岩石损伤过程中的渗流特性
2011-08-11韩国锋王恩志刘晓丽
土木与环境工程学报 2011年5期
关键词:研究
韩国锋,王恩志,刘晓丽
(清华大学 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京100084)
在采矿、边坡、隧洞、石油、水利水电等涉及岩石力学的工程中都存在地下水渗流问题。地下同时存在渗流场和应力场,一方面,流动的地下水对岩石施加浮力和渗透力,渗流场的改变,必然改变岩石的受力状态。另一方面,应力场的改变,将引起岩石孔隙、裂隙的变化,也就改变了岩体的渗透性能,从而改变了渗流场。这就是渗流应力耦合问题。由于地下水对实际岩石工程安全稳定有重要的影响,人们对渗流应力耦合进行了大量的研究。包括孔隙渗流和裂隙渗流的耦合研究。但是主要的耦合成果集中在应力状态的分析[1]。无论是滑坡、溃坝,还是隧洞突水等实际的与地下水相关的工程安全问题中都存在一个岩石体损伤的问题,很有必要把耦合从状态分析发展到损伤过程的分析。
对渗流应力耦合分析的关键是渗透系数与应力应变的关系。损伤过程中的渗流应力耦合分析的关键也在于此。由于岩石损伤本身是一件极其复杂的问题,因此仅从理论上研究损伤过程中渗流应力耦合是很困难的,研究者主要的研究方式是进行试验。试验研究的成果,一方面为建立耦合理论提供了基础,另一方面也是检验所建立理论合理性的依据。除此外试验的成果也能在没有合适的理论模型、简化计算或定量分析的情况下提供有益的参考。损伤过程渗流特性很复杂,特别是在应力峰值后,已有的试验结果千差万别,离散性较大,缺乏系统的分析。……
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