剪应力作用下岩体裂隙渗流特性研究
《2024年裂隙岩体渗流—损伤—断裂耦合理论及应用研究》范文
《裂隙岩体渗流—损伤—断裂耦合理论及应用研究》篇一裂隙岩体渗流-损伤-断裂耦合理论及应用研究一、引言在地球科学与工程领域，裂隙岩体的渗流、损伤和断裂问题一直是研究的热点。
岩体的力学行为和渗流特性直接关系到资源开发、地下工程建设以及地质灾害的防控等多个方面。
随着科学技术的发展，人们逐渐认识到岩体中渗流、损伤与断裂之间存在着紧密的耦合关系。
因此，对裂隙岩体渗流-损伤-断裂耦合理论及其应用的研究，具有重要的理论价值和现实意义。
二、裂隙岩体渗流理论在岩体工程中，渗流问题是最基本且关键的问题之一。
裂隙岩体的渗流过程受多种因素影响，包括岩体的孔隙结构、裂隙分布、渗透性等。
渗流理论的研究主要集中在渗流场与应力场的耦合分析上，探讨不同裂隙类型、大小、方向对岩体渗透性的影响，进而预测和控制地下水流运动。
三、损伤力学在岩体工程中的应用损伤力学是研究材料或结构在受力过程中内部损伤演化规律的科学。
在岩体工程中，损伤主要表现为岩体内部微裂纹的萌生、扩展和贯通。
通过对岩体损伤的定量描述，可以更好地理解岩体的力学行为和变形特性。
此外，损伤力学还可用于评估岩体的强度和稳定性，为地下工程的设计和施工提供依据。
四、裂隙岩体断裂理论断裂是岩体破坏的主要形式之一，其发生与岩体的材料性质、结构特征以及外部荷载密切相关。
裂隙岩体的断裂理论主要研究断裂的起因、过程和结果，以及断裂过程中能量的传递和分配。
通过断裂理论的分析，可以预测和控制岩体的破坏模式和破坏程度，为资源开发和地质灾害防控提供科学依据。
五、裂隙岩体渗流-损伤-断裂耦合理论渗流、损伤和断裂三者之间存在着密切的耦合关系。
在外部荷载作用下，岩体内部的裂隙会发生变化，导致渗流场的变化；而渗流的改变又会影响到岩体的应力分布和损伤演化；当损伤累积到一定程度时，可能导致岩体的断裂。
因此，建立裂隙岩体渗流-损伤-断裂耦合理论，对于全面理解岩体的力学行为和渗流特性具有重要意义。
六、应用研究1. 资源开发：在矿产资源开发、地下水开采等领域，通过应用裂隙岩体渗流-损伤-断裂耦合理论，可以更好地预测和控制资源开采过程中的渗流场变化和岩体破坏模式，提高资源开采的效率和安全性。
《2024年裂隙岩体渗流—损伤—断裂耦合理论及应用研究》范文
《裂隙岩体渗流—损伤—断裂耦合理论及应用研究》篇一一、引言随着工程建设的不断深入，岩体工程中的渗流、损伤和断裂问题日益突出，特别是在裂隙岩体中，这些问题更是成为了研究的热点。
裂隙岩体因其特有的地质构造和物理特性，使得其渗流、损伤和断裂行为具有显著的复杂性和特殊性。
因此，研究裂隙岩体渗流—损伤—断裂的耦合理论，不仅有助于理解岩体的力学行为，也有助于指导实际工程的设计和施工。
二、裂隙岩体渗流理论渗流是岩体中流体运动的一种基本现象，尤其在裂隙岩体中，流体的运动规律直接影响到岩体的稳定性和力学行为。
裂隙岩体渗流理论主要研究的是流体在裂隙中的流动规律，包括流体的物理性质、裂隙的几何特征以及流体的运动方程等。
目前，常见的裂隙岩体渗流理论有达西定律、非达西定律等。
三、损伤理论在裂隙岩体中的应用损伤是指材料或结构在受力或环境作用下，其内部产生微观或宏观的缺陷，导致材料或结构的性能降低。
在裂隙岩体中，损伤主要表现为岩体的强度降低、变形增大等。
损伤理论在裂隙岩体中的应用主要表现在以下几个方面：一是通过研究损伤的演化规律，预测岩体的长期强度和稳定性；二是通过建立损伤本构模型，描述岩体的力学行为；三是通过分析损伤与渗流、断裂的耦合关系，揭示岩体的破坏机制。
四、断裂理论及在裂隙岩体中的应用断裂是岩体的一种基本破坏形式，也是工程中需要重点关注的问题。
在裂隙岩体中，断裂不仅与岩体的强度和稳定性有关，还与流体的运动和渗流有关。
断裂理论主要研究的是材料或结构的断裂过程和断裂机制，包括裂纹的扩展、能量释放等。
在裂隙岩体中，断裂理论的应用主要包括以下几个方面：一是通过分析裂纹的扩展规律，预测岩体的破坏模式；二是通过建立断裂力学模型，描述裂纹的扩展过程；三是通过研究断裂与渗流、损伤的耦合关系，揭示岩体的破坏机理。
五、裂隙岩体渗流—损伤—断裂耦合理论及应用裂隙岩体渗流—损伤—断裂耦合理论是指综合考虑渗流、损伤和断裂对岩体稳定性和力学行为的影响的理论。
裂隙岩体渗流应力耦合状态下裂纹扩展机制及其模型研究
此外，裂隙岩体应力-损伤-渗流耦合理论还可以应用于岩体环境保护和灾害防 治等领域。例如，在核废料处理中，该理论可以帮助评估岩体的长期稳定性； 在地质灾害防治中，该理论可以预测和控制岩体的变形和破坏行为。
总结与展望
本次演示对裂隙岩体应力-损伤-渗流耦合理论进行了详细的介绍、分析和应用。 通过理论分析、实验研究和工程应用，验证了该理论在裂隙岩体研究中的重要 性和有效性。该理论的应用有助于深入了解裂隙岩体的力学和渗流特性，为相 关领域的工程实践提供有益的参考。
二、多重裂隙网络模型
多重裂隙网络模型是一种新的数值模型，它考虑了岩体内部复杂的裂隙网络和 多孔介质性质。这个模型通过建立一个细致的裂隙网络，模拟了岩体内部应力 场和渗流场的交互作用。
首先，该模型基于真实的岩体结构，通过图像处理和计算机视觉技术，从实验 或实际工程中获取的岩体图像中提取出裂隙网络。然后，通过有限元方法，该 模型能够在数值模拟中反映这些裂隙的真实分布和性质。
研究方法
本次演示采用实验研究和数值模拟相结合的方法，对裂隙岩体在渗流应力耦合 状态下的裂纹扩展机制进行探讨。首先，设计一组室内实验，制备具有不同裂 缝特征的裂隙岩体试件，通过对其加卸载和渗流监测，研究其应力应变关系和 裂缝扩展特征。然后，利用数值模拟方法，建立裂隙岩体三维模型，模拟其在 渗流应力作用下的行为，对实验结果进行验证和分析。
实验结果与分析
通过实验研究，发现裂隙岩体在渗流应力耦合作用下，其裂缝扩展具有以下特 征：首先，裂缝扩展方向与渗流方向一致；其次，裂缝扩展速率与渗流应力成 正比；最后，裂缝扩展过程中伴随着渗流速率的增加。
模型建立与验证
基于实验结果，本次演示提出一个裂纹扩展的数学模型。该模型考虑了渗流应 力、裂缝面粗糙度和岩石弹性模量等因素，能够描述裂纹扩展的方向、速率以 及渗流速率的变化。通过将该模型应用于数值模拟，发现模拟结果与实验结果 基本一致，从而验证了模型的准确性和实用性。
裂隙岩体渗流研究综述
裂隙岩体渗流研究综述作者：刘权逸纪率泽高鑫郑国胜来源：《科技创新导报》 2014年第12期刘权逸纪率泽高鑫郑国胜(中国矿业大学资源学院江苏徐州 221116)摘要：裂隙岩体渗流对于边坡、地下工程及基础岩土体的承载能力有显著地制约作用。
该文简要综述了现有研究对岩体裂隙模型的分类、渗透参数的研究以及裂隙岩体的实验理论分析。
并对裂隙岩体渗流研究进行了展望，为今后裂隙岩体渗流研究提供了有益的方向。
关键词：裂隙岩体渗流模型物试实验研究展望中图分类号：TU43 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2014)04(c)-0006-01目前，完整岩石的研究已趋于成熟，破碎岩体渗流试验也取得了大量成果：刘卫群、刘玉庆、缪协兴、李顺才等人均作了大量的试验与理论分析工作。
经典渗流理论以连续介质假定为基础，经过长时间的研究已较为成熟和完善，但岩体渗流则有其特殊性和复杂性，岩体是由裂隙切割的岩块所构成的实体，岩块的渗透性一般很微弱,裂隙则是岩体中渗流的通道，因此，岩体渗流实质上是裂隙网络渗流问题。
开始时人们对岩体渗流处理仍仿照土体的渗流，由于对裂隙岩体中渗流规律认识不足，而导致工程失事的著名例子包括1959年法国Malpasset拱坝溃坝和1963年意大利Vajiont拱坝库水位上升引起的大型滑坡宋晓晨。
这两起事件均造成大量人员伤亡，是人们开始将目光放到裂隙岩体的渗流特性上。
1 岩体裂隙模型分类自20世纪90年代至今，已有多人对裂隙模型进行了归纳分类。
陈洪凯将模型分为等效非连续介质模型、等效连续介质模型和孔隙-裂隙双重连续介质模型，由于研究时间较早故没有对模型有更全面的概括。
之后王媛则将模型分为裂隙-孔隙双重介质模型（包括拟稳态流模型和非稳态流模型）、非双重介质模型（包括等效连续介质模型、离散裂隙网络模型和混合模型）。
双重介质模型认为裂隙岩体是由孔隙性差而导水性强的裂隙系统和孔隙性好而导水性弱的岩块孔隙系统共同构成的统一体；拟稳态流模型认为裂隙系统与岩块孔隙系统的水交替量和两类系统中的水头差成正比。
浅谈裂隙岩体渗流与应力耦合的问题
浅谈裂隙岩体渗流与应力耦合的问题许小东卢威张恒达摘要：针对工程岩体在渗流与应力相互作用下动态平衡体系中的变形及稳定，提出了裂隙岩体渗流与应力耦合的研究课题问题，结合岩体渗流的特性，分析了裂隙岩体应力与应变对渗透系数的影响情况，然后对裂隙岩体渗流插和应力场藕合作用及反演分析的思想和方法进行了论述，最后对目前裂隙岩体渗流场与应力场耦合的研究进展和存在的问题进行了介绍。
关键字：裂隙岩体, 渗流，耦合，反演分析Abstract: Engineering rock mass interaction in the seepage and stress the dynamic balance system，the deformation and stability of the fractured rock mass proposed coupling of seepage and stress research issues, combined with the characteristics of rock seepage analysis of the fractured rock mass stress and strain on the permeability coefficient of the situation, and then fractured rock coupled seepage and stress field of the role of insertion and inversion analysis of ideas and methods are discussed and finally the current fractured rock mass seepage field and stress field of research progress and there is The problem is introduced。
裂隙岩体渗流特性及溶质运移研究综述
裂隙岩体渗流特性及溶质运移研究综述
裂隙岩体是指具有显著透水性的岩体，其中存在着许多连通的裂隙空隙。
裂隙岩体是地下水运移和岩溶发育的重要媒介之一。
裂隙岩体渗流特性及溶质运移研究对于地下水资源管理、环境保护和岩溶地质灾害预测具有重要意义。
1. 渗流特性：裂隙岩体的渗流特性取决于岩石的裂隙结构、裂隙的连接性和空隙的连通性等因素。
常用的渗流参数包括渗透率、孔隙度、渗透率分布等。
研究发现，裂隙岩体的渗透率和孔隙度呈现一定的尺度效应，即渗透率或孔隙度随着测量尺度的增加而增加。
2. 溶质运移：溶质运移是指溶解于地下水中的物质在裂隙岩体中的迁移过程。
溶质运移过程受到多种因素的影响，包括溶质的吸附-解吸、扩散、对流等。
研究发现，裂隙岩体中的溶质运移速度与渗透率、孔隙度、溶质特性等因素密切相关。
3. 渗流与溶质运移的模拟：为了更好地理解裂隙岩体的渗流特性和溶质运移过程，研究者使用数值模拟方法对岩体中的渗流与溶质运移进行了模拟。
常用的模拟方法包括有限元法、有限差分法等。
数值模拟结果可以帮助我们预测地下水流动和溶质运移的规律，为地下水资源管理和环境保护提供科学依据。
裂隙岩体渗流特性及溶质运移研究中还存在一些挑战和难点，如裂隙岩体的空间异质性、渗透率和孔隙度的尺度效应以及溶质吸附-解吸的机制等。
需要进一步深入研究和探索，提高对裂隙岩体渗流特性及溶质运移的理解和预测能力。
充填裂隙——精选推荐
充填裂隙摘要：岩体中存在的大量裂隙结构（如断层,节理），这些裂隙的存在对岩体的渗流性质和力学特性会产生重要影响。
一般岩块本身的渗透系数很小，但是具有裂隙的岩体渗透系数却很大，这是连通的裂隙构成了良好的透水通道的结果，可以认为是裂隙系统构成了岩体的透水系统。
考虑到有无充填物条件下岩体裂隙渗流规律的巨大差异，近年来更多学者开展了在含充填物裂隙渗流方面的试验研究。
围绕该问题，本文在详细总结了国内外对裂隙岩石及充填裂隙岩石渗流研究的基础上，对充填石膏砂浆和水泥砂浆两种不同水理性质材料岩样的裂隙渗透规律进行了综合和深入的试验测试并提出一种损伤软化模型。
主要研究内容如下：1）依托中南大学测试中心MTS815.02型试验仪器，针对完整岩样与2种不同充填材料的预置裂隙岩样进行了较为系统的渗流试验研究。
设计并制作含充填物的不同贯通率的裂隙岩石试样（Φ50×100），研究其在不同裂隙贯通率及不同围压时的渗透性、强度特性等的变化规律。
2）相同类型裂隙岩样随着围压的增加，均引起轴向应力的显著增加。
同时，在相同围压情况下，裂隙岩样随结构面贯通率的加大，其各自的应力峰值强度变化表现出逐渐降低的趋势，但这种由于结构面差异造成变化的幅度远远小于围压变化引起的影响。
在充填裂隙岩石的渗透性试验中，虽然裂隙岩样较完整岩样的峰值强度均有明显下降，但比较两种围压时，可发现高围压情况下的下降幅值普遍较小。
由此可见，在充填裂隙岩样中，围压因素的作用远远高于结构面贯通率对强度的影响效果。
3）根据结果计算渗透系数得到：充填裂隙岩样的渗透系数较完整砂岩有显著的提高；由于所选两类充填材料的硬化机理不同，在压力作用下，石膏砂浆充填物质更易发生转移，从而造成渗流通道的堵塞，使得渗透率下降，在相同条件时，石膏砂浆充填的裂隙岩样的渗透系数表现为小于水泥砂浆类充填的裂隙岩样；围压加载过程中的试样内部结构受到压缩变形，使裂隙及渗流通道变小，导致渗透性的降低，因此随着围压的升高，试件的渗透率降低，说明侧围压大小是影响试件渗透性变化幅度的决定性因素之一；在其它条件不变的情况下，随着裂隙贯通率的增加，岩样的渗透系数也随之增大，但裂隙通道受充填物的作用使得渗透系数并未出现明显的倍数规律。
裂隙岩体渗流特性及溶质运移研究综述
裂隙岩体渗流特性及溶质运移研究综述1. 引言1.1 研究背景裂隙岩体渗流特性及溶质运移研究一直是水文地质领域的重要研究课题。
裂隙岩体是地球表层普遍分布的一种岩石类型，其裂隙系统对地下水运移具有显著的影响。
裂隙岩体中存在各种不同规模的裂隙，这些裂隙对水流的渗透性和溶质的迁移起着重要作用。
裂隙岩体渗流特性与溶质运移规律的研究，有助于更好地理解地下水系统的运行机制，指导地下水资源的开发与利用，保护地下水环境的安全。
裂隙岩体中的渗流与溶质运移过程也与地下水对地表水体的补给及地下水与地表水之间的相互作用有密切关系。
对裂隙岩体渗流特性及溶质运移规律的深入研究，对于维护水文地质系统的平衡、促进地下水资源的合理开发利用以及保护地下水环境具有重要的理论和现实意义。
【研究背景】的阐述将对裂隙岩体渗流特性及溶质运移研究提供理论基础和研究动力。
1.2 研究意义裂隙岩体渗流特性及溶质运移研究在地质学和水文地质领域具有重要的研究意义。
裂隙岩体是地下水资源重要的储集和传递介质，研究其渗流特性可以为地下水资源的合理开发和利用提供科学依据。
裂隙岩体中溶质的运移过程是地下水与岩石相互作用的重要环节，影响岩体中物质的迁移和转化，对水质的保护和治理具有重要意义。
裂隙岩体水文地质特征分析可以帮助我们深入了解这种复杂介质的结构与性质，为地下水运动规律和演化过程提供理论依据。
深入研究裂隙岩体渗流特性及溶质运移规律，有助于揭示地下水系统的动态变化规律，为水资源管理和地下水环境保护提供科学支撑。
2. 正文2.1 裂隙岩体渗流特性研究裂隙岩体渗流特性研究是岩体水文地质研究中的重要内容之一。
裂隙岩体的渗透性及孔隙结构特征对地下水的运移和储存有着重要影响。
裂隙岩体渗流特性研究是为了更好地理解地下水在岩石中的运移规律，为水资源的合理利用和地下水环境保护提供科学依据。
裂隙岩体渗流特性的研究方法主要包括野外水文地质调查、室内岩心渗透实验和数值模拟计算。
通过对不同类型裂隙岩体的渗透性参数进行测试和分析，可以揭示裂隙结构对水流动的影响规律。
《2024年裂隙岩体渗流—损伤—断裂耦合理论及应用研究》范文
《裂隙岩体渗流—损伤—断裂耦合理论及应用研究》篇一裂隙岩体渗流-损伤-断裂耦合理论及应用研究一、引言随着地下工程和岩土工程的快速发展，裂隙岩体的渗流、损伤及断裂行为已成为研究的热点问题。
岩体的稳定性及其力学性能在地下水的流动作用下受到显著影响，这种耦合作用机理的研究对岩土工程的设计与施工具有重大意义。
本文将详细阐述裂隙岩体渗流-损伤-断裂的耦合理论，并探讨其在实际工程中的应用。
二、裂隙岩体渗流理论裂隙岩体的渗流是指地下水在岩体裂隙中的流动过程。
该过程受多种因素影响，包括岩体的物理性质、裂隙的几何形态以及地下水的水头压力等。
理论模型应综合考虑这些因素，准确描述渗流过程中的流动规律和影响因素。
在分析裂隙岩体渗流时，常用的理论模型包括等效连续介质模型和离散裂隙网络模型等。
三、损伤理论在裂隙岩体中的应用损伤理论是研究材料在受力过程中内部结构劣化的一种理论。
在裂隙岩体中，损伤主要表现为岩体内部微裂纹的扩展和宏观裂纹的形成。
通过引入损伤变量，可以定量描述岩体的损伤程度和演化过程。
在分析裂隙岩体的损伤行为时，应考虑岩体的材料性质、应力状态、环境条件等因素的影响。
此外，利用有限元法、离散元法等数值模拟方法可以有效地研究损伤过程中的力学行为。
四、断裂理论与岩体稳定性分析断裂是裂隙岩体的重要破坏机制之一，是导致岩体失稳的主要原因。
断裂理论主要研究裂纹的扩展、相互作用及对整体稳定性的影响。
在分析岩体稳定性时，应考虑裂纹的形态、大小、分布及其与外部荷载的相互作用等因素。
通过建立断裂力学模型，可以预测裂纹的扩展路径和速度，从而评估岩体的稳定性。
此外，利用断裂力学原理进行加固设计，可以有效提高岩体的承载能力和稳定性。
五、耦合理论及实际应用裂隙岩体的渗流-损伤-断裂耦合理论是一个综合性的研究领域，涉及多学科交叉。
该理论将渗流、损伤和断裂三个过程相互关联，揭示了它们之间的相互作用机制。
在实际工程中，该理论的应用主要包括以下几个方面：地下工程稳定性分析、岩土工程设计与施工、地下水控制与治理等。
剪切条件下单裂隙渗流机制试验及三维数值分析研究
接触分布样式 B
T A 降低比 T B 测量值 T B 降低比 /% /m3 /% 66.55 41.84 34.18 32.76 41.78 43.42 4.53×10 9.01×10 4.87×10 1.52×10 1.69×10
－15
84.15 60.60 36.90 16.91 52.70 50.25
本研究分别设计了2组平行板裂隙板间设置有人工接触面和1组具有天然裂隙特征的人工裂隙分别进行渗流和剪切渗流试验研究并采用有限元数值方法求解三维navierstokes方程对试验过程进行模拟着重阐明岩体裂隙水力传导系数与接触面分布以及雷诺数之间的非线性关系关于剪切过程中水力传导系数变化的研究y
第 29 卷 第 11 期 2010 年 11 月
[11，12]
～7]
2.1 试验装置概况 试验使用数控直接剪切–渗流试验装置，该装 置示意图如图 1 所示。包括以下几个部分：荷载和 位移测控单元、剪切箱单元、电液伺服系统单元、 水压力控制与测量单元以及可视化系统单元。 在B. Li 等[14]中有该装置的详细介绍。由于配备了电液伺服 系统，还可以同时进行恒定垂直应力(CNL)和恒定 垂直刚度(CNS)的剪切试验，做到各种荷载条件下 渗流和剪切的耦合。如果用有机透明材料制作岩石 裂隙试件，则流体在裂隙内的流动影像可通过剪切 盒观察孔直接观察，并可用CCD照相机来记录其流 动过程，实现渗流可视化。
收稿日期：2010–03–08；修回日期：2010–07–29 基金项目：2008 年度教育部“长江学者和创新团队发展计划”资助项目(IRT0843)；2008 年度教育部“长江学者和创新团队发展计划”资助项目(IRT0843) 作者简介：熊祥斌(1981–)，男，2003 年毕业于武汉大学水利工程专业，现为博士研究生，主要从事岩体渗流应力耦合分析等方面的研究工作。E-mail： xxb06@
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剪应力作用下岩体裂隙渗流特性研究摘要:通过对规则、均匀、粗糙裂隙的渗流剪切实验，结合裂隙面受剪时的力学机理，研究了岩体裂隙在剪切荷载作用下的渗流特性，并对裂隙剪缩阶段过流能力的变化进行了探讨。
实验结果表明，剪切荷载作用下，裂隙在剪动前渗透性随剪应力的增加而降低，且渗透系数与剪应力有十分明显的线性关系。
关键词：渗流力学，岩体裂隙，渗流，剪应力1. 前言裂隙岩体的水力学特性对岩土工程活动产生重要影响，如石油、地热开采、化学物品、核废料的埋藏、矿井设计等，都不可避免地涉及到裂隙水运动的问题。
如何有效地防止和利用裂隙水，弄清岩体中裂隙的渗流特性是必要的。
岩体裂隙的渗流特性受应力、变形以及裂隙面几何参数的影响，正确把握裂隙岩体的固-液耦合特性，对于地下水运动的预测预报、洞室开挖的稳定性评价、预防人为诱发地震等均有很大的帮助。
近年来，关于裂隙岩体渗流特性的研究已取得了很大的进展。
目前，基于平行板模型导出的立方定律已广为岩土工程界所接受，许多学者进一步对立方定律的有效性做了大量研究，提出在考虑粗糙度的基础上，可用一系数对立方定律进行修正[1～3]。
有关法向应力作用下，裂隙的渗流特性也进行了相当多的实验工作[4～6]。
但是，对裂隙岩体渗流与剪应力耦合作用所做的研究很少。
一方面，剪应力作用下裂隙面几何特征的变化比法向应力作用下更为复杂；另一方面，实验难度大。
目前，有关的工作集中在2个方面：裂隙面受剪的力学机理研究和渗流-剪应力耦合机理研究。
前者结合裂隙面形态，考虑不同法向应力作用下，研究裂隙面剪应力与剪切变形的关系，以及剪胀效应对裂隙力学隙宽的影响。
后者研究剪切荷载作用下，裂隙面受力与变形对渗流的影响，进而找出剪应力与渗流的耦合机理。
岩体裂隙剪切机理是渗流与剪应力耦合研究的基础，文[7]通过对一组相同裂隙面在不同方向的剪切特性研究指出，裂隙的剪切力学性质与裂隙面的几何特征密切相关，不同剪切方向所得到的剪切特性是相似的，但主要参数如峰值剪切强度、残余强度、剪胀率及峰值强度位移等因剪切方向不同而不同。
文[8]研究了齿形粗糙裂隙受剪时的破坏机理，认为对于规则均匀的粗糙裂隙面，剪切荷载作用下，裂隙面呈脆性，且裂隙面难以剪动；而天然不规则裂隙面呈延性，抗剪强度小。
文[9]研究了2个不同倾斜角度突起的剪切特性后认为，剪切荷载作用下，裂隙面上的各个粗糙突起渐次发挥作用，自然裂隙面的剪应力-剪切位移曲线可由裂隙面上单个突起的剪切曲线叠加而成。
这些研究表明，裂隙岩体受剪时，裂隙面粗糙度是影响其剪切特性的主要因素。
对于裂隙渗流-剪应力的耦合作用，文[10]做了方形试件的幅向流剪切实验。
实验结果表明，剪切位移作用下裂隙面被剪胀，随着剪切位移的进一步增加，剪胀趋势变缓，剪切位移作用下，裂隙渗透系数的变化与剪胀特性是一致的。
文[11]对软岩裂隙的剪切实验结果表明，剪切位移的增加，导致裂隙渗透性的降低。
文[12]研究了不同粗糙裂隙的渗流剪切实验，得出渗透系数随剪切位移增加的曲线。
目前，有关渗流-剪应力耦合作用的研究基本上是围绕不规则粗糙裂隙面进行的，实验所给出的剪切位移都在毫米级以上，甚至是厘米级，所得的成果主要是关于裂隙面剪胀后渗透系数或隙宽随剪切位移的变化关系，对于裂隙面剪动前剪应力对渗流的影响没有详尽的描述。
本文用砂粒模拟均匀的人工粗糙裂隙，探讨了剪动前在剪应力作用下裂隙的渗流特性。
2.实验2.1试件本文所用试件采自大冶铁矿结构致密的大理岩(容重26.6 kN/m3、单轴抗压强度52.4 MPa)，试件为圆盘形，直径290 mm，高200 mm，如图1所示，上、下面裂隙面均打磨光滑，在其上均匀铺上一层筛选过的细砂(粒径0.50～0.69 mm)并用502胶胶结。
试件采用中心孔进水，进水孔孔径为5 mm；同时，上盘裂隙面距中心孔10 mm对称的钻有4孔，孔径10 mm，4孔在上盘表面并联于测压管上。
2.2剪切实验装置实验所用的压剪渗透装置可分别施加和控制法向应力和剪应力。
试件上、下盘分别用钢箍锚固，上盘和垂直千斤顶固定在框架上，使得上盘只能在垂直方向运动；下盘搁置在滚动支座上，下盘和滚动支座之间有良好的滚动性，其摩阻系数远小于裂隙面摩阻系数以及上盘和垂直千斤顶间的摩阻系数，这样，剪应力由于下盘和滚动支座间的摩擦引起的误差可以忽略。
2.3加载与测量裂隙面法向应力和剪应力分别由垂直千斤顶和水平千斤顶来施加，并由2块精密压力表测荷载大小。
实验前对千斤顶进行了标定，实际值/测量值的标定值为：1/2.3(垂直千斤顶)，1/24(水平千斤顶)。
在试件上、下盘跨越裂缝对称架设4块垂直千分表，试件裂隙隙宽的变化可以通过千分表值的变化表现出来。
同时，在垂直于剪应力方向对称架设2块水平千分表测裂隙的剪切位移。
实际的隙宽变化值和剪切位移值均取其所测数据的平均值。
实验采用水箱供水，水箱高度可以任意调节以便改变入渗水头，水箱上开有3个孔(进水孔、出水孔和水位平衡孔)。
实验时，调节进水孔处水流大小，使得水位平衡孔有不间断的不饱和流，以保证实验过程中测压管水头的稳定，此时，水箱水位即在水位平衡孔处。
实验所取得的水头值以测压管水头为准(测压管附有标尺)。
2.4实验步骤实验共做了5级水头(30，55，78，102，130 cm)。
开始时，将水箱调节到预定高度，然后施加某级法向荷载(按0.214，0.414，0.614，0.814 MPa的顺序施加)，测得零剪应力状态下的稳定流量。
施加某级剪应力(0.05～0.30 MPa)，测得相应的稳定流量值和各千分表的读数，然后施加下一级剪应力。
3.实验结果与分析3.1渗流理论岩体裂隙的水力学性质与裂隙的几何特征密切相关，裂隙隙宽、粗糙度对其渗透性有很大影响。
目前，单裂隙平行板水力模型在裂隙渗流研究中运用得最为广泛，它定性地描述了裂隙过流能力与隙宽的关系，即通常所谓的立方定律：式中：Q为流量；K为渗透系数； C为与试件尺寸有关的参数，对于幅向流，分别为试件的外径和内径；e为隙宽；ΔH为入渗水头；ν为运动粘滞性系数；g为重力加速度。
通常，自然裂隙都是粗糙不平的，在考虑粗糙度的情况下，式(1)，(2)可改写成：式中：eh为水力隙宽。
这样，即可建立渗透系数与流量的关系：3.2 实验结果与分析3.2.1实验结果[13，14](1)渗透系数与剪应力根据实验数据绘出恒定法向应力(剪应力为零)条件下，裂隙流量与入渗水头的关系曲线如图2(a)所示。
文中渗压最大值只有0.012 MPa，相对于法向应力来说可以忽略，也即入渗水头对裂隙法向有效应力的影响很小，此时，由于法向有效应力的改变引起渗透系数的改变从而导致流量的变化很小，相对于入渗水头直接对流量产生的影响可以忽略。
因此，在讨论图2(a)中流量与入渗水头关系时，可以不考虑法向有效应力的变化对流量的影响。
从图2(a)可以看出，各级法向应力下裂隙流量与入渗水头近似呈线性关系。
Q-HΔ的这种线性关系，说明了实验过程中裂隙水的运动特性符合达西定律，则式(4)，(5)对本文的实验结果是适用的。
把实验参数D=29 cm，d0=3 cm，ν=0.008 98 cm2/s代入式(5)，有根据式(6)即可求出不同水头、法向应力和剪应力下的渗透系数值。
绘出K h-τ曲线如图2(b)～(f )所示。
从图2(b)～(f )可以看出，法向应力对裂隙的渗透性有明显的影响，随着法向应力的增加，裂隙的渗透性降低。
剪应力对裂隙渗透性的影响没有法向应力显著，裂隙渗透系数随剪应力的增加而降低，但降低的幅度比较有限，渗透系数-剪应力曲线有较好的线性关系。
(2)隙宽与剪应力实验过程中发现，裂隙面剪动前裂隙隙宽随剪应力呈递减趋势，文中取水头为55 cm时不同法向应力下的实验数据，绘出隙宽减小量与剪应力的曲线如图3所示。
分析图3，法向应力恒定时，剪应力作用下裂隙隙宽减小，裂隙被剪缩，但隙宽的减小仅有几微米，而且隙宽的减小量与剪应力符合线性关系。
3.2.2分析本文实验所施加的剪切荷载都较小，从裂隙隙宽和流量随剪应力增加而减小这一特征来看，裂隙面处于弹性阶段[15，16]。
根据Barton公式[3]：式中：he为水力隙宽，E为力学隙宽，JRC为裂隙面粗糙系数。
当隙宽有δ的微量变化时，有此时，裂隙渗透系数可表示为根据式(3)对实验数据进行分析可知，裂隙水力隙宽为120～190 μ m。
可见，隙宽减小量δ相对于初始力学隙宽是一个微量。
同时，由于裂隙面处在弹性阶段，裂隙面形态可以认为是不变的，即JRC =const，忽略高阶微量，于是式(9)可化为即式中：α为一个与裂隙面形态有关的常量。
式(11)表明，渗透系数Kh与力学隙宽的变化量δ呈线性关系。
至此，结合剪应力、渗透系数及隙宽变化量三者的关系可以看出，对于规则、均匀的粗糙裂隙面来说，裂隙面受剪后至剪动前的这一过程中，随着剪应力的增加，裂隙隙宽减小，裂隙的渗透性降低，裂隙渗透系数与剪应力的关系可以用线性来描述。
4.结语剪切荷载对岩体裂隙渗流特性的影响是明显的，现有的研究表明，裂隙受剪时，其渗流特性的变化分为剪缩与剪胀2个阶段。
目前，相关的文献主要是论述了裂隙面剪胀后渗透系数与剪应力以及剪胀率的关系，而对剪缩阶段裂隙渗透特性的变化鲜有涉及。
本文通过对规则粗糙裂隙的剪切渗流实验，以裂隙面剪动这一特征为控制点，探讨了剪动前岩体裂隙的渗流规律。
已有的研究表明，裂隙在剪胀阶段渗透性的变化相当显著，渗透系数甚至会出现数量级方面的变化[10，12]，而裂隙面在剪缩阶段呈弹性状态，所承受的剪切荷载远小于其抗剪峰值强度，裂隙面的变形很小，这就决定了剪应力对裂隙渗透性的影响不会很大。
从本文的实验结果来看，裂隙渗透系数随剪应力的增加而降低，但降低的幅度有限，此时裂隙隙宽也略有减小。
裂隙面剪动前，裂隙渗透系数与剪应力之间可用线性关系来描述是合理的。
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