8.4地下水在巖體中的滲流規(guī)38課件講解

巖體的水力學(xué)性質(zhì)是指巖體的滲透特性及在滲流作用下所表現(xiàn)出來的力學(xué)性質(zhì)。8.4地下水在巖體中的滲流規(guī)律巖體滲流的特點(diǎn)取決于巖體結(jié)構(gòu)面和巖塊的性質(zhì)；巖體滲流以裂隙導(dǎo)水，微裂隙和巖石孔隙儲水為特色；巖體的裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流具有定向性；巖體一般可以看成非連續(xù)介質(zhì)（對于密集裂隙可以看成等校連續(xù)介質(zhì)）巖體的滲流具有非均質(zhì)性和各向異性；一般符合達(dá)西定律；受到應(yīng)力場的影響顯著；在裂隙交叉處具有“偏流效應(yīng)”，偏向?qū)挻罅严兜囊粋?cè)；巖體空隙是地下水賦存場所和運(yùn)移通道，巖體空隙的分布形狀、大小、連通性及空隙的類型，影響著的巖體的滲流路徑及滲流特性。定義多孔介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)為包含在多孔介質(zhì)的表征性體積單元（REV，Representativeelementvolume）內(nèi)的所有流體質(zhì)點(diǎn)與固體顆粒的總和。由連續(xù)分布的多孔介質(zhì)點(diǎn)組成的介質(zhì)稱為多孔連續(xù)介質(zhì)。

巖體空隙的結(jié)構(gòu)類型多孔連續(xù)介質(zhì)由裂隙（節(jié)理、斷層等）和其間的孔隙巖塊構(gòu)成的空隙結(jié)構(gòu)，裂隙導(dǎo)水（滲流具有定向性），孔隙巖塊儲水（滲流具有均質(zhì)各向同性），這種含水介質(zhì)稱為雙重介質(zhì)。根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)面的連續(xù)性，可將巖體劃分為連續(xù)介質(zhì)、等效連續(xù)介質(zhì)和非連續(xù)介質(zhì)（包括裂隙網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)和雙重介質(zhì)）

巖體空隙的結(jié)構(gòu)類型雙重介質(zhì)由裂隙（如節(jié)理、斷層等）個體在空間上相互交叉形成的網(wǎng)絡(luò)狀空隙結(jié)構(gòu)，這種含水介質(zhì)稱為裂隙網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)。又為連通裂隙網(wǎng)絡(luò)和非連通裂隙網(wǎng)絡(luò)。裂隙網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)巖體的滲流問題巖體的滲透性指巖體允許透過流體（氣體和液體）能力，其定量指標(biāo)可用滲透率、滲透系數(shù)、滲透率張量和滲透系數(shù)張量描述。（1）（3）（2）巖體的滲透率是表征巖體介質(zhì)特征的函數(shù)，它描述了巖體介質(zhì)的一種平均性質(zhì)，表示巖體介質(zhì)傳導(dǎo)流體的能力。巖體的滲透系數(shù)。也稱為水力傳導(dǎo)系數(shù)，是巖體介質(zhì)特征和流體特征的函數(shù)。它描述了巖體介質(zhì)和流體介質(zhì)的一種平均性質(zhì)。巖體的滲流問題滲透率滲透系數(shù)單裂隙介質(zhì)的滲透率k(σ)為巖體在應(yīng)力為σ時的滲透率；d為巖體顆粒的有效粒徑；c為比例常數(shù)；K(σ)為滲透系數(shù)；u為粘滯系數(shù)；各向同性介質(zhì)的滲透性由于巖體介質(zhì)具有非均質(zhì)各向異性，只用一個滲透系數(shù)不能反映巖體各向異性的滲透性能，需要用張量來描述巖體介質(zhì)各方向上的不同滲透性能。巖體的滲流問題巖體的滲透張量當(dāng)裂隙的隙寬和密度十分整齊和規(guī)則，滲透張量可用主滲透方向的系數(shù)表示：10m8m5m模擬區(qū)大小為10m×10m，生成裂隙網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域為8m×8m，選取測定滲透張量的區(qū)域為5m×5m，固定區(qū)域的中心點(diǎn)，逆時針旋轉(zhuǎn)矩形，每隔15°計算一次裂隙網(wǎng)絡(luò)的滲透系數(shù)

計算得到的最大滲透系數(shù)Kmax=1.33×10-6m/s，最小滲透系數(shù)Kmin=7.61×10-7m/s，方向角為45°，Kmax/Kmin=1.75。巖體滲透張量計算地下水是一種重要的地質(zhì)營力，它與巖體之間的相互作用，一方面改變著巖體的物理、化學(xué)及力學(xué)性質(zhì)，另一方面也改變著地下水自身物理、力學(xué)性質(zhì)及化學(xué)組分。地下水滲流對巖體產(chǎn)生三種作用：物理作用、化學(xué)作用和力學(xué)作用。潤滑作用。使不連續(xù)面上的摩阻力減小和作用在不連續(xù)面上的剪應(yīng)力效應(yīng)增強(qiáng)，誘發(fā)巖體沿不連續(xù)面剪切運(yùn)動。反映在力學(xué)上就是使巖體的摩擦角減小。軟化和泥化作用。表現(xiàn)在對巖體結(jié)構(gòu)面充填物的物理性狀改變上，從固態(tài)向液態(tài)的弱化作用。使巖體力學(xué)性能降低，內(nèi)聚力和摩擦角減小。物理作用地下水滲流對巖體力學(xué)性質(zhì)的影響離子作用。地下水與巖體之間的離子交換使得巖土體的結(jié)構(gòu)改變，從而影響巖土體的力學(xué)性質(zhì)。溶解作用和溶蝕作用。大氣降水帶入地下大量的酸性氣體，對碳酸鹽類巖石產(chǎn)生溶蝕作用。水化作用。水分子附著到巖石離子上，改變巖石微細(xì)觀結(jié)構(gòu)，減小巖土體的內(nèi)聚力，還有遇水膨脹作用，如膨脹土。水解作用。改變巖土體的PH值，使巖土體物質(zhì)發(fā)生改變，從而影響其力學(xué)性質(zhì)。化學(xué)作用地下水滲流對巖體力學(xué)性質(zhì)的影響力學(xué)作用地下水滲流對巖體力學(xué)性質(zhì)的影響主要通過空隙靜水壓力和空隙動水壓力作用對巖土體的力學(xué)性質(zhì)施加影響，前者減小本的有效應(yīng)力而降低巖體強(qiáng)度，使裂隙產(chǎn)生擴(kuò)容變形；后者對巖體產(chǎn)生切向推