交叉裂隙岩样渗透特性试验研究

发布时间：2017-07-16 00:18

  本文关键词：交叉裂隙岩样渗透特性试验研究

  更多相关文章： 交叉裂隙 充填裂隙 渗流应力耦合 裂隙面积 渗透系数 三轴试验

【摘要】：本文以灰岩为研究对象,主要对交叉裂隙岩样和充填砂裂隙岩样进行了围压、轴压、渗透水压力、裂隙结构面粗糙度、裂隙面积及隙宽、充填砂粒径、充填砂厚度等因素对渗透系数的影响的三轴渗流试验研究。主要研究工作内容及成果有:(1)对灰岩岩样进行劈裂后,对裂隙面进行图像处理,使用MATLAB软件对裂隙图片进行处理,导入相关编程根据比例关系求得裂隙面积及隙宽,将图形处理应用于裂隙隙宽测量中,使裂隙隙宽和裂隙面积的测定更加准确。(2)对交叉裂隙岩样,轴压固定,进水端面水压恒定下,垂直交叉和多裂隙交叉岩样渗透系数随围压增大呈对数递减关系;围压固定,进水端水压恒定,垂直交叉裂隙渗透系数随轴压增大呈指数递减关系,而交叉多裂隙渗透系数随轴压增大呈线性递减关系;轴压、围压都固定时,渗透系数与渗透水压呈一次线性递增的关系。(3)对充填砂单裂隙岩样,轴压保持稳定,进水端水压恒定情况下,渗透系数随围压的增大而减小;围压恒定,进水端水压恒定条件下,渗透系数随轴压的增大而减小;同等隙宽条件下,充填砂粒径越小则充填裂隙岩样的渗透系数对应的越小,反之越大;充填砂厚度对单裂隙岩体的渗透系数影响显著,同轴压和围压条件下,充填厚度越大,充填砂单裂隙岩体渗透系数越大。(4)垂直交叉裂隙岩样的渗透系数与裂隙面积呈立方或超立方关系,粗糙度系数值小于13时渗透系数与裂隙面积呈三次函数关系,粗糙度系数值大于13时渗透系数与裂隙面积呈四次函数关系。(5)对垂直交叉裂隙岩样渗流试验,通过数据分析,并利用最小二乘拟合的方法,拟合出渗透系数与轴压围压的函数关系式,渗透系数与JRC、裂隙面积的函数关系式。(6)充填砂单裂隙岩样的渗透系数随裂隙面积的增大而增大,二者呈二次函数关系。
【关键词】：交叉裂隙 充填裂隙 渗流应力耦合 裂隙面积 渗透系数 三轴试验
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U451.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-15
• 1.2.1 裂隙岩体渗流模型10
• 1.2.2 裂隙岩体渗透系数确定方法10-15
• 1.3 论文研究内容15
• 1.4 研究方法15-16
• 第二章 裂隙岩体渗透试验基础理论16-26
• 2.1 岩体裂隙结构面特性16-20
• 2.1.1 隙宽16-18
• 2.1.2 粗糙度18-19
• 2.1.3 裂隙面连通率19-20
• 2.1.4 裂隙面温度20
• 2.2 裂隙岩体渗流规律20-23
• 2.3 裂隙岩体渗流-应力耦合23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 裂隙岩样制备及渗流试验方案26-52
• 3.1 材料选取及岩样制备26-34
• 3.1.1 试验材料选取26-27
• 3.1.2 灰岩岩样制备27-28
• 3.1.3 岩样裂隙制备28-30
• 3.1.4 充填砂材料选取及渗透系数测定30-31
• 3.1.5 灰岩岩样制作的设备装置31-34
• 3.2 岩样筛选及裂隙特征测量34-42
• 3.2.1 未劈裂时筛选34-36
• 3.2.2 劈裂后筛选36-37
• 3.2.3 岩样端面裂隙隙宽及裂隙面积测量37-39
• 3.2.4 岩样裂隙面粗糙度测量39-40
• 3.2.5 岩样参数40-42
• 3.3 裂隙岩体渗流特性试验过程42-48
• 3.3.1 渗透系数计算原理42-43
• 3.3.2 裂隙岩体渗透特性试验过程43-46
• 3.3.3 渗流试验设备装置46-48
• 3.4 渗流试验方案48-50
• 3.5 试验流程50-51
• 3.6 本章小结51-52
• 第四章 交叉裂隙岩样及充填裂隙岩样渗流特性研究52-99
• 4.1 交叉裂隙岩样渗透特性试验结果分析52-71
• 4.1.1 渗流应力耦合试验结果分析52-61
• 4.1.2 裂隙粗糙度系数对渗透系数的影响试验分析61-64
• 4.1.3 裂隙面积对渗透系数影响试验分析64-71
• 4.2 交叉多裂隙渗透特性试验结果分析71-81
• 4.2.1 渗流应力耦合试验结果分析71-78
• 4.2.2 渗透系数与裂隙面积关系试验分析78-81
• 4.3 平行裂隙渗透特性试验结果分析81-85
• 4.3.1 围压对渗透系数影响实验分析81-84
• 4.3.2 渗透系数与裂隙面积试验分析84-85
• 4.4 充填砂单裂隙渗透特性试验结果分析85-97
• 4.4.1 渗透系数与应力关系分析85-92
• 4.4.2 充填砂粒粒径对渗透系数影响试验分析92-94
• 4.4.3 充填裂隙面积对渗透系数影响试验分析94-97
• 4.5 本章小结97-99
• 4.5.1 交叉裂隙岩样渗流结论97
• 4.5.2 平行裂隙岩样渗流结论97-98
• 4.5.3 充填砂单裂隙岩样渗流结论98-99
• 第五章 结论与展望99-101
• 5.1 结论99-100
• 5.2 展望100-101
• 参考文献101-105
• 致谢105-106
• 个人简历106

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本文编号：546403