8.4地下水在巖體中的滲流規(guī)38課件講解

巖體的水力學性質是指巖體的滲透特性及在滲流作用下所表現出來的力學性質。8.4地下水在巖體中的滲流規(guī)律巖體滲流的特點取決于巖體結構面和巖塊的性質；巖體滲流以裂隙導水，微裂隙和巖石孔隙儲水為特色；巖體的裂隙網絡滲流具有定向性；巖體一般可以看成非連續(xù)介質（對于密集裂隙可以看成等校連續(xù)介質）巖體的滲流具有非均質性和各向異性；一般符合達西定律；受到應力場的影響顯著；在裂隙交叉處具有“偏流效應”，偏向寬大裂隙的一側；巖體空隙是地下水賦存場所和運移通道，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。定義多孔介質質點為包含在多孔介質的表征性體積單元（REV，Representativeelementvolume）內的所有流體質點與固體顆粒的總和。由連續(xù)分布的多孔介質點組成的介質稱為多孔連續(xù)介質。

巖體空隙的結構類型多孔連續(xù)介質由裂隙（節(jié)理、斷層等）和其間的孔隙巖塊構成的空隙結構，裂隙導水（滲流具有定向性），孔隙巖塊儲水（滲流具有均質各向同性），這種含水介質稱為雙重介質。根據巖體結構面的連續(xù)性，可將巖體劃分為連續(xù)介質、等效連續(xù)介質和非連續(xù)介質（包括裂隙網絡介質和雙重介質）

巖體空隙的結構類型雙重介質由裂隙（如節(jié)理、斷層等）個體在空間上相互交叉形成的網絡狀空隙結構，這種含水介質稱為裂隙網絡介質。又為連通裂隙網絡和非連通裂隙網絡。裂隙網絡介質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，其定量指標可用滲透率、滲透系數、滲透率張量和滲透系數張量描述。（1）（3）（2）巖體的滲透率是表征巖體介質特征的函數，它描述了巖體介質的一種平均性質，表示巖體介質傳導流體的能力。巖體的滲透系數。也稱為水力傳導系數，是巖體介質特征和流體特征的函數。它描述了巖體介質和流體介質的一種平均性質。巖體的滲流問題滲透率滲透系數單裂隙介質的滲透率k(σ)為巖體在應力為σ時的滲透率；d為巖體顆粒的有效粒徑；c為比例常數；K(σ)為滲透系數；u為粘滯系數；各向同性介質的滲透性由于巖體介質具有非均質各向異性，只用一個滲透系數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表示：10m8m5m模擬區(qū)大小為10m×10m，生成裂隙網絡的區(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，逆時針旋轉矩形，每隔15°計算一次裂隙網絡的滲透系數

計算得到的最大滲透系數Kmax=1.33×10-6m/s，最小滲透系數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、化學及力學性質，另一方面也改變著地下水自身物理、力學性質及化學組分。地下水滲流對巖體產生三種作用：物理作用、化學作用和力學作用。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)面上的剪應力效應增強，誘發(fā)巖體沿不連續(xù)面剪切運動。反映在力學上就是使巖體的摩擦角減小。軟化和泥化作用。表現在對巖體結構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。使巖體力學性能降低，內聚力和摩擦角減小。物理作用地下水滲流對巖體力學性質的影響離子作用。地下水與巖體之間的離子交換使得巖土體的結構改變，從而影響巖土體的力學性質。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，改變巖石微細觀結構，減小巖土體的內聚力，還有遇水膨脹作用，如膨脹土。水解作用。改變巖土體的PH值，使巖土體物質發(fā)生改變，從而影響其力學性質?；瘜W作用地下水滲流對巖體力學性質的影響力學作用地下水滲流對巖體力學性質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性質施加影響，前者減小本的有效應力而降低巖體強度，使裂隙產生擴容變形；后者對巖體產生切向推