曹 成，柴军瑞，覃 源，许增光，谈 然

(西安理工大学 西北旱区生态水利工程国家重点实验室培训基地，陕西 西安 710048)

流体在岩体裂隙中的渗流规律以及流体与应力的耦合作用，一直都是影响地下能源开采与储存、核废料处理、地下空间开发等工程安全性和可行性的因素。一般认为岩石的渗透系数很小，可以忽略。因此在复杂应力下，流体在单裂隙中的渗流规律一直是学者们关注的重点[1-3]。

立方定理一直是试验过程中描述裂隙中流体渗流规律的重要理论方法，然而自然条件下裂隙结构面的几何形貌十分复杂，由于粗糙度、接触面积和曲折效应等因素的影响，使得立方定理所忽略的流体非线性越来越明显[4-5]，与试验结果相比立方定理往往高估或低估了裂隙的过流能力[6]。粗糙度越大，流体的非线性越严重[7]，渗透系数会随接触面积的增大而明显降低[8-9]，并且在高水头作用下，流体雷诺数较高时惯性力的影响也不容忽略，较大的惯性力往往会引起流体的非线性变化[9-10]。

在法向应力的作用下，裂隙结构面的接触面积增大，渗流通道因结构面变形而减小，所以渗透系数一般都会随法向应力的增大而减小[11-12]。然而有试验证实，即使法向应力高达160 MPa，仍有渗流现象存在[13]。此外，渗透系数随法向应力的变化与裂隙结构面刚度和渗流通道的连通性密切相关[14]。在剪切作用下，结构面的几何形貌会发生变化，结构面破坏之前，由于裂隙上、下表面之间的错位，结构面凹凸体之间的爬坡效应使得接触面积不断变化。……