破碎页岩渗透特性_马占国
泥浆在地层中的渗透特性试验研究
第 35 卷第 10 期 2014 年 10 月
15 s。
采用标准土壤筛筛分取来的砂土，以每一级筛 余作为一组地层，配制 5 组均一粒径的地层。试验时3， 地层的孔隙率均为 0.43，采用常水头渗透试验方法 测试地层的渗透系数 k。地层基本性质见表 2。
表 2 试验地层基本物理性质
Table 2 Basic physical properties of test soils
目前关于泥皮（在石油钻井工程中称泥饼，泥 水盾构工程中也称泥膜）形成及泥浆渗透问题的研 究，多是根据具体工程的需求开展的。马喜平等[6] 研究发现，随地层渗透性的增大，泥饼渗透性和厚 度增大；吴志均等[7]、周风山等[8]研究发现，泥浆 中固相颗粒的含量及粒度分布对泥饼强度和厚度影 响最大，调整颗粒粒径的分布可形成薄而致密的泥 饼。李建军等[9]针对粗粒土地基防渗墙中泥皮进行 研究，发现渗透压差越大，泥皮越致密，渗透性越 小，抵抗渗透破坏的能力越强。在泥水盾构工程泥 浆成膜的研究中，Watanabe 等[10]发现，随着泥浆密 度的增大，泥浆滤失量逐渐减小，泥浆的含砂量对 泥浆滤失量的减少起着至关重要的作用；Heinz[11] 的研究表明，粉土、砂土等的添加可以有效地减少 泥浆在地层中的渗透距离；Fritz[12]的试验表明，向 泥浆中加入砂、蛭石以及高分子聚合物等添加剂可 以满足泥浆在高渗透性地层中的成膜要求；韩晓瑞 等[13]研究发现，泥浆的漏斗黏度越大，形成泥膜越 薄越致密；Min 等[14]在渗透系数 10-4 m/s 的地层中 进行泥浆成膜试验，结果表明，泥浆黏粒含量越大， 形成泥膜的渗透系数越小，泥浆的黏粒含量是评价 泥浆质量的一个重要指标。
泥页岩致密储层渗透性与孔隙度关系研究
泥页岩致密储层渗透性与孔隙度关系研究泥页岩是一种具有特殊物性的沉积岩，在古生代水平运动最为激烈的地区，如中国泸州地区、美国白垩纪中部沿海地区等广泛分布。
泥页岩储层的刻画及资料解释一直是油气开发过程中一个难点问题，因此研究泥页岩储层渗透性与孔隙度的关系十分重要。
孔隙度是泥页岩储层的重要物性参数之一，它反映了储层中孔隙的占空比，可以描述储层的储集状况。
一般认为，泥页岩中的主要孔隙类型包括原生孔、浸蚀孔、微裂缝和有机质间孔。
其中，原生孔是泥页岩中典型的孔隙类型，孔径一般为0.1 ~ 1微米，在孔隙度估算中应注意正确识别它们的分布和形态特征。
浸蚀孔是泥页岩中次要的孔隙类型，主要形成于泥页岩与杂石、白云岩等岩性不同的边缘带，孔径一般在1 ~ 10微米之间。
微裂缝是泥页岩中的重要孔隙类型，一般在泥页岩受压作用后形成，有机质间孔是泥页岩中的一类孔隙，在有机质热解释放的时候会发生膨胀，并形成孔隙。
孔隙度的影响因素包括原生孔、浸蚀孔、微裂缝和有机质间孔的分布、形态及物性参数等。
一般认为，泥页岩孔隙度与储层成岩作用、沥青质类型、有机质含量等有关。
储层成岩作用是影响泥页岩孔隙度的重要因素之一，泥页岩在史前长期的成岩作用过程中，随着压实度的增加，孔隙度逐渐减小。
同时，沥青质类型以及有机质含量也是影响孔隙度的重要因素之一，一般来说，有机质含量越高，孔隙度越大。
渗透性是泥页岩储层另一个非常重要的物性参数，它反映了岩石的渗透性能和流体运移特征。
一般来说，泥页岩储层中的渗透性主要由两种类型的通道贡献，即孔隙通道和裂缝通道。
其中孔隙通道主要包括原生孔、浸蚀孔、有机质间孔等，裂缝通道则是泥页岩储层中形成的又一重要渗透通道。
裂缝具有无规则、不连续性强等特点，其孔隙度往往很小，但渗透能力却很强。
综合上述来看，从孔隙度和渗透性的角度看，泥页岩储层中孔隙度和渗透性存在着密不可分的关系。
一般来说，孔隙度越大，渗透性也越好，但这种关系并不是简单的线性关系，而是受到多种因素的影响。
马圈子东营组控砂开采方式研究及应用效果分析
马圈子东营组控砂开采方式研究及应用效果分析马圈子东营组由于地层出砂严重，造成地层松垮，致使套管错断，油井报废；情况稍好的也使油层砂埋，砂卡泵筒，不得不频繁检泵。
针对此问题，开展防砂、治砂的专题研究，寻找解决办法，提升该块开发生产水平。
标签：地层出砂；防砂；射孔防砂1 前言马圈子东营组由于地层出砂严重，造成地层松垮，致使套管错断，油井报废；情况稍好的也使油层砂埋，砂卡泵筒，不得不频繁检泵。
针对此问题，开展防砂、治砂的专题研究，寻找解决办法，提升该块开发生产水平。
2 区块概况马圈子东营组油藏由于油层埋藏浅、成岩作用差，造成地层易出砂。
油藏类型为岩性构造油气藏，岩性以粉砂岩、泥质粉砂岩为主，粒度中值0.07mm，胶结类型以接触式、孔隙式胶结为主，粘土矿物以蒙脱石伊利石为主，泥质含量平均14.3%，油层物性差，渗透率平均为121×10-3μm2。
3 控砂开采方式针对该块储层特征及开发过程中出现的问题，为改善断块开发效果，把控砂方案作为重点研究内容。
主要从射孔方式抑砂和开发方式选择方面进行研究。
3.1 射孔方式抑砂3.1.1 工艺原理复合射孔防砂技术是利用复合射孔弹在对套管射孔的过程中，将射孔与防砂作业同时完成。
复合射孔弹内装有防砂材料，当聚能射孔弹起爆后，形成的高温、高压射流穿透套管在油层中射孔，形成射孔技术要求的孔眼形状。
由于射流速度很高，经过的周围就形成一个负压区。
聚能射孔弹起爆瞬间，点燃射孔弹中主装药，其爆炸产物迅速膨胀，使射孔枪内部压力急剧升高，将防砂材料从枪管的射孔孔眼中推出，以不規则状交织压实并固定于打出的地层孔道中，形成一个防砂的遮挡层，完成防砂过程，射孔防砂工艺原理及防砂材料充填。
3.1.2 防砂原理复合射孔防砂作业的特点是在射孔的同时完成防砂作业，虽然整个作业是在极短的时间内完成的（大约10ms左右），但通过研究发现它的工作过程实际是由4部分组成：①射孔弹射孔，即在油层中射出理想的孔道；②火药点火在孔道中形成高压，压开孔道压实层、污染层，在井筒与油层之间建立畅通的渠道，即清堵、压裂；③防砂材料在助推火药的作用下进入射孔弹打出的孔道，在油层中形成防砂塞；④火药燃烧完毕，井筒及孔道，内压力降低，油层回填孔道收缩，将防砂塞压实，并完成防砂塞与油层之间的胶结固定。
渗透变形破坏典型事例及其防治
渗透变形破坏典型事例及其防治岩土体在地下水渗透力（动水压力）的作用下，部分颗粒或整体发生移动，引起岩土体的变形和破坏的作用和现象。
表现为鼓胀、浮动、断裂、泉眼、沙浮、土体翻动等。
渗透水流作用于岩土上的力称为渗透水压或动水压力，只要有渗流存在就存在这种压力，当此力达到一定大小时，岩土中的某颗粒就会被渗透水流携带和搬运，从而引起沿岩土的结构变松，强度降低，甚至整体发生破坏。
主要破坏形式有管涌、流沙、潜蚀等。
破坏对象主要有土坝、地基、隧道等，下面分类叙述。
1、土坝失事主要有渗透变形、滑坡和开裂，其中渗透变形是主要的。
据统计，渗透变形所造成的土坝失事占总失事土坝的百分比：我国为29%。
美国为39%，日本为44%，瑞典为40%，西班牙为40%。
渗流控制包括控制渗流坡降或渗流流速、下游剩余水头和渗流流量。
渗流控制既要防渗也要排渗。
水平防渗措施，以往有利用坝前天然的相对不透水层作为铺盖的，现多采用人工铺盖。
垂直防渗措施。
以往多采用开挖截水槽回填粘土或多排帷幕灌浆。
80年代以来发展了一些新的垂直防渗措施。
包括劈裂灌浆。
高压定向喷射灌浆，土工织物的应用。
坝基岩溶投反滤材料灌浆，冲抓套井防渗墙，倒挂井防渗墙和射水造孔混凝土墙等。
例如1979年5日垮坝失事的东榆林水库，垮坝使受灾面积5万多亩．经过坝基渗流稳定分析．坝基出逸坡降在最低位时也太于允许渗透坡降，说明存在坝基渗透变形问题．坝基采用塑膜防渗后水库可投入高蓄位运行，且坝基出逸坡降均小于或接近允许值，解决了坝基渗透变形问题。
采用单层聚氯乙烯塑膜，其厚度约0.2 mm．塑膜铺设选用搭接法和埋八法。
用热压电辑处理，搭接宽度为10——20 cm 预留伸缩缝长度匀塑膜长的3～5cm，保护层厚度大于冻土层厚度，取1.5m．接触层(细土)厚度10cm．塑膜通过热沥青贴接法与混凝土建筑枷衔接，除用1.5 m厚砂壤土覆盖外，还以干砌石，砂砾料垫层睬护。
2、软土地基中深基坑开挖过程中易于出现的流土、管涌和突涌等渗透变形问题。
页岩宏观破裂模式与微观破裂机理
（ １ ． Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆＰ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ ， Ｑｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ２ ６ ６ ５ ８ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｇ ｅ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｆ Ｇｕ ｏ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｏ ｆＳ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ５ １ ０ ６ ４ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ３ ． Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｆ ｏ Ｇｅ ｏ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｆ ｏ Ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｂ ｅ ｏ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ４ ． Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｆＳ ｏ ｈ ａ ｌ ｅ Ｏｉ ｌ ＆Ｇ ａ ｓ Ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｆ ｏ Ｇｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｂ ｅ ｊ ｉ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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采动覆岩承载结构与渗透特性演化分析
采动覆岩承载结构与渗透特性演化分析赵维国;王世超;王维华;李宏艳【期刊名称】《煤矿开采》【年(卷),期】2014(019)002【摘要】上覆岩体渗透特性演化规律的研究对瓦斯卸压抽采具有重要应用价值,以天地王坡矿为研究背景,通过实验室相似模拟实验,获得测点气体流量数据,建立了覆岩应力与渗透率之间定量关系,利用FLAC3D软件内置fish语言采用顺序耦合方式模拟和分析采动覆岩渗透率演化规律,得出上覆岩体在不同开采阶段,由于承载结构的不同,覆岩所具有的渗透特性不同.通过数值试验得到采动覆岩的力学承载结构由梁结构-拱上梁结构组成,岩梁结构控制的渗透特性规律整体表现为漏斗状,由下至上,由外侧至内侧,渗透特性的减弱程度逐渐淡化;拱上梁结构随工作面推进呈整体向上发展到趋于稳定再周期性向推进方向前移的特性.【总页数】4页(P5-8)【作者】赵维国;王世超;王维华;李宏艳【作者单位】黑龙江龙煤集团双鸭山分公司,黑龙江双鸭山155100;煤炭科学研究总院,北京100013;煤炭科学研究总院矿山安全技术研究分院,北京100013;煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院),北京100013;煤炭科学研究总院矿山安全技术研究分院,北京100013;煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院),北京100013【正文语种】中文【中图分类】TD712.51【相关文献】1.充分采动阶段覆岩多层空间结构支承压力研究 [J], 史红;姜福兴2.采动软弱覆岩结构下断层对覆岩破坏规律影响研究 [J], 刘磊;赵德深3.红层与煤系复合结构覆岩采动破坏分析及其应用 [J], 张改玲;董青红;隋旺华;陈德俊;王连奎;赵庆杰4.典型关键层结构下覆岩采动应力分布规律研究 [J], 张少华; 张玉臣; 刘一鸣5.巷道覆岩关键岩梁与预应力承载结构力学效应 [J], 许兴亮;张农;李桂臣;高明仕;郑西贵因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
破碎泥岩渗透特性试验研究
破碎泥岩渗透特性试验研究张天军;任金虎;陈占清;崔巍;于胜红【摘要】流体在破碎泥岩中的渗透是影响保水开采和预防采空区灾害的重要因素之一,且其力学行为表现为应力场、渗流场、裂隙场多场相互作用的流-固耦合特征.利用研发的渗透试验装置,在DDL600电子万能试验机上进行了破碎泥岩压实过程中的渗透特性测定,并分析了有效应力与渗流速度关系、不同粒径泥岩在不同孔隙度下的渗透率和非Darcy流β因子.研究表明,流体在破碎泥岩中的渗流呈现非Darcy流特性,随渗流速度增加,压力梯度减小的幅度增加;渗流速度随液体压力增加而增大,且有效应力与渗流速度曲线可用线性关系式拟合;不同粒径的泥岩,随孔隙度增大,渗透率呈现不同的变化趋势,其渗流的非Darcy流β因子随孔隙度增大呈现减小趋势,粒径越小,减小趋势越明显.【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(033)004【总页数】6页(P426-431)【关键词】破碎泥岩;渗透特性;有效应力;孔隙度;压力梯度【作者】张天军;任金虎;陈占清;崔巍;于胜红【作者单位】西安科技大学理学院,西安710054;西安科技大学理学院,西安710054;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221008;中国矿业大学力学与建筑工程学院,江苏徐州221008;西安科技大学理学院,西安710054;西安科技大学理学院,西安710054【正文语种】中文【中图分类】TD3150 引言自2000年国家自然科学基金委员会工程与材料学部和数理学部联合在中国矿业大学召开“煤矿瓦斯安全”学术研讨会［1］以来，破碎岩石的渗透特性试验研究得到了飞速发展.地下水位能否恢复决定于是否有软弱岩层重新压实后裂隙闭合情况，这种软弱岩层一般指泥岩或页岩［2］，因此，研究泥岩的渗透特性对保水开采和地下采空区灾害预防具有重要意义.破碎岩石的渗透特性由岩石的孔隙结构决定.孔隙结构受围压、液体压力和固体变形等因素共同影响，而孔隙度的变化又会引起岩体应力场和渗流场的变化.因此，渗透特性参量(渗透率、非Darcy流β因子和加速度系数)的测试是研究采动岩体流固耦合问题［3］的前提.破碎岩体颗粒形状各异、颗粒直径分布不均匀，并且在轴向压力作用下颗粒的破碎程度存在很大差异，因此，破碎岩石的渗透性参量离散性极为显著，破碎岩石的渗透性参量变化表现出不同特征［4-7］.在现有文献中，破碎岩石在渗透特性测试过程中主要采用载荷控制和孔隙度控制两种方法.在载荷控制的渗透试验中，岩样的轴向总应力保持不变，而有效应力随渗透压力波动，同时孔隙度也随时间变化.在孔隙度控制的渗透试验中，岩样轴向总应力和有效应力均随时间变化.刘卫群、马占国等利用载荷控制的方法测试了不同轴向载荷条件下不同岩性、不同粒径的破碎岩石渗透特性［2，8-10］.黄先伍、李顺才、黄伟等利用孔隙度控制的方法测试了破碎岩石的渗透特性［11-13］.这些文献尚未考虑渗透过程中有效应力的变化，也未分析有效应力对岩样渗透性参量的影响.1 破碎岩样渗透试验原理本文利用一套由液压泵、溢流阀、压力表、换向阀、渗透仪以及DDL600电子万能试验机等构成的破碎岩石渗透试验系统［14］(图1)，采用孔隙度控制的方法研究破碎泥岩渗透特性.运用控制压力梯度Gp的稳态渗透法测定渗流速度V，绘出V-Gp散点图，然后利用二次多项式拟合得到渗透率和非Darcy流β因子.1.1 岩样孔隙度、有效应力计算由孔隙度定义得破碎岩样的孔隙度为式中:为岩样破碎后的体积;Vr为岩样破碎前的体积.奥地利K·泰尔扎吉(又译太沙基)于1925年提出有效应力原理式中:σe为有效应力;σ为总应力;σw为孔隙压力.取渗透岩样的平均有效应力作为破碎泥岩渗透时的有效应力.总应力σ=F/A，其中F为轴压，A为破碎岩石的横截面积，孔隙压力呈线性分布，所以取等效孔隙压力σw为渗透仪上下端压力的平均值(p2+p1)/2，即σw=p1/2，(p2=0)时，渗透岩样的重力也呈线性分布，则式(2)可变换为式中:m为破碎岩样的质量.1.2 岩样渗流速度、压力梯度计算渗流速度计算公式为式中:Q通过岩样的流量;dp为活塞直径.忽略渗透仪中透水板和毛毡垫造成的压力损失，压力梯度为式中:p1渗透仪下端的压力;p2为渗透仪上端的压力;h为岩样高度.因渗透仪上端连通大气，p2=0，忽略管路损失，则渗透仪下端的压力p1等于溢流阀输出压力.1.3 渗透率和非Darcy流β因子计算依式(4)和式(5)，得渗流速度Vi(i=1，2，3，4)及对应的压力梯度(i=1，2，3，4)，然后以 Vi和为横纵坐标绘线性式图和二次多项式图.线性拟合得Darcy流的渗透率kD，二次多项式拟合的趋势线方程一次项系数为－μ/k，二次项系数为－ρβ，其中，ρ为液体质量密度，μ为动力黏度，由渗透液体(本实验采用液压油)本身属性得ρ=874 kg/m3，μ =1.96 ×10 －2Pa·s.2 试验方法2.1 试验准备试验先测量泥岩的密度ρr，测试结果为ρr=2 506.5 kg/m3.然后将岩样破碎，用网孔直径分别为 2.5，5，10，13 mm 的筛将不同粒径区间的岩样分离.将不同粒径区间的破碎岩样分别编号，即岩样1粒径0～2.5 mm，岩样2粒径2.5～5 mm，岩样3粒径5～10 mm，岩样4粒径10～13 mm，岩样5 粒径0 ～13 mm(岩样1，2，3，4 按1∶1∶1∶1 的质量比混合).2.2 孔隙度控制测岩样渗透特性试验先称取某一种粒径岩样质量为m的样品，将样品用液体冲洗使其初步饱和，再将样品装入缸筒内，装配好渗透仪，依据图1连接好管路.在DDL600电子万能试验机上加较小的初始载荷［15］，使加载压头与活塞接触，测量此时的活塞露出缸筒部分的高度H1，然后开启液压泵，使岩样充分饱和.按设定加载速度施加轴向位移S(本文设定5 级，分别为 4，8，10，12，14 mm)，保持该轴向位移不变，利用溢流阀调节液体压力到设定的4 级压力(0.5，1.0，1.5，2.0 MPa)，测定每级压力所对应的流量Q和岩样所受压力F，然后将压头加压到设定的下一级位移，直到完成5级轴向位移后，换样品，进行下一样品的渗透试验.3 试验结果与分析3.1 单一粒径岩样渗透性以岩样3(粒径5～10 mm)为例，绘制渗流速度-压力梯度的线性式图和二次多项式图，并且给出其相关系数R2(图2)，由此可得每级位移所对应的渗透率k和非Darcy流β因子［16］(表1).表1 粒径为5～10 mm泥岩的渗透特性参数Tab.1 Size of 5 ～10 mm shale permeability parameters?将表1中的有效应力σe建立关于渗流速度V的曲线、各个孔隙度下渗流特性参量(渗透率k和非Darcy流β因子)建立关于孔隙度φ的曲线，见图3，图4和图5.3.2 粒径对渗透性参量影响对每种粒径的岩样进行渗透试验，得到1组渗透率-孔隙度曲线和非Darcy流β因子-孔隙度曲线，见图6和图7.4 试验现象与分析(1)试验过程中，每加载一级位移后，渗透速度变化很大，经过一定时间才趋于平稳.这是由于破碎泥岩在轴向压力作用下，孔隙及裂隙随时间发生变化，必须经过一定时间才能达到稳定;表1中，轴向位移为14 mm时，渗透率略有增大.这是因为当轴向位移为14 mm时，轴向压应力非常大，致使破碎岩石进一步破碎，从而使裂隙扩展和贯通，出现了渗透率略微增大现象.(2)由图2可知，每一级孔隙度的二项式曲线较线性拟合的相关系数R2均大，且随着孔隙度φ的减小二项式曲线的相关系数R2增大，最大可达0.97.这说明破碎泥岩的渗流呈现非Darcy流特性，且孔隙度φ越小现象越明显;渗流速度-压力梯度二项式曲线表现为凸函数性质，且随着渗流速度V的增大，压力梯度Gp呈现减小趋势(其一阶导函数是减函数).表明随渗流速度V增加，压力梯度 Gp减小的幅度在增加，即(其中，V＞2 V1＞V0).经过其它粒径的二项式拟合，发现同样存在以上两个现象.(3)溢流阀调节的液体压力越大时，渗透越快，渗流速度V越大.这是因为液体压力越大，由式(2)，岩样的有效应力σe越大，且在不同孔隙度φ下，有效应力σe关于渗流速度V的曲线(图3)均呈现上升趋势，即有效应力σe越大，渗流速度V越大.有效应力σe与渗流速度V曲线(图3)可用线性关系拟合，表2给出了其相应的拟合关系和相关系数.(4)如图4和图5所示，随着轴向位移S的增加，孔隙度φ减小，渗透率k整体呈现减小趋势，而非Darcy流β因子增加，且在孔隙度φ较小(φ＜0.4)时，渗透率k变化较小，且略有上升，而非Darcy流β因子变化很大.这是因为孔隙度φ较小时，流量Q很小，渗透速度V也很小，导致其变化幅度相对较小，而非Darcy流β因子在孔隙度φ较小时变化很大，这表明小孔隙度φ的破碎泥岩的渗流特性呈现非Darcy流特性更明显.(5)由图6可知，在研究的5种粒径泥岩中，当粒径较大(5～10 mm和10～13 mm)时，随着孔隙度φ增大，渗透率k基本呈现增长趋势，而当粒径较小(0～2.5mm 和2.5～5 mm)时，随着孔隙度φ增大，渗透率k波动较大.这是由于加载过程中，随着孔隙结构的调整，颗粒棱角的破坏造成了孔隙通道的复杂性、不确定性［12］，粒径越小复杂性和不确定性越大.(6)由图7可知，不同粒径泥岩的非Darcy流β因子随孔隙度φ增大均呈现减小趋势，且粒径越小变化趋势越明显，同时，4种粒径级配的岩样变化趋势也相当明显(仅次于最小粒径)，这是因为相等质量的破碎岩样粒径越小，排列组合的孔隙度φ越小［17］，且小孔隙度呈现非Darcy流特性明显，导致非Darcy流β因子趋势变化明显.(7)通过试验得破碎泥岩渗透率的量级为10－15～10－14m2，非 Darcy流β 因子量级为 1013～1016m－1.表2 有效应力-渗流速度曲线的拟合关系Tab.2 Fitting relationship between effective stress and seepagevelocity curve?5 结语试验通过控制轴向位移和液体压力，测试了破碎泥岩渗透特性参量，得到了孔隙度-渗透率曲线和孔隙度-非Darcy流β因子曲线.分析了粒径对渗透率和非Darcy流β因子的影响.通过研究得到以下结论.(1)破碎泥岩的渗流特性呈现非Darcy流特性，且随渗流速度V增加，压力梯度Gp减小的幅度在增加.(2)液体压力越大，渗流速度V越大，且有效应力σe与渗流速度V可用线性关系式拟合.(3)不同粒径的泥岩，随孔隙度φ增大，渗透率k呈现不同的变化趋势.当粒径较大(＞5 mm)时，随着孔隙度φ增大，渗透率k基本呈现增长趋势;当粒径级配和较小(＜5 mm)时，随着孔隙度φ增大，渗透率k波动较大.(4)不同粒径泥岩的非Darcy流β因子随孔隙度φ增大均呈现减小趋势，粒径越小变化趋势越明显，且粒径级配的岩样变化趋势也相当明显.参考文献:［1］周世宁，鲜学福，朱旺喜.煤矿瓦斯灾害防治理论战略研讨［M］.徐州:中国矿业大学出版社，2001.［2］马占国，缪协兴，李兴华，等.破碎页岩渗透特性［J］.采矿与安全工程学报，2007，24(3):260-264.［3］李顺才，陈占清，缪协兴，等.破碎岩体流固耦合渗流的分岔［J］.煤炭学报，2008，33(7):754-759.［4］李树刚，徐精彩.软煤样渗透特性的电液伺服试验研究［J］.岩土工程学报，2001，23(1):68-70.［5］李树刚，钱鸣高，石平五.煤样全应力应变过程中的渗透系数-应变方程［J］.煤田地质与勘探，2001，29(1):22-24.［6］杜春志，刘卫群，贺耀龙，等.破碎岩体压实渗透非稳态规律的试验研究［J］.矿山压力与顶板管理，2004(1):109-111.［7］李树刚，张天军，陈占清，等.高瓦斯煤的渗透性试验［J］.煤田地质与勘探，2008，36(4):8-11.［8］刘卫群，缪协兴，陈占清.破碎岩石渗透性的试验测定方法［J］.实验力学，2003，18(1):57-61.［9］ MA ZHANGUO，MIAO XIEXING，ZHANG FAN，et al.Experimental Study into Permeability of Broken Mudstone［J］.Journal of China University of Mining 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坝基挤压破碎带钻孔高压渗透变形试验研究
坝基挤压破碎带钻孔高压渗透变形试验研究发表时间：2009-11-20T14:43:19.077Z 来源：《企业技术开发》2009年第8期供稿作者：翦波1，2，张家生2[导读] 某大型水电工程重力坝坝基发育规模较大的挤压破碎带翦波1，2，张家生2（1.中国水电顾问集团中南勘测设计研究院，湖南长沙 410014；2.中南大学土木建筑学院，湖南长沙 410083）作者简介：翦波，男，高级工程师。
摘要：某大型水电工程重力坝坝基发育规模较大的挤压破碎带，受构造挤压作用而较破碎，主要工程性状类似于软弱夹层。
由于破碎岩体物质组成及后期变化的随机性，室内小尺度渗透试验代表性往往不强。
现场原位试验涉及的岩体范围较大，在一定程度上模拟了岩体的实际工作状态，可为工程处理设计提供较真实可靠的参数。
本次试验研究正是采用现场大尺度的钻孔高压渗透变形试验对挤压破碎带岩体的透水性及渗透变形特性进行了研究，试验现象表明管涌是挤压破碎带渗透变形的主要形式，并在综合分析试验数据和试验现象的基础上提出了水力坡降特征值。
关键词：挤压破碎带；渗透变形；临界；极限；水力坡降中图分类号：TV543高坝的坝基岩体，历尽多次构造运动，岩体中总会存在隐裂隙、节理或成岩过程中形成的软弱岩体。
在高水头的作用下，软弱岩体可能产生裂隙张开扩展，内部物质可能发生移动冲蚀，从而改变岩体原始状态下的渗透性能。
在低水头下不透水的岩体，在高压作用下往往透水甚至是变形破坏，特别是在高压作用下，岩体会发生部分的塑性变形。
另一方面，软弱结构面往往具有较强的蠕变性能，在水荷载的长期作用下，其发生渗透变形的临界水力坡降会逐渐减小。
在软弱岩体渗透特性的研究方面，室内小尺度试验代表性往往不强，原位试验是通常采用的主要研究手段。
钻孔压水试验是一种在钻孔中进行的原位渗透试验，其主要目的是测定岩体的透水性，为评价岩体的渗透性能和防渗措施提供基本资料[1]。
可以定性地了解地下不同部位岩体相对渗透性和裂隙发育程度，为评定岩层的完整性和透水程度、论证水工建筑物地基和库区岩层的渗透情况、地下洞室围岩稳定性以及制定相应防渗处理措施的依据之一[2]。