张哲元 陈 鑫 张森森

（郑州大学力学与安全工程学院，河南 郑州 450001）

应力环境对岩体渗流场的影响显著。岩石的脆、塑性性能体现出巨大的差异性[1]。陈金刚[2]等发现，非完全充填的情况下，充填裂隙的介质在应力到一定程度时会发生破坏，由纵向应变向横向应变转变。赵延林等[3]建立了岩体裂隙的渗流-断裂耦合数学模型。王伟等[4]得出岩石渗透性的变化规律，各阶段的渗透率随有效围压的增大而减小，渗透率曲线形状不变。

1 脆塑性材料渗流特性分析

由于充填介质的存在，充填裂隙的渗流特性和力学特性在其变形过程中不断发生变化，采用动态特性分析能够更准确地描述非完全充填裂隙渗流特性。由于充填介质的不同，采用物模试验研究的方法，脆塑性材料结合，利用万能材料试验机，分析脆塑性非完全充填裂隙渗流特性，其表达式为：

式中：K为渗透率，n为充填介质的孔隙率，β为系数，a为裂隙宽度，l为裂隙长度。

当渗流速度较小，在岩样两端压力差ΔP基本稳定时，充填裂隙渗透率可以用式（2）求得[5]：

式中：Q为流量，μ为泊松比，S为试样横截面积，ΔP为裂隙两端压力差。由式（1）、式（2）可得:

由材料力学知识，μ=εx/εy，εy=Δh0/h0，εy=σy/E其中：εx为横向应变，εy为纵向应变，σx为横向应力，σy为纵向应力，Δh0为高度改变量，h0为初始高度。并将其代入式（3）可得：

2 非完全充填裂隙渗流和变形试验

2.1 试验模型和设备

充填裂隙壁模型采用长方体，裂隙壁材料为水泥砂浆混合物，长×宽×厚=100 mm×50 mm×20 mm。制备砂岩、橡皮，作为材料充填物。……