CN114354463A - 确定近水平层状裂隙岩体渗透张量的方法 - Google Patents

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CN114354463A CN202210035847.8A CN202210035847A CN114354463A CN 114354463 A CN114354463 A CN 114354463A CN 202210035847 A CN202210035847 A CN 202210035847A CN 114354463 A CN114354463 A CN 114354463A
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万伟锋
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Abstract

本发明公开了一种确定近水平层状裂隙岩体渗透张量的方法。针对近水平层状裂隙岩体，使用常规垂直钻孔压水试验、水平定向钻孔压水试验与岩体应力测试，建立“结构面法向应力‑结构面张开度”负指数函数本构方程，估算结构面的等效水力张开度，从而确定岩体的渗透张量。该方法可代替三段定向钻孔压水试验，操作简单、结果直观，是一种描述近水平层状裂隙岩体因结构面空间分布而造成的岩体渗透性能各向异性的可行方法，可有效解决近水平层状裂隙岩体渗透张量难以准确获得的难题。

Description

确定近水平层状裂隙岩体渗透张量的方法
技术领域
本发明涉及水利水电工程领域，尤其是涉及确定近水平层状裂隙岩体渗透张量的方法。
背景技术
对裂隙岩体渗透性能进行定量评价是水利水电工程的重要内容之一，可为防渗帷幕设计、基坑降排水设计、水工隧洞突涌水预测等提供技术支撑。水利水电工程中常用的评估裂隙岩体渗透性能的方法为钻孔压水试验。将钻孔压水试验成果（岩体透水率吕荣值）使用经验公式或巴布什金公式换算后，可得到岩体的渗透系数。
钻孔压水试验分为常规定向钻孔压水试验和三段定向钻孔压水试验。其中，常规定向钻孔压水试验（如垂直单孔压水试验）操作简单、结果直观，在工程中广泛应用。但是常规定向钻孔压水试验不能描述因结构面空间分布而造成的渗透性能的各向异性。
三段定向钻孔压水试验最早由法国工程师Louis于1974年提出。其基本思想是用常规定向钻孔压水试验分别确定单组结构面的渗透系数，然后根据每组结构面的产状把渗透系数叠加到岩体的总渗透张量。该方法虽然能描述因结构面空间分布而造成的渗透性能的各向异性，但是需要制造特殊的三段压水试验器，且压水试验钻孔及观测孔的布置需要严格考虑结构面的空间展布，保证每组结构面均布设压水试验钻孔及观测孔，且按照要求获得压水试验成果。因此，三段定向钻孔压水试验步骤繁琐，成本高、效率低，在工程中推广应用效果不良。故，在实际工程操作中还没有一种操作简单、结果直观，成本较低，且能描述因结构面空间分布而造成的岩体渗透性能各向异性的可行方法。
发明内容
本发明目的在于提供一种确定近水平层状裂隙岩体渗透张量的方法。近水平层状裂隙岩体发育的地区，通常来讲，地质构造活动不强烈，且岩体应力主值多为2组水平方向的主应力和1组垂直方向的主应力。根据地质力学理论，在所述地质条件下，多发育有3组结构面的近水平层状裂隙岩体，其中有2组共轭发育的近直立状岩体结构面和1组近水平状岩体结构面。
根据岩体渗流立方定律，岩体结构面张开度对地下水在岩体中的渗流影响显著。同时，由于作用在岩体结构面上的应力会引起岩体结构面张开度的变化。故，作用在岩体结构面上的应力对地下水在岩体中的渗流同样具有显著影响。众多试验与理论研究成果已表明，岩体结构面张开度是法向应力的函数。例如，国际上比较认可的Goodman于1974年和Bandis 等于1983年提出的双曲函数本构方程和我国著名学者孙广忠于1988年提出的负指数函数本构方程，均给出了岩体结构面张开度与法向应力的函数关系。因此，通过“法向应力-结构面张开度”的本构方程能够构建岩体渗流场和岩体应力场之间的关系。
根据上述理论，本发明针对近水平层状裂隙岩体，假设岩体结构面张开度的变化取决于作用在岩体结构面上的法向正应力，与作用在岩体结构面上的切向剪应力无关；且常规垂直钻孔或水平定向钻孔压水试验成果仅受与压水试验钻孔轴线垂直的岩体结构面组的影响，忽略其余岩体结构面组的干扰。本发明所述方法在常规的垂直单孔压水试验与岩体应力测试的基础上，仅需针对性地布置1个水平定向压水试验孔，即可通过“法向应力-结构面张开度”的本构方程估算未知岩体结构面的等效水力张开度，从而确定近水平层状裂隙岩体渗透张量。该方法在实际工程操作中操作简单、结果直观，是一种能够描述近水平层状裂隙岩体因结构面空间分布而造成的岩体渗透性能各向异性的可行方法，可以有效解决近水平层状裂隙岩体渗透张量难以准确获得的难题。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述的确定近水平层状裂隙岩体渗透张量的方法，包括以下步骤：
S1，完成待测区的地质勘察基础工作；
S2，通过岩体结构面的野外观测和室内统计，分析所述待测区近直立状岩体结构面组和近水平状岩体结构面组的发育情况，获得所述岩体结构面组的几何参数；
S3，通过岩体应力测试，获得待测区内待测岩体的应力张量、应力主值及主方向；
S4，选择任一所述近直立状岩体结构面组进行单孔水平定向钻孔压水试验，获得任一近直立状岩体结构面组的渗透系数；
S5，通过统计待测岩体高程范围内常规垂直钻孔压水试验的成果，获得所述近水平状岩体结构面组的渗透系数；
S6，基于单结构面岩体力学理论，计算作用于各岩体结构面组上的法向正应力；
S7，基于岩体渗流立方定律，计算S4步中所述任一近直立状岩体结构面组和S5步中所述近水平状岩体结构面组的等效水力张开度；
S8，根据S4步中所述任一近直立状岩体结构面组和S5步中所述近水平状岩体结构面组的法向正应力和等效水力张开度，确定岩体结构面组等效水力张开度与法向正应力的负指数函数本构方程中无应力状态下的岩体结构面组等效水力张开度和岩体结构面组法向刚度；
S9，根据负指数函数本构方程，计算另一近直立状岩体结构面组的等效水力张开度；
S10，根据岩体结构面组的产状，等效水力张开度，间距，计算获得待测岩体的渗透张量。
进一步地，S1步中，所述地质勘察基础工作，包括以下内容：
S1.1，为防渗帷幕设计、基坑降排水设计及水工隧洞突涌水预测提供数据支撑，依据《水利水电工程地质勘察规范》，对待测区岩体进行批量的所述常规垂直钻孔压水试验；
S1.2，为查明导流洞、发电洞、泄洪洞，水工隧洞的工程地质条件，为水工隧洞设计提供数据支撑，依据《水利水电工程地质勘察规范》，在典型部位开掘地质勘探平硐，作为水平定向钻孔压水试验的试验场地。
进一步地，S2步中，所述分析方法包括玫瑰花图、极点等密度图、聚类分析；所述几何参数包括岩体结构面组的组数、产状、张开度、延伸长度、充填物质、间距、形态特征。
进一步地，S6步中，针对所述近直立状岩体结构面组，所述法向正应力的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
代表作用于所述岩体结构面组上的法向正应力；
Figure DEST_PATH_IMAGE006
代表水平方向最大主应力，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
代表水平方向
Figure DEST_PATH_IMAGE010
主应力；
Figure DEST_PATH_IMAGE012
代表所述近直立状岩体结构面组法线方向与水平方向最大主应力
Figure DEST_PATH_IMAGE014
之间的夹角；
针对所述近水平状岩体结构面组，所述法向正应力的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE016
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
代表垂直方向的主应力。
进一步地，S7步中，所述任一近直立状岩体结构面组和所述近水平状岩体结构面组的等效水力张开度的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE020
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
为岩体结构面组的等效水力张开度，k为岩体结构面组的渗透系数，s为岩体结构面组的间距，
Figure DEST_PATH_IMAGE024
为水动力粘滞系数，g为重力加速度。
进一步地，S8步中，所述负指数函数本构方程为：
Figure DEST_PATH_IMAGE026
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE028
为所述岩体结构面组在无应力状态下的等效水力张开度，
Figure DEST_PATH_IMAGE030
为所述岩体结构面组的法向刚度。
进一步地，S10步中，所述待测岩体的渗透张量的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE032
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE034
K为待测岩体的渗透张量，
Figure DEST_PATH_IMAGE036
、
Figure DEST_PATH_IMAGE038
和
Figure DEST_PATH_IMAGE040
为待测岩体的渗透张量的三个渗透主值，
Figure DEST_PATH_IMAGE042
为岩体结构面组的倾向，
Figure DEST_PATH_IMAGE044
为岩体结构面组的倾角，i为第i个岩体结构面组。
本发明优点在于针对近水平层状裂隙岩体，使用常规垂直钻孔压水试验、水平定向钻孔压水试验与岩体应力测试，基于“渗流-应力”耦合理论，建立“结构面法向应力-结构面张开度”负指数函数本构方程，估算结构面的等效水力张开度，从而确定岩体的渗透张量。该方法可代替三段定向钻孔压水试验，操作简单、结果直观，是一种能够描述近水平层状裂隙岩体因结构面空间分布而造成的岩体渗透性能各向异性的可行方法，可以有效解决近水平层状裂隙岩体渗透张量难以准确获得的难题。
附图说明
图1是本发明所述方法的流程图。
图2是本发明所述方法的近水平层状裂隙岩体的结构面、应力分布特征及压水试验钻孔的布置示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对坐落于三叠系红色碎屑岩体之上某水利枢纽，确定该水利枢纽工程坝基岩体的渗透张量。该水利枢纽工程坝址区地层岩性为暗紫红色粉砂岩及青灰色长石砂岩，地质构造简单，褶皱、断裂不发育，岩体主要构造形迹表现为原生结构面（层面、层理等）及高倾角构造结构面，为近水平层状裂隙岩体。故，能够使用本发明所述的确定近水平层状裂隙岩体渗透张量的方法，确定该水利枢纽工程坝基岩体的渗透张量，如图1所示，具体步骤如下：
S1，完成坝址区的地质勘察基础工作，进行以下地质勘察基础工作：
S1.1，为防渗帷幕设计、基坑降排水设计及水工隧洞突涌水预测等提供数据支撑，在河床及两岸坝基岩体处进行了大批量的常规垂直钻孔压水试验。
S1.2，为查明导流洞、发电洞、泄洪洞等水工隧洞的工程地质条件，为水工隧洞设计提供数据支撑，在坝址典型部位开掘了地质勘探平硐，作为水平定向钻孔压水试验的试验场地。
S2，通过岩体结构面的野外观测和室内统计，分析坝址区2组共轭发育的近直立状岩体结构面，以及1组近水平状岩体结构面的发育情况，获得岩体结构面组的几何参数；
针对该坝址区结构面发育特征，采用地表调查、地质勘探平硐素描等手段，对结构面进行了大量的实地测量和统计分析。如图2所示，确定该坝址区存在两组共轭发育的近直立状岩体结构面J1和J2，以及一组近水平状岩体结构面J3。其中J1整体走向为30°～55°，倾向为NW，近直立，间距一般为0.5m～3m，面平直，一般闭合无充填；J2整体走向为280°～330°，倾向为NE，近直立，间距一般为2m～5m，稍弯曲；J1和J2岩体结构面组在平面上构成“X型”，呈共轭状。J3岩体结构面组以层面、层理等为主，为缓倾角、近水平。
使用玫瑰花图、极点等密度图和聚类分析方法，得到这3组岩体结构面组的代表性发育特征。其中，J1岩体结构面组的倾向α J1 =310°，倾角β J1 ≈90°，间距s J1 =1.5m；J2岩体结构面组的倾向α J2 =30°，倾角β J2 ≈90°，间距s J2 =1.5m；J3岩体结构面组的倾角β J3 ≈0°，间距s J3 =3m。
S3，通过岩体应力测试，获得所述坝址区待测岩体的应力张量、应力主值及主方向；
该坝址区岩体应力测试安排在左岸某与河谷正交的地质勘探平硐内。该平硐长465m，底部高程为493 m。试验段位于平硐深度305m~335m附近，试验段岩体完整，为三叠系长石砂岩。
选择《水利水电工程岩石试验规程》（SL264-2001）所推荐的孔径变形法进行岩体应力测试。测试结果可知，如图2所示，试验段处三维应力状态下实测最大水平方向主应力
Figure DEST_PATH_IMAGE046
，方位角
Figure DEST_PATH_IMAGE048
，最小水平方向主应力
Figure DEST_PATH_IMAGE050
=1.93 MPa，方位角
Figure DEST_PATH_IMAGE052
，垂向主应力
Figure DEST_PATH_IMAGE054
。
S4，选择近直立状岩体结构面组J1进行单孔水平定向钻孔压水试验，获得近直立状岩体结构面组J1的渗透系数；
如图2所示，在岩体应力测试段附近布置了水平定向钻孔ZK1，进行J1结构面单孔水平定向钻孔压水试验。ZK1水平钻孔孔深103 m，钻孔方位角为130°，与J1岩体结构面组近垂直。ZK1钻孔共进行了20段压水试验。透水率最大值为58.6Lu，最小值为3.62Lu，平均值为16.19Lu。水平定向钻孔压水试验结果整体偏大，属于弱~中等透水。
依据《水利水电工程地质勘察规范》（GB-50487-2008），将岩体透水率换算为渗透系数，得到J1结构面组的渗透系数k J1 =1.13×10-5 m/s。
S5，通过统计待测岩体所在高程范围内常规垂直钻孔压水试验的成果，获得近水平状岩体结构面组J3的渗透系数；
如图2所示，对ZK1钻孔附近500m范围内同一高程段内的14个常规垂直钻孔ZK2的压水试验成果进行了统计。统计结果显示，透水率最小值为0.59Lu，最大值为10.62Lu，平均值2.8Lu，属于微~弱透水岩体。
根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB-50487-2008），将透水率换算为渗透系数，得到J3岩体结构面组的渗透系数k J3 =2.5×10-7 m/s。
水平定向钻孔ZK1的透水率平均吕荣值为22.86Lu，附近常规垂直钻孔的透水率平均吕荣值为2.8Lu。岩体渗透性能的各向异性特征明显。
S6，基于单结构面岩体力学理论，计算作用于岩体结构面组J1、J2和J3上的法向正应力；
其中，针对所述近直立状岩体结构面组，所述法向正应力的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE056
（1）
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE058
代表作用于所述岩体结构面上的法向正应力；
Figure DEST_PATH_IMAGE060
代表水平方向最大主应力，
Figure DEST_PATH_IMAGE062
代表水平方向
Figure 14904DEST_PATH_IMAGE010
主应力；
Figure DEST_PATH_IMAGE064
代表所述近直立状岩体结构面组法线方向与水平方向最大主应力
Figure DEST_PATH_IMAGE066
之间的夹角。
针对所述近水平状岩体结构面组，所述法向正应力的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE068
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE070
代表垂直方向的主应力。
故，根据S3步中的岩体应力测试结果，计算近直立状岩体结构面组J1的法向正应力，将
Figure DEST_PATH_IMAGE072
，
Figure DEST_PATH_IMAGE074
，
Figure DEST_PATH_IMAGE076
代入公式（1），得到作用在J1结构面组上的法向正应力
Figure DEST_PATH_IMAGE078
。
计算近直立状岩体结构面组J2的法向正应力，将
Figure DEST_PATH_IMAGE080
，
Figure DEST_PATH_IMAGE082
，
Figure DEST_PATH_IMAGE084
代入公式（1），得到作用在J2结构面组上的法向正应力
Figure DEST_PATH_IMAGE086
。
计算近水平状岩体结构面组J3的法向正应力
Figure DEST_PATH_IMAGE088
。
S7，基于岩体渗流立方定律，计算S4步中所述J1岩体结构面组和S5步中所述J3岩体结构面组的等效水力张开度，计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE090
（2）
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE092
为岩体结构面组的等效水力张开度，k为岩体结构面组的渗透系数，s为岩体结构面组的间距，
Figure DEST_PATH_IMAGE094
为水动力粘滞系数，g为重力加速度。
经计算，J1岩体结构面组的等效水力张开度
Figure DEST_PATH_IMAGE096
，J3岩体结构面组的等效水力张开度
Figure DEST_PATH_IMAGE098
。
S8，根据近直立状岩体结构面组J1和近水平状岩体结构面组J3的法向正应力和等效水力张开度，确定该坝址区岩体结构面组等效水力张开度与法向正应力的负指数函数本构方程中岩体结构面组在无应力状态下的等效水力张开度
Figure DEST_PATH_IMAGE100
和岩体结构面组法向刚度
Figure DEST_PATH_IMAGE102
；
其中，负指数函数本构方程为
Figure DEST_PATH_IMAGE104
（3）
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE106
为所述岩体结构面在无应力状态下的等效水力张开度，
Figure DEST_PATH_IMAGE108
为所述岩体结构面的法向刚度。
将S6步和S7步中得到的J1岩体结构面组的等效水力张开度、法向正应力和J3岩体结构面组的等效水力张开度、法向正应力代入负指数函数本构方程（3），联立两个负指数函数方程，求解得到负指数函数中的
Figure DEST_PATH_IMAGE110
，岩体结构面的法向刚度
Figure DEST_PATH_IMAGE112
。
即，确定该坝址区岩体结构面组等效水力张开度与法向正应力的负指数函数本构方程为：
Figure DEST_PATH_IMAGE114
（4）
S9，根据负指数函数本构方程，计算另一近直立状岩体结构面组J2的等效水力张开度；将S6步得到的J2岩体结构面组的法向正应力代入S8步确定的负指数函数本构方程（4），计算得到J2结构面组的等效水力张开度
Figure DEST_PATH_IMAGE116
。
S10，根据岩体结构面组的产状、等效水力张开度、间距，计算获得该坝址区岩体的渗透张量。
所述岩体的渗透张量计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE118
(5)
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE120
K为坝址区岩体的渗透张量，
Figure DEST_PATH_IMAGE122
、
Figure DEST_PATH_IMAGE124
和
Figure DEST_PATH_IMAGE126
为待测区岩体的渗透张量的三个渗透主值，
Figure DEST_PATH_IMAGE128
为岩体结构面组的倾向，
Figure DEST_PATH_IMAGE130
为岩体结构面组的倾角，i为第i个岩体结构面组。
将上述步骤中得到的J1、J2、J3岩体结构面组的产状（倾向α、倾角β）、等效水力张开度
Figure DEST_PATH_IMAGE132
、间距s等参数代入公式(5)，计算得到该坝址区岩体的渗透张量：
Figure DEST_PATH_IMAGE134
Figure DEST_PATH_IMAGE136
可以看出，该坝址区岩体的渗透张量的三个渗透主值分别为0.0414 m/d，0.969m/d，1.010 m/d；对应的渗透主值方向分别为310.5°∠0°，40.5°∠0°和NAN∠90°。NAN表示任意方向。
为验证本发明所述方法的合理性，申请人使用传统的野外实测的方法对该坝址区J1、J2、J3岩体结构面组的产状、张开度、间距等空间分布参数进行了实际度量，并基于岩体的渗透张量计算公式初步计算了该坝址区岩体的渗透张量。对比发现，两者岩体渗透系数的各向异性特征基本一致，但是野外实测方法的计算结果严重偏大。这是由于结构面粗糙度、充填情况、延伸情况等的不同，使用野外实测结构面张开宽度计算得到的渗透主值可能存在较大偏差。
本发明所述方法针对近水平层状裂隙岩体，可代替三段定向钻孔压水试验，操作简单、结果直观，且能描述近水平层状裂隙岩体因结构面空间分布而造成的岩体渗透性能各向异性，有效解决近水平层状裂隙岩体渗透张量难以准确获得的难题。

Claims (7)

1.一种确定近水平层状裂隙岩体渗透张量的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1，完成待测区的地质勘察基础工作；
S2，通过岩体结构面的野外观测和室内统计，分析所述待测区近直立状岩体结构面组和近水平状岩体结构面组的发育情况，获得所述岩体结构面组的几何参数；
S3，通过岩体应力测试，获得待测区内待测岩体的应力张量、应力主值及主方向；
S4，选择任一所述近直立状岩体结构面组进行单孔水平定向钻孔压水试验，获得任一近直立状岩体结构面组的渗透系数；
S5，通过统计所述待测岩体高程范围内常规垂直钻孔压水试验的成果，获得所述近水平状岩体结构面组的渗透系数；
S6，基于单结构面岩体力学理论，计算作用于各岩体结构面组上的法向正应力；
S7，基于岩体渗流立方定律，计算S4步中所述任一近直立状岩体结构面组和S5步中所述近水平状岩体结构面组的等效水力张开度；
S8，根据S4步中所述任一近直立状岩体结构面组和S5步中所述近水平状岩体结构面组的法向正应力和等效水力张开度，确定岩体结构面组等效水力张开度与法向正应力的负指数函数本构方程中无应力状态下的岩体结构面组等效水力张开度和岩体结构面组法向刚度；
S9，根据负指数函数本构方程，计算另一近直立状岩体结构面组的等效水力张开度；
S10，根据岩体结构面组的产状，等效水力张开度，间距，计算获得待测岩体的渗透张量。
2.根据权利要求1所述的确定近水平层状裂隙岩体渗透张量的方法，其特征在于：S1步中，所述地质勘察基础工作，包括以下内容：
S1.1，为防渗帷幕设计、基坑降排水设计及水工隧洞突涌水预测提供数据支撑，依据规范对待测岩体进行批量的所述常规垂直钻孔压水试验；
S1.2，为查明导流洞、发电洞、泄洪洞，水工隧洞的工程地质条件，为水工隧洞设计提供数据支撑，依据规范在典型部位开掘地质勘探平硐，作为水平定向钻孔压水试验的试验场地。
3.根据权利要求1所述的确定近水平层状裂隙岩体渗透张量的方法，其特征在于：S2步中，所述分析方法包括玫瑰花图、极点等密度图、聚类分析；所述几何参数包括岩体结构面组的组数、产状、张开度、延伸长度、充填物质、间距、形态特征。
4.根据权利要求1所述的确定近水平层状裂隙岩体渗透张量的方法，其特征在于：S6步中，针对所述近直立状岩体结构面组，所述法向正应力的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 758033DEST_PATH_IMAGE002
代表作用于所述岩体结构面组上的法向正应力；
Figure DEST_PATH_IMAGE003
代表水平方向最大主应力，
Figure 521459DEST_PATH_IMAGE004
代表水平方向
Figure DEST_PATH_IMAGE005
主应力；
Figure 260876DEST_PATH_IMAGE006
代表所述近直立状岩体结构面组法线方向与水平方向最大主应力
Figure DEST_PATH_IMAGE007
之间的夹角；
针对所述近水平状岩体结构面组，所述法向正应力的计算公式为：
Figure 4142DEST_PATH_IMAGE008
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
代表垂直方向的主应力。
5.根据权利要求1所述的确定近水平层状裂隙岩体渗透张量的方法，其特征在于：S7步中，所述任一近直立状岩体结构面组和所述近水平状岩体结构面组的等效水力张开度的计算公式为：
Figure 357763DEST_PATH_IMAGE010
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为岩体结构面组的等效水力张开度，k为岩体结构面组的渗透系数，s为岩体结构面组的间距，
Figure 988246DEST_PATH_IMAGE012
为水动力粘滞系数，g为重力加速度。
6.根据权利要求1所述的确定近水平层状裂隙岩体渗透张量的方法，其特征在于：S8步中，所述负指数函数本构方程为：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 374096DEST_PATH_IMAGE014
为所述岩体结构面组在无应力状态下的等效水力张开度，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为所述岩体结构面组的法向刚度。
7.根据权利要求1所述的确定近水平层状裂隙岩体渗透张量的方法，其特征在于：S10步中，所述待测岩体的渗透张量的计算公式为：
Figure 26663DEST_PATH_IMAGE016
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
K为待测岩体的渗透张量，
Figure 129616DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure DEST_PATH_IMAGE019
和
Figure 366169DEST_PATH_IMAGE020
为待测岩体的渗透张量的三个渗透主值，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
为岩体结构面组的倾向，
Figure 561570DEST_PATH_IMAGE022
为岩体结构面组的倾角，i为第i个岩体结构面组。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115524275A (zh) * 2022-10-18 2022-12-27 中国水利水电科学研究院 考虑岩块渗流和裂隙渗流的裂隙岩体渗透张量确定方法
CN115544738A (zh) * 2022-09-20 2022-12-30 长安大学 边坡区域补水方法及装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102621002A (zh) * 2012-04-10 2012-08-01 长江水利委员会长江科学院 裂隙岩体渗流、应力、变形耦合特性现场试验系统
CN102798705A (zh) * 2012-08-03 2012-11-28 河海大学 基于单孔水流波动方程确定各向异性介质渗透参数的方法
CN102830050A (zh) * 2012-06-08 2012-12-19 河海大学 一种确定裂隙岩体渗透系数张量的振荡试验系统
CN109033538A (zh) * 2018-06-30 2018-12-18 南京理工大学 一种基于实测结构面参数的裂隙岩体渗透张量的计算方法
CN111665183A (zh) * 2020-06-17 2020-09-15 长江勘测规划设计研究有限责任公司 基于钻孔压水试验的岩体渗透系数的测量方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102621002A (zh) * 2012-04-10 2012-08-01 长江水利委员会长江科学院 裂隙岩体渗流、应力、变形耦合特性现场试验系统
CN102830050A (zh) * 2012-06-08 2012-12-19 河海大学 一种确定裂隙岩体渗透系数张量的振荡试验系统
CN102798705A (zh) * 2012-08-03 2012-11-28 河海大学 基于单孔水流波动方程确定各向异性介质渗透参数的方法
CN109033538A (zh) * 2018-06-30 2018-12-18 南京理工大学 一种基于实测结构面参数的裂隙岩体渗透张量的计算方法
CN111665183A (zh) * 2020-06-17 2020-09-15 长江勘测规划设计研究有限责任公司 基于钻孔压水试验的岩体渗透系数的测量方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐光黎: "《节理张开度水力学分析》", 《勘察科学技术》, no. 2, pages 3 - 6 *
李文雅，等: "高倾角裂隙岩体渗透张量确定方法探讨", 《人民长江》, vol. 45, no. 1 *
杜欣;曾亚武;唐冬云;: "《基于水下抽水试验的岩体渗透系数研究及应用》", 岩石力学与工程学报, vol. 29, no. 2 *
杨金保;李蕾;谢妮;: "《考虑应力状态的裂隙岩体渗透系数张量计算》", 人民黄河, vol. 35, no. 3, pages 131 - 134 *
魏翔，等: "《钻孔岩体裂隙几何参数确定方法及其应用》", 《岩石力学与工程学报》, vol. 34, no. 9, pages 1758 - 1765 *
魏翔;杨春和;: "《钻孔岩体裂隙几何参数确定方法及其应用》", 岩石力学与工程学报, vol. 34, no. 9, pages 1758 - 1765 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115544738A (zh) * 2022-09-20 2022-12-30 长安大学 边坡区域补水方法及装置
CN115544738B (zh) * 2022-09-20 2023-05-30 长安大学 边坡区域补水方法及装置
CN115524275A (zh) * 2022-10-18 2022-12-27 中国水利水电科学研究院 考虑岩块渗流和裂隙渗流的裂隙岩体渗透张量确定方法
CN115524275B (zh) * 2022-10-18 2023-08-22 中国水利水电科学研究院 考虑岩块渗流和裂隙渗流的裂隙岩体渗透张量确定方法

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