剪胀对复杂裂隙岩体渗透性影响的离散元分析.pdf

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1、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ工程地质学报１００４－９６６５／２０１４／２２（５）０８１１０７ＤＯＩ：１０．１３５４４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｅｇ．２０１４．０５．００６剪胀对复杂裂隙岩体渗透性影响的离散元分析①②①②李小琴李文平（①中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室徐州２２１１１６）（②中国矿业大学资源与地球科学学院徐州２２１１１６）摘要裂隙岩体流固耦合问题是目前国内外研究热点之一，采用离散元软件ＵＤＥＣ对裂隙岩体发生节理剪胀的渗透性变化规律进行了模拟分析。基于现场调查的裂隙信息统计生成裂隙网络岩体模型。通过

2、固定垂直应力、不断增加应力比ＲＳ（Ｒ＝水平应力／垂直应力）使岩体出现剪胀，采用库伦滑移节理模式对岩体在剪胀过程中的渗透性变化情况进行模拟。结果Ｓ发现：当应力比较小（ＲＳ≤３．１）时，节理水力隙宽、流速、渗透系数等参数都随着应力比的增加表现出明显的降低；而当岩体出现剪胀现象之后（应力比大于３１），发生剪切滑移和剪胀现象的节理控制着裂隙岩体的总体渗流行为，与不考虑节理剪胀的计算结果相比，岩体渗透能力出现了显著增长。这一结果表明，剪胀对裂隙岩体渗透性的影响是显著而不可忽视的。关键词裂隙岩体离散元渗透性应力比剪胀中图分类号：Ｐ６４１文献标识码：ＡＵＤＥＣ

3、ＢＡＳＥＤＮＵＭＥＲＩＣＡＬＳＴＵＤＹＯＮＰＥＲＭＥＡＢＩＬＩＴＹＯＦＦＲＡＣＴＵＲＥＤＲＯＣＫＭＡＳＳＷＩＴＨＳＨＥＡＲＤＩＬＡＴＩＯＮ①②①②ＬＩＸｉａｏｑｉｎＬＩＷｅｎｐｉｎｇ（①ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＧｅｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ＆ＤｅｅｐＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ２２１１１６）（②ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅａｎｄＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈ

4、ｏｕ２２１１１６）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｈｙｄｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｕｐｌｉｎｇｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｄｒｏｃｋｍａｓｓｉｓａｈｏｔｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｃｕｓａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｒｅｃｅｎｔｌｙ．Ｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｓ（ｏｒｊｏｉｎｔｓ）ｏｆｔｈｅｒｏｃｋｍａｓｓｐｌａｙｔｈｅｍａｉｎｐａｔｈｗａｙｓｏｆｔｈｅｆｌｕｉｄｆｌｏｗｉｎｆｒａｃｔｕｒｅｄｒｏｃｋｍａｓｓｅｓ．Ｔｈｅａｐｅｒｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｓｐｌａｙａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｆｌｕｉｄｆｌｏｗ．Ｂｏｔｈｔｈｅｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓｉｎ

5、ｄｕｃｅｄｄｉｌａｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｎｏｒｍａｌｃｌｏｓｕｒｅｓｏｒｏｐｅｎｉｎｇｓｉｎｄｕｃｅｄｂｙｎｏｒｍａｌｓｔｒｅｓｓｃａｎｃｈａｎｇｅｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅａｐｅｒｔｕｒｅｓ．Ｔｈｅｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｄｒｏｃｋｍａｓｓｂｙｔａｋｉｎｇｉｎａｃｃｏｕｎｔｔｈｅｓｈｅａｒｄｉｌａｔｉｏｎｉｓｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＩｔｕｓｅｓｔｈｅＵＤＥＣ．Ｔｈｅｒｅａｌｉｓｔｉｃｄｉｓｃｒｅｔｅｆｒａｃｔｕｒｅｎｅｔｗｏｒｋｏｆｓａｎｄｓｔｏｎｅｉｓｇｅｎｅｒａｔｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｊｏｉｎｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏ

6、ｎｆｒｏｍｔｈｅｉｎｓｉｔｕｓｕｒｖｅｙａｎｄｔｈｅＭｏｎｔｅＣａｒｌｏＭｅｔｈｏｄ．ＴｈｅｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｃｈａｎｇｅｓｏｆｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｎｅｔｗｏｒｋｒｏｃｋａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｓｔｒｅｓｓｒａｔｉｏＲ（Ｒ＝ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｓｔｒｅｓｓ／ｖｅｒｔｉｃａｌｓｔｒｅｓｓ）ｗｈｉｌｅｋｅｅｐｉｎｇｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｓｔｒｅｓｓｃｏｎｓｔａｎｔ．ＴｈｅｓｈｅａｒｄｉｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＳＳｆｒａｃｔｕｒｅｓａｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅＣｌｏｕｍｂｓｌｉｐｊｏｉｎｔｍｏｄｅｌ．

7、Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｌｌｏｆｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｓ，ｔｈｅｆｌｕｉｄｓｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｔｈｅｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｄｒｏｃｋｍａｓｓｄｅｃｒｅａｓｅｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｔｒｅｓｓ收稿日期：２０１４－０４－０８；收到修改稿日期：２０１４－０７－３０．基金项目：国家自然科学基金资助项目（４１１７２２９０），中央高校基本科研业务费专项资金（２０１２ＱＮＡ６３），江苏高校优势学科建设工程项目资助．第一作者简介：李小琴，女，副教授，博士，主

8、要从事工程地质水文地质研究方面的工作．Ｅｍａｉｌ：ｃｕｍｔｌｘｑ＠１２６．ｃｏｍ８１２ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉ