动态循环加载下花岗岩孔渗参数演化规律

动态扰动促进地下岩体的内部裂纹的发育,改变岩体的有效应力、渗透率以及孔隙率。为此,针对开展了动态循环加载下致密花岗岩孔隙率、渗透率以及有效应力系数（Biot’s系数）演化规律及机理研究。首先,针对致密花岗岩开展了考虑不同扰动因素（轴向静压、力振幅、频率及循环次数）的动态循环加载试验,之后测试了不同扰动因素动态加载后的花岗岩孔隙率和渗透率,利用Cross-plotting法分析了不同动态扰动因素对花岗岩Biot’s系数影响。试验结果表明：（1）动态循环加载促进了花岗岩内部裂纹扩展,增加了孔隙占比及渗流通道,弱化了作用在花岗岩骨架颗粒上的有效应力,导致花岗岩Biot’s系数、渗透率和孔隙率增加。（2）随着应力水平的增加,花岗岩Biot’s系数、渗透率和孔隙率的变化存在明显的应力门槛值,即65% UCS~70% UCS,超过门槛值后三者的增加速度迅速增加;随频率的增加,由于蠕变累积损伤的逐渐减小,花岗岩Biot’s系数、渗透率和孔隙率逐渐减小;但随循环次数的增加,三者呈现线性增加的趋势。（3）基于相关性分析和理论推导分别建立了动态循环加载后花岗岩Biot’s系数和渗透率的经验预测模型,且模型的预测结果与试验结果具有较好的一致性。研究结果有助于理解动态扰动对岩体孔隙率、渗透率以及Biot’s系数等参数的影响,同时为确定动态扰动后花岗岩地层有效应力系数和渗透率提供一个参考。

Evolution Law of Granite Porosity-permeability Parameters Under Dynamic Cyclic Loading