應力-時間相關裂隙滲透率模型及應用.pdf

1、斷層區(qū)內(nèi)滲透率演化形式對認識斷層強度、流體運動情況以及遠震作用等至關重要,為了掌握其中的關系,從建立單裂隙流固耦合模型出發(fā),通過理論推導與試驗手段相結合,綜合考慮應力、時間和裂隙網(wǎng)絡分布幾何性質(zhì)等,建立了應力/時間相關裂隙巖體滲透率模型。在這個過程中,基于單裂隙立方定理和裂隙變形的 Bandis雙曲線關系,導出了單裂隙的流固耦合滲透率模型,并加入裂隙蠕變,探討裂隙耦合滲透率隨時間的演化形式;為了將單裂隙的滲透率與巖體裂隙網(wǎng)絡結合在一起,

2、根據(jù)裂隙網(wǎng)絡的幾何分布的串并聯(lián)特性,建立了裂隙網(wǎng)絡巖體的應力/時間相關滲透率模型。
　　根據(jù)以上工作,在分析斷層區(qū)裂隙巖體失穩(wěn)的庫倫準則基礎上,應用應力/時間相關的裂隙閉合原理,建立了流體壓力隨時間增加的表達式,以定量的推導驗證了裂隙愈合與失穩(wěn)的關系;裂隙愈合過程中受到遠震的影響,將會造成水力特性的改變。應用試驗對單裂隙的剪切變形進行了分析,并對庫倫準則進行驗證;特別對于剪脹效應進行討論,認為剪脹效應是影響遠震作用下斷層區(qū)滲透率增

3、加的一個重要因素,并對剪脹效應下流體壓力和滲透率的變化進行了定量推導。結果表明,當裂隙剪脹效應體積膨脹時,流體壓力相應減小至體積膨脹比的倒數(shù)倍,滲透率增加至體積膨脹比的平方倍,與實際具有較好的吻合。
　　在以上討論的基礎上,建立了斷層區(qū)蠕變-滲流耦合分析數(shù)值模型,模擬并分析了體應變、裂隙開度、滲透率及流體壓力等隨時間變化規(guī)律,并對裂隙抗剪強度的Weibull分布進行了探討,為巖體失穩(wěn)機理提供了直觀的展示。本文的研究成果可為地下工程