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裂隙岩体渗透典型单元体存在性

张莉丽  
【摘要】:裂隙岩体的渗透性是水文地质学的重要研究内容之一,许多工程和研究领域都与裂隙岩体渗流有着密切的联系。本文基于非连续裂隙网络渗流分析,系统研究各种类型裂隙岩体典型单元体(REV)的存在性及大小。 根据岩石裂隙迹线长度,国际岩石力学学会将裂隙岩体分为五种类型,此外根据裂隙间距又分为七种裂隙岩体。两种分类方案排列组合,裂隙岩体共有35种类型。论文运用作者所在的课题组开发的非连续裂隙网络渗流分析软件FractureToKarst模拟了这些类型岩体的裂隙网络,并进行岩体渗透性分析。在模拟时,固定每个区域的水力梯度为1,长宽比为2:1,每旋转10°计算一个等效渗透系数,这样可以得到36个方向上的等效渗透系数,从中选出可以看作均质介质的最小区域。然后讨论其方向等效渗透系数,在极坐标下是否能够被拟合成一个渗透性椭圆,从而确定此种类型裂隙岩体典型单元体的存在性及大小。 模拟结果表明:(1)非常低延展性裂隙岩体的REV,只有在裂隙间距小于200mm的条件下才会存在;低延展性裂隙岩体和中等延展性裂隙岩体的REV,只有在裂隙间距小于600mm的条件下才会存在;高延展性裂隙岩体的REV,只有在裂隙间距小于4000mm的条件下才会存在;非常高延展性裂隙岩体的REV,只有在裂隙间距小于6000mm的条件下才会存在;(2)裂隙岩体REV的存在性与裂隙的几何参数有密切的关系。迹长、间距、隙宽、倾向、倾角等发生变化时,裂隙岩体的REV也会发生变化;(3)同种延展性的裂隙岩体,裂隙间距越小,REV存在的可能性越大,并且REV的尺寸越小;(4)同种间距的裂隙岩体,裂隙延展性越高,REV存在的可能性越大,并且REV的尺寸越小。


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