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考虑剪切接触与碎屑充填的裂隙渗流模型与数值分析

2019-08-13潘东东李术才许振浩杜毓超施雪松高斌王文扬

中南大学学报(自然科学版) 2019年7期
关键词:模型研究

潘东东,李术才,许振浩,杜毓超,施雪松,高斌,王文扬

(山东大学岩土与结构工程研究中心,山东济南,250061)

伴随着地下能源的开采,受施工扰动影响,岩体裂隙扩展贯通,极易形成导水通道诱发涌水事故,甚至造成突水灾害[1-2]。地下工程中的天然岩体通常由不同尺度的岩石基体和裂缝组成,岩石基质的渗透性与节理裂隙相比基本可以忽略,因此,岩石的水力特性主要由裂隙控制,揭示流体在裂隙中的流动规律具有重要意义。天然裂隙表面结构粗糙,基于理想裂隙(如表面平行、光滑)模型假设计算的流量通常高于实际流量,这种计算偏差给工程应用带来不便。为此,国内外学者开展了大量研究[3],提出了一系列基于立方定律的修正公式,在一定程度上揭示了裂隙表面粗糙度对渗流的影响规律,但限于当时试验条件与计算机性能,提出的修正公式仍然具有很大的局限性。实际上,裂隙岩体渗流问题不仅与表面粗糙度有关,而且与法向应力、裂隙开度、接触面积、剪切位移以及水力梯度等因素相关[4]。近年来,很多学者致力于通过室内试验的手段研究裂隙渗流特性。速宝玉等[5]通过试验研究,针对仿天然裂隙提出了节理面粗糙度系数修正法,建立了裂隙表面凹凸程度与粗糙度修正系数的关系,为裂隙渗流分析提供了理论基础。熊祥斌等[6]通过设计多组剪切试验研究了单裂隙在不同接触面积以及不同接触分布状态下的渗流规律,并对试验结果进行了数值验证。……

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