裂隙岩体三维渗透张量及表征单元体积的确定.pdf

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1、第33卷第2期岩石力学与工程学报Vbl-33N0．22014年2月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringFeb．，2014裂隙岩体三维渗透张量及表征单元体积的确定吴锦亮，何吉，陈胜宏(武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉430072)摘要：将基于复合单元法的数值试验和现场单孔压水试验相结合，对裂隙岩体的三维渗透张量及表征单元体积(REV)进行研究。首先根据研究域岩体的裂隙统计参数及分布规律，运用蒙特卡罗方法在统计域内生成三维随机裂隙

2、网络，然后利用复合单元法计算不同尺寸岩体试件在不同方向上的等效渗透系数，以此计算岩体的三维渗透张量及REV尺度，最后利用现场单孔压水试验结果来修正裂隙岩体的3个渗透主值。在小湾水电站工程中，运用该方法对坝区岩体的三维渗透特性进行分析，得到修正后的岩体三维渗透张量，分析结果表明，结合单孔压水试验和基于复合单元法的数值试验来确定裂隙岩体的三维渗透张量和REV是合理且有效的。关键词：岩石力学：三维渗透张量；表征单元体积(REV)；随机裂隙网络；蒙特卡罗方法；复合单元法：单孔压水试验中圈分类号：Tu45

3、文献标识码：A文章编号：1000—6915(2014)02—0309—08ESTIMATIoNoFREPRESENTATIVEELEMENTARYVoLUMEANDTHREE．DIMENSIoNALPERMEABILITYTENSoRFoRFRACTUREDRoCKMASSESWUJinliang，HEJi，CHENShenghong(StateKeyLaboratoryofWaterResourcesandHydropowerEngineeringScience，WuhanUniversity

4、，Wuhan，Hubei430072，China)Abstract：Bothnumericalmethodsandsingle—holepackertestsareusedinstudyoftherepresentativeelementaryvolume(REV)andthree—dimensional(3D)permeabilitytensorforfracturedrockmasses．Basedontheprobabilitydistributionfunctionsandcorresp

5、ondingstatisticalparametersinvestigatedinfield，3DstochasticdiscretefracturenetworksarerandomlygeneratedusingtheMonteCarlomethod．Thecompositeelementmethod(CEM)isusedtoobtainthepermeabilitytensorandREVofrockmasses，withalargequantityofcalculationsconcer

6、ningdifferentsamplesizesinvariousdirections．Thepermeabilitytensoristhenmodifiedandimprovedbyusingsingle—holepackertestresults．Finally,theproposedmethodisusedindeterminingthepermeabilitypropertiesofdamfoundationofXiaowanhydropowerstation．Theresultssho

7、wthattheproposedmethodisfeasibleandreliable．Keywords：rockmechanics；three—dimensionalpermeabilitytensor；representativeelementaryvolume(REV)；stochasticfracturenetwork：MonteCarlomethod；compositeelementmethod；single-holepackertest裂隙。裂隙相互切割、复杂交错，造成岩体渗透特1引

8、言性的不均匀性及各向异性，且难以确定。岩体渗透特性的各向异性一般采用渗透张量来表征，渗透张裂隙岩体在自然界中通常含有大量随机分布的量的确定是裂隙岩体进行渗流场正确模拟的关键。收稿日期l2013—03—22；修回日期l2013—07—22基金项目，国家自然科学基金资助项H(51079109)；高等学校博士学科点专项科研基金资助项H(20130141120013)作者简介。吴锦亮(1988一)，男，2010年毕业于河海大学农业水利工程专业，现为博士研究生，主要从事水工结构及岩土工程数值仿真分析方面的