裂隙岩体高压渗透特性研究

随着越来越多高水头电站、深部地下工程的建设,工程中面临更多渗透失稳风险,必须通过现场试验系统研究裂隙岩体的高压渗透特性和渗透稳定性。通过现场揭示和水-岩相互作用关系,探讨裂隙岩体的高压渗透破坏机制和破坏模式。基于多个高水头电站中的高压压水试验和高压渗透试验成果,研究高水头压力作用下裂隙岩体的水力劈裂、渗透变形、抗冲蚀性能、渗透稳定耐久性等特性。研究成果表明,高压条件下裂隙岩体的渗透特性会发生显著改变,变化规律和特征与所作用的水压力、应力赋存环境和物质填充情况紧密相关。     

地下石油储备库在高水头作用下裂隙岩体的渗透性试验研究

裂隙岩体的渗透特性是核废料处置、水利水电、油田开发、矿山和大型洞库等各类地下工程领域内经常遇到的问题,而埋深超过百米的地下岩体已超出常规压水实验的应用范围,仅适合施做高压压水试验或者注水-消散实验,后者仅在部分石油储备库项目中为国内学者所研究。本文以某垂直水幕孔为例,首次应用两种压水实验方法研究高埋深状态下的裂隙岩体渗流情况,高压压水试验的3级压力定为0.5MPa、1.0MPa、1.5MPa,注水-消散试验的试段压力为静水压力+0.5MPa。研究发现,两种压水实验皆能够正确获取岩体的渗透系数,但适用范围有所区别。     

裂隙岩体水力学特性研究

 基于裂隙中的水流运动规律,通过现场压水试验,研究裂隙岩体的渗透特性及其高压渗透特性,重点分析其水力学特性的应力相关性。试验研究表明,裂隙岩体的渗透性与应力赋存环境密切相关,且对应力十分敏感;裂隙岩体的应力环境、水力劈裂压力及裂隙充填情况不同,其高压渗透特性有较大差异。同时,通过总结前人的研究成果并结合数值试验分析,从裂隙岩体渗流的非连续性、非均质性、各向异性、优势水力特性及尺寸效应等多方位描述裂隙岩体的水力学特性,对其水力学特性及其成因进行综合评述。     

基于钻孔压水试验数据的岩体裂隙特征分析

以某隧道工程压水试验为例,利用钻孔压水试验P~Q曲线对岩体裂隙特性进行定性分析。选取该试验孔三段压水试验成果,对岩体裂隙的发育程度、张开度、填充情况及受压情况下裂隙变化状态,进行综合分析与研究,并将分析结果与钻探取芯、波速测试成果进行对比和相互验证。     

裂隙岩体三维渗透张量及表征单元体积的确定

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。     

裂隙岩体三维渗透张量及表征单元体积的确定

 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。     

高压压水试验在呼和浩特抽水蓄能电站中的应用

对于水库大坝、深埋地下工程等水头很高的工程,常规压水试验结果不能反映实际水头压力作用下岩体的渗透特性。为了确定岩体在不同压力作用下渗透特性的变化规律,在呼和浩特抽水蓄能电站高压岔管区专门做了3个钻孔高压压水试验。通过研究压力-流量关系曲线和岩体透水率Lu值了解岩体渗透特性。现场高压压水试验按三级压力、五个阶段进行。三级...     

溪洛渡水电站坝基岩体钻孔常规压水与高压压水试验成果比较

为了确定岩体在不同压力作用下渗透特性的变化规律，溪洛渡不溻站坝基岩体专门作了钻孔常规压水与高压压水的对比试验，通过对试验成果的比较，获得了从常规压水到高压压水过程中岩体透水率Lu值和P－Q曲线的变化规律。     

高渗压条件下基于非达西流的裂隙岩体渗透特性研究

钻孔高压压水试验是评估高水头条件下岩体渗透特性的主要手段。目前,高水压条件下岩体的渗透特性估算多借鉴基于Darcy流假定的钻孔常规压水试验行业规程推荐公式,尚缺乏成熟、有效的计算方法。基于非线性Izbash定律,建立高渗压条件下岩体渗透系数的估算公式,并将高压压水试验P-Q曲线分为线性段、非线性段和水力劈裂扩展段。提出的公式应用简便,各压水试验段岩体渗透系数的确定只需稳态下的流量和水头,并且表征水流流态的系数m可通过曲线拟合得到。通过对琼中抽水蓄能电站高岔区钻孔高压压水试验数据的研究表明,岩体的渗透特性不受水流流态的影响,在高压压水试验的线性段和非线性段基本保持一致;岩体发生水力劈裂后,岩体的渗透特性将急剧增大。建立的公式可为高渗压条件下岩体的渗透特性取值提供一种有效的途径。     

深部巷道底板岩体渗透性高压压水试验研究

岩体渗透性是反映岩体水力学特征的重要参数,为探究深部岩体的渗透性,采用钻孔高压压水试验手段,对东滩煤矿深部巷道底板四段岩体进行了现场原位压水试验,获得了大量实测数据。试验和数据分析结果表明：岩体在压水过程中经历了“隔水-导渗-稳渗”的过程,随着压水的进行,岩体的渗透性不断增强。东滩煤矿深部底板的厚层泥岩具有低阻弱渗的特点,厚层砂岩和互层具有高阻弱渗的特点,四段岩体原始状态下渗透性均较差。注水压力与流量关系曲线具有很好的指数关系,除厚层砂岩外,厚层泥岩和互层的注水压力-流量关系具有明显的分段性。岩体等效裂隙宽度随着注水压力的增大具有较好的指数关系且具有明显的分段性,即可分为突变点前的稳定阶段和突变点后的突增阶段。可通过裂隙宽度变化量是否大于0来判断岩体内是否发生明显渗流。研究结果有助于加强对深部岩体在水压作用渗透性变化的认识,为深部煤层的安全开采提供重要的参考依据。     

裂隙岩体渗透特性反演分析

 提出裂隙连通率与连通系数的近似转换方法;采用该转换方法,建立含单组裂隙岩体的等效渗透张量;基于有限单元法,建立一套单孔定向压水试验数值模拟方法,并进行大量数值试验;以数值试验结果作为BP神经网络的训练样本,结合定向压水试验实测资料,提出反演裂隙岩体渗透特性(等效渗透张量)的方法,并通过工程实例验证该方法的可靠性。     

高压引水隧洞陡倾角断层岩体高压压水试验研究

结合一抽水蓄能电站高压岔管区高压压水试验,详细介绍了具有陡倾角断层岩体的高压压水试验方法及试验成果。探讨了岩体高压下水力劈裂区扩展的波动理论和渗透破坏特性,明确了岩体与土体渗透破坏形式差异。试验首次对岩体内的渗透压力和变形进行了同步测量,以了解高压条件下岩体的渗透变形特性。在高孔隙压力作用下,岩体的变形发展试验成果表明,岩体应力和稳定性分析过程中孔隙压力的作用不可忽视,因此采用耦合理论对高孔隙压力环境下的工程岩体进行分析有助于降低围岩失效风险。     

苏丹大坝勘察岩体压水试验存在问题浅析及试验成果分析研究

在大坝地质勘察中,压水试验是检测岩体渗透性的关键实验。随着科技的发展,利用电脑和人工智能仪器进行压水试验的新方法日益成熟。本文通过介绍新型压水试验仪器,理论计算和操作过程中存在的问题及解决方法,同时结合苏丹Dagash大坝032号钻孔岩体的压水试验结果,分析研究了吕荣值和岩体完整度之间的关系,总结了利用吕荣值判断岩体裂隙发育情况的经验,为类似工程提供一定的参考。     

抽水蓄能电站高压压水试验成果分析

结合某抽水蓄能电站高压压水试验资料,分析在高压水作用下岩体的透水率、临界压力等特性。     

非饱和裂隙孔隙岩体持水曲线的预测研究

对于大量发育有毛细管通道的渗透性岩体,其持水曲线已经得到一些应用,但用试验方法较准确地测定具有基质孔隙和裂隙双重孔隙介质的岩体持水曲线仍是一个非常困难的问题,目前一般只能采用压汞试验进行转化得到;同时,持水曲线的准确程度将直接关系到岩体中非饱和作用研究结果的准确程度。因此,如何有效且准确地得到岩体持水曲线是值得研究的课题。基于微观结构特征和毛细管理论,讨论裂隙孔隙岩体持水曲线的预测方法;通过室内岩体微观结构的试验,进行持水曲线的预测,并与压汞试验曲线进行对比。对比结果显示,预测曲线与实测曲线吻合较好,准确度较高。由此可见,该预测方法简便、准确、实用性强,是得到孔隙性岩体持水曲线的有效途径。     

低渗透裂隙岩体压水试验资料分析

依据裂隙水流理论，提出了利用压水试验资料分析裂隙岩体水流几何特征和水力学参数的理论和方法。方法一采用标准曲线比拟法(配线法)对任意维裂隙水流的试验资料进行分析：方法二则采用直线图解法对整数维的一维、二维和三维裂隙水流的压水试验资料进行分析。     

利用定流量非稳定流压水试验求水文地质参数

压水试验是一种直观的手段，在饱水、非饱水裂隙岩体中均可进行，可以模拟未来高水头对岩体的作用。给出了几种常见水文地质条件下定流量非稳定流压水试验的数学模型及求参方法。该方法对于现代大型岩土工程中超深孔工程地质勘探及水文地质试验是很有用的。     

水文地质在驸马大桥勘察过程中作用论述

在勘察过程中,通过钻孔综合测井试验判别岩体的含泥量,通过压水试验确实裂隙的发育类型以及地下水的类型,共同为岩体的开挖提供分析评价。本文论述了水文地质的重要性。     

坝基破碎岩体高压渗透变形原位试验

 为获取向家坝水电站坝基挤压破碎带岩体的渗透变形特性,针对坝基破碎岩体空间分布特点,研究适合于渗透变形试验的现场压水试验系统和压水试验方法,提出坝基岩体渗透变形的原位高压试验方法。本研究最大特点是采用对观测孔内的水质取样分析和钻孔电视录像进行对比分析方法来研究原位渗透变形特征,并提出确定临界水力坡降的基本判据。研究结果表明,所提出的原位渗透变形高压压水试验方法可以较好地反映破碎岩体实际环境状态,原位渗透变形试验获得的临界水力坡降较室内试验成果更真实合理。     

压力洞室围岩的高压透水率测试技术与应用研究

随着压力洞室、深埋地下工程的建设,迫切需要弄清工程所在深度上的岩体在高压作用下的透水性状。由于岩体中的节理、裂隙等各种软弱结构面在高压作用下将会张裂、扩展,只有按照等于或略大于洞壁围岩实际承受的压力进行高压透水测试,才能得到工程运行状态下岩体透水率的可靠资料。介绍了钻孔高压压水测试技术,并结合其在工程中的具体应用做了初步分析。