网络结构为双通道结构，双通道之间采用参数共享模式，其中，第一通道提取原始图像的特征向量，第二特征图像提取预处理后图像的特征向量，同时对两个通道提取的特征向量进行约束限定，得到最终的特征向量。可以快速、准确地检测不同类型的岩体裂隙与裂隙渗水。