基于岩体力学与水渗流的研究
基于岩体地下流固耦合理论的研究
１ 三场耦 合作用 研究 的模 式
裂隙岩体地下 水渗流 场、应力 场与 温度场耦 合作 用是 个 相对 复杂的研究 问题 ，主要表 现在 裂 隙岩 体所 处地 质 环境 的各 个组 成部分 ，即地下 水渗 流场 、应力 场与 温度场 自 身都 随时间 、空 间发 生变化 。与此 同时 ，以上 各个 组成 部分 之间的耦合作 用处 于一种 复杂动 态变化 过程 之 中。为 了研究 的可行性 ，笔 者从简 化场耦 合作 用具体 过程 的角度 出发 ，基 于裂 隙岩体对应 场性 能等效 的原则 ，通过裂 隙岩 体结构特征 的量化 研究 ，对 由裂 隙结构 面 网络 离散化 所 引
●
性特点 ，分别进行 了等 效连续 化处 理 。在此 基 础上 ，结 合 研究工作的 目的 ，本文 提 出了基 于深层 地下 水资源 量评 价
预测 目的基础上 的裂 隙岩体 地下水 渗 流、应 力 、温 度三场
之间“ 非完全” 耦合 作用研 究模 式 ，如 图 １所 示。同时 ，针 对大型地下工程中所涉及 地质 灾 害的成 灾预测 预报及 防治 需要 ，给出了裂 隙岩体地下水渗 流场 、应 力场与温度场 “ 完 全” 耦合作用研究 模式见图 １ 。
ｓ ８ — ： ‘ 口 一 盯ｄ － ｆ 盯 ｋ ｋ ８ ． ＇ 厂 ｊ 一 未 面 Ｐ ８ ｉ ｊ
式中 ，ａ 为压力 比系数 ，可取 ｄ＝Ｋ ／ Ｈ，Ｋ为 固体介质 的有效体积模量 ，Ｈ为 比奥 常数 ，不 计体力 和惯 性力 时 的
方程为 ：
叮¨ ． ｊ ＝０
同时土建 工程体 自身会 产生 诸多 不 良反应 （ 包括 自身稳 定 性 、持久性 和对环境产生 的不 良影 响等 ） ， 这 时用传 统 的单 个学科来解决 以上新 问题 已显得无 能为力 ，即使勉 为其难 ，
《岩体渗流的流固耦合问题及其工程应用》
《岩体渗流的流固耦合问题及其工程应用》篇一一、引言在岩土工程中，岩体渗流和流固耦合现象是一个复杂的、具有挑战性的问题。
岩体渗流涉及到地下水的流动、储存和传输，而流固耦合则涉及到岩体在受到外力作用下的变形和内部应力的变化与地下水的相互影响。
这两者之间的相互作用对岩土工程的设计和施工具有重要影响。
本文将探讨岩体渗流的流固耦合问题及其在工程中的应用。
二、岩体渗流的流固耦合问题（一）基本概念岩体渗流的流固耦合是指岩体中液体流动与岩体变形的相互影响和相互作用的复杂过程。
在这种过程中，液体的流动和岩体的变形相互影响，产生一种动态的、复杂的相互作用关系。
这种关系在许多工程实践中具有重要的应用价值。
（二）主要问题岩体渗流的流固耦合问题主要表现在以下几个方面：首先，岩石和流体之间的相互作用使得两者都发生变化，使得流体的流动和岩石的变形都变得复杂；其次，由于岩体的非均质性和各向异性，使得流固耦合问题更加复杂；最后，在实际工程中，岩体常常处于复杂的应力环境中，使得渗流与变形的相互影响更为明显。
三、岩体渗流的流固耦合问题的工程应用（一）地下工程建设在地下工程建设中，如地铁、隧道、地下商场等，岩体渗流的流固耦合问题是一个重要的考虑因素。
在这些工程中，由于岩体的变形和内部应力的变化会直接影响到地下结构的稳定性和安全性，因此必须考虑流固耦合效应的影响。
同时，了解并预测地下水的流动状态也是工程设计中的重要内容。
（二）水坝建设在水坝建设中，坝体的稳定性是一个关键的问题。
岩体渗流的流固耦合效应会影响坝体的稳定性和安全。
比如，如果地下水的水位升高或者渗流量增加，可能会引起坝体的变形甚至破坏。
因此，在设计和施工中必须考虑流固耦合效应的影响。
（三）地质灾害防治在地质灾害防治中，如滑坡、泥石流等灾害的防治也需要考虑岩体渗流的流固耦合效应。
这些灾害的发生往往与地下水的流动和岩体的变形密切相关。
通过研究和分析岩体渗流的流固耦合效应，可以更好地预测和防治这些地质灾害。
岩石力学的研究与应用
岩石力学的研究与应用岩石力学是研究岩石在受到外力作用时的形变、破裂、变形和变化规律等专门知识领域，其应用范围非常广泛。
本文将从岩石力学的研究背景入手，重点介绍岩石力学的基本概念、应用领域和最新的研究成果等方面。
一、岩石力学的研究背景随着社会和经济的发展，煤炭、石油、天然气等矿产资源的需求不断增加，同时，建筑、交通等基础设施建设也越来越重要。
在这背景下，岩石力学的研究与应用越来越受到人们的重视。
岩石力学的研究能够帮助我们更好地了解岩石的性质、结构和变形规律，为工程建设提供科学依据。
二、岩石力学的基本概念在岩石力学中，有许多基本概念需要了解。
首先，岩石是由矿物质、有机物和空隙组成的，具有一定的物理性质、力学性质和化学性质。
其次，在岩石力学研究中，通常会涉及到应力、应变、弹性模量和破裂等概念。
应力是指单位面积上受到的力，通常用帕斯卡表示；应变是指岩石因受到应力而发生的形变，通常用“με”表示，1με=0.0001%；弹性模量是指岩石在受到应力后的弹性变形能力大小，它能够反映岩石的硬度和韧性；破裂是指在岩石受到过大的应力时，岩石发生裂缝、断裂等现象。
三、岩石力学的应用领域岩石力学的应用非常广泛，以下列举一些重要的领域：1.煤矿安全-煤矿隧道与采煤工作面是煤矿地下工作最常见的形式。
岩石力学可以研究煤山构造特征、煤岩结构变化和应变性质，为矿井工程的稳定性分析、安全生产和采掘方法提供设计思路和理论依据。
2.水电工程-水电站大坝、水库等工程具有巨大的重要性。
岩石力学能够研究岩体变形、岩爆、渗流等工程关键问题，为保证水电工程的安全可靠运行提供分析和控制的手段。
3.地质工程-隧道工程、铁路、公路建设等基础设施工程中，岩石力学非常关键。
岩石力学可以掌握隧道和坑道的稳定性分析、岩壁爆破技术和岩土相互作用等工程关键问题，并提出相应的解决方案。
4.石油工程-岩石力学可以研究地下地质力学的特点、岩石物性的变化及其对采油的影响，为石油工程的勘探、开采和开发提供理论和实践指导。
水库大坝渗流问题及防渗措施
《河南水利与南水北调》2023年第7期工程建设与管理水库大坝渗流问题及防渗措施郝雷，庄作义（临沂市水利工程处，山东临沂276000）摘要：渗流一直以来是影响水库大坝安全的重要问题，主要影响因素包括地质条件差、坝基岩体不连续或是坝体填筑材料。
目前主要的处理措施包括在基础下设置灌浆帷幕、在黏土芯接触面设置反滤层、坝体下游设置排水沟、坝址处设置防渗墙等。
由于基础材料力学性能不同、水力压裂、不均匀沉降等问题，坝体易形成裂缝并进一步加剧渗流问题，形成渗流通道，故预防水库大坝渗流的关键点就在于排水。
关键词：渗流；水库大坝；水力压裂；排水中图分类号：TV697.3文献标识码：B文章编号：1673-8853（2023）07-0101-02Seepage Problems and Seepage Control Measures of Reservoir DamHAO Lei,ZHUANG Zuoyi（Linyi Water Conservancy Engineering Office,Linyi276000,China）Abstract：Seepage has always been an important problem affecting the safety of reservoir dams.The main influencing factors include poor geological conditions,discontinuity of dam foundation rock mass or dam filling materials.At present,the main treatment measures include setting up the grouting curtain under the foundation,setting up inverted filter layer on the contact surface of clay core,setting up drainage ditch downstream of the dam body,and setting the anti-seepage wall at the dam site.Due to the different mechanical properties of basic materials,hydraulic fracturing,uneven settlement and other problems,the dam body is prone to form cracks and further aggravate the seepage problem,forming seepage channels.Therefore,the key point to prevent seepage of the reservoir dam is drainage.Key words：seepage;reservoir dam;hydraulic fracturing;drainage0引言水库大坝运行期间可能会出现水力问题，从而威胁其安全。
《2024年岩体渗流的流固耦合问题及其工程应用》范文
《岩体渗流的流固耦合问题及其工程应用》篇一一、引言岩体渗流是地质工程中常见且重要的研究领域，特别是在地下水运动、水力压裂、采矿工程和地质灾害预防等领域中具有广泛应用。
随着科技进步和研究的深入，岩体渗流中的流固耦合问题逐渐成为研究的热点。
本文旨在探讨岩体渗流的流固耦合问题及其在工程中的应用。
二、岩体渗流的流固耦合问题岩体渗流的流固耦合问题主要涉及到岩体中流体与固体骨架的相互作用。
在岩体中，流体（如地下水）的流动会受到固体骨架的约束和影响，同时，固体骨架的变形也会影响流体的流动。
这种相互作用关系复杂，涉及到多物理场耦合、多尺度效应等问题。
（一）流固耦合的基本原理流固耦合的基本原理主要涉及到流体动力学和弹性力学。
在岩体渗流中，流体在岩体孔隙或裂隙中流动时，会受到固体骨架的约束，同时，固体骨架的变形也会改变流体的流动状态。
这种相互作用关系需要通过数学模型进行描述和求解。
（二）流固耦合的数学模型目前，针对岩体渗流的流固耦合问题，常用的数学模型主要包括渗流方程和弹性力学方程。
渗流方程描述了流体在岩体中的流动规律，而弹性力学方程则描述了固体骨架的变形规律。
通过将这两个方程进行耦合，可以描述岩体渗流的流固耦合问题。
三、岩体渗流的流固耦合问题的工程应用岩体渗流的流固耦合问题在工程中具有广泛的应用，主要涉及以下几个方面：（一）地下水运动模拟与预测通过建立岩体渗流的流固耦合模型，可以模拟和预测地下水的运动规律。
这对于地下水资源开发、地下水污染防治、地下水利用等具有重要意义。
（二）水力压裂技术水力压裂技术是一种在采矿工程和油气开采中广泛应用的技术。
通过注入高压流体，使岩石产生裂缝，从而实现对矿石或油气的开采。
在这个过程中，岩体渗流的流固耦合问题具有重要作用。
通过对流固耦合问题的研究，可以优化水力压裂的过程，提高开采效率。
（三）地质灾害预防与治理地质灾害如山体滑坡、地面塌陷等往往与岩体渗流的流固耦合问题密切相关。
通过对岩体渗流的流固耦合问题进行深入研究，可以预测和评估地质灾害的风险，为地质灾害的预防与治理提供科学依据。
岩石力学与地下水流耦合作用的数值模拟研究
岩石力学与地下水流耦合作用的数值模拟研究岩石力学与地下水流耦合作用的数值模拟研究随着人类对地下资源的需求不断增加，地下工程建设也越来越普遍。
然而，地下工程建设往往会涉及到岩石力学和地下水流的耦合作用，这就需要我们对这种作用进行深入的研究。
岩石力学是研究岩石受力及其破坏规律的学科，而地下水流则是指地下水在地下流动的现象。
这两者之间的耦合作用，主要表现在以下几个方面：首先，地下水对岩石的力学性质有很大的影响。
当岩石中存在水分时，水分会填充岩石中的孔隙，从而改变了岩石的物理性质和力学性质。
例如，当岩石中的水分增多时，岩石的强度会降低，容易发生破坏。
其次，岩石的变形也会对地下水流产生影响。
当岩石发生变形时，孔隙的大小和分布也会发生变化，这会影响地下水流的通透性和渗透性。
如果地下工程建设中没有考虑到这种影响，就容易导致地下水流失控，从而给工程带来安全隐患。
为了更好地研究岩石力学与地下水流的耦合作用，我们可以采用数值模拟方法进行研究。
数值模拟方法是一种基于计算机技术的模拟方法，可以对复杂的物理现象进行模拟和分析。
在数值模拟中，我们可以通过建立岩石力学和地下水流的耦合模型来模拟两者之间的相互作用。
具体来说，我们可以将岩石视为一个多孔介质，在此基础上建立岩石力学模型，并考虑地下水流对其产生的影响。
同时，我们还可以建立地下水流模型，并考虑岩石变形对其产生的影响。
通过将这两个模型进行耦合，我们就可以得到一个更加真实、准确的模拟结果。
通过数值模拟方法，我们可以更加深入地了解岩石力学与地下水流之间的耦合作用，并为地下工程建设提供更为可靠的理论依据。
同时，我们还可以通过调整模型参数和优化算法等手段来提高数值模拟的精度和效率，从而更好地应用于实际工程中。
总之，岩石力学与地下水流的耦合作用是地下工程建设中不可忽视的重要问题。
通过数值模拟方法进行深入研究，可以为我们提供更为准确、可靠的理论支持，并为实际工程应用提供更好的技术支持。
岩土工程中的渗流力学分析
岩土工程中的渗流力学分析岩土工程作为建筑工程和土木工程的重要组成部分，涉及到土壤和岩石的工程性质与行为研究。
在岩土工程中，渗流力学分析是一项重要的技术和工具，用于研究水流在土体或岩石中的渗透和传递规律。
本文将深入探讨岩土工程中的渗流力学分析。
一、渗流力学分析的基本原理渗流力学分析是基于渗流力学原理进行的。
渗流力学原理可以用达西定律来描述，即水分在渗流时受到的单位面积上水流速度与单位深度上压力梯度成正比。
达西定律可以用数学公式表示为：q = -K(dh/dl)其中，q表示单位面积上的水流速度，K表示渗透系数，dh/dl表示单位深度上的压力梯度。
这个方程可以用于描述土壤或岩石中的水流规律。
二、渗流力学分析的应用领域渗流力学分析广泛运用于岩土工程的各个领域。
在基础工程中，通过渗流力学分析可以评估地下水位对地下室和地下管道的影响；在边坡工程中，可以分析地下水对边坡稳定性的影响，提出相应的排水措施；在水利工程中，可以研究渠道和堤坝的渗流问题，优化设计方案。
渗流力学分析在岩土工程中的应用非常广泛，对于确保工程的安全和可靠性具有重要意义。
三、渗流力学分析的方法和工具在实际工程中，渗流力学分析需要使用一些特定的方法和工具。
常用的分析方法包括数值模拟法和解析解法。
数值模拟方法基于有限元法或有限差分法，通过将分析区域划分为许多小单元，建立数学模型，求解模型方程来获得渗流场的分布规律。
解析解法则是通过求解渗流相关的微分方程来得出解析公式，然后利用这些公式可以直接计算出渗流场的参数。
在实际运用中，根据具体的问题和数据，选择适合的方法和工具进行分析。
四、渗流力学分析的挑战和解决方案渗流力学分析在实际工程中面临一些挑战。
首先，现场土壤或岩石的渗透性质往往难以准确测定，这对渗流力学分析结果的准确性提出了要求。
其次，渗流过程是非线性的，需要考虑各种因素的相互作用，这增加了分析的复杂性。
最后，岩土工程中的渗流问题常常涉及到多尺度的问题，需要采用多尺度分析方法来获得准确的结果。
裂隙岩体的渗流特性试验及理论研究方法
裂隙岩体的渗流特性试验及理论研究方法摘要：简要叙述岩体裂隙的几何特性，岩石裂隙渗流特性研究的方法。
综述了国内外裂隙岩体单裂隙、水力耦合、非饱和情况下的渗流特性物模试验研究成果，并做了相应的分析和讨论。
分析表明：物模试验在研究裂隙岩体渗流特性方面具有不可替代的作用；需要进行更多的模拟实际岩体裂隙的试验；真正意义上的非饱和渗流试验还很少；分析结果为今后的裂隙岩体渗流特性物模试验研究提供了有益的方向。
关键词：裂隙岩体；渗流 ；单一裂隙；水力耦合；非饱和一 前言新中国成立以后，交通、能源、水利水电与采矿工程各个领域遇到了许多与工程地质及岩土力学密切相关的技术难题，在许多岩土工程、矿山工程及地球物理勘探过程中，岩体的渗透率起到十分重要的作用，但在理论上尚未引起足够的重视，通常将岩体渗流处理为砂土一样的多孔介质，用连续介质力学方法求解。
与孔隙渗流的多孔介质相比，裂隙岩体渗流的特点有：渗透系数的非均匀性十分突出；渗透系数各向异性非常明显；应力环境对岩体渗流场的影响显著；岩体渗透系数的影响因素复杂，影响因子难以确定。
岩石裂隙渗流特性研究的方法通常有直接试验法、公式推导法和概念模型法，而试验研究是其中一个最重要最直接的途径。
本文介绍了当前裂隙岩体渗流试验研究。
二 岩体裂隙的几何特性岩体的节理裂隙及空隙是地下水赋存场所和运移通道。
岩体节理裂隙的分布形状、连通性以及空隙的类型，影响岩体的力学性质和岩体的渗透特性。
岩体中节理的空间分布取决于产状、形态、规模、密度、张开度和连通性等几何参数。
天然节理裂隙的表面起伏形态非常复杂，但是从地质力学成因分析，岩体总是受到张拉、压扭、剪切等应力作用形成裂隙，这种作用不论经历多少次的改造，其结构特征仍以一定的形貌保留下来，具有一定的规律性。
裂隙面形态特征的研究越来越受到重视，在确定裂隙面的导水性质及力学性质方面，其作用越来越大。
裂隙面的产状是描述裂隙面在三维空间中方向性的几何要素，它是地质构造运动的果，因而具有一定的规律性，即成组定向，有序分布。
富水软岩隧道渗流场分布规律及涌水量研究
m 围 岩类别 类 IVV类类
b)
c)
2 图
隧址区三维渗流模型图
1 表
隧洞围岩物理力学与渗透系数
重度 r/kN •m _3
24.5 22.0 21.5
弹 模 £/GPa
7.3 3.1 1.2
泊松比y
0.28 0.3 0.35
渗 透 系 数 /m •s - 1 1 . 2 x l 〇-5 6.5x l0_5 1.5 x l 〇-4
建 立 三 维 渗 流 分 析 模 型 ，通 过 计 算 得 出 施 工 前 隧 道 围 岩 初 始 渗 流 场 分 布 情 况 。隧 址 区 三 维 模 型 初 始 渗 流 场 剖 面 见 图 3,数值
1 图
隧址区水文地质条件
模型计算的地下水位线与图1 的地质钻孔实测水位线基本一致。 图 4 为不同类别围岩（m 类 、iv类 、v 类 ）的渗流场分布图的典型 截 面 ，初始无扰动状态下，围岩渗流场分布基本符合静水应力场; 岩 体 中 最 大 流 速 为 4.45 x 1(T 6 m /s,当 岩 体 中 渗 透 系 数 较 大 时 ，
罗纬邦1 郑理峰2 邹佳成3
( 1 . 新 疆 水 利 水 电 勘 测 设 计 研 究 院 , 新 疆 乌 鲁 木 齐 8 3 0 0 0 1 ; 2 . 中 国 水 利 水 电 科 学 研 究 院 ，北 京 1 0 0 0 3 8 ; 3 . 中 国 地 质 大 学 ，北 京 1 0 0 0 8 3 )
第43卷 第 15期 20 17 年5 月
•桥 梁 •随 道 •
文 章 编 号 ：1 0 0 9 - 6 8 2 5 ( 2 0 1 7 ) 1 5 - 0 1 4 3 - 0 3
S山HANXI西ARC建HITEC筑TURE
关于岩体渗流力学
渗流力学是研究多孔介质内流体流动规律及其应用的学科， 是流 体 力 学 的 一 个 分 支 。渗 流 力 学 在 解 决 地 下 水 、石 油 、天 然 气 开 发 、水 利 、 水力工程中的关键技术问题中得到长足发展， 特别是近 ３０ 年来， 渗流 力学已经成为众多工程领域的理论基础和关键技术。
从历史和学科内涵的角度来看， 渗流力学在资源开发和环境灾害 治理以及人体健康中的作用， 是不可替代的。
技查新的规范和 健 康 发 展 为 宗 旨 ， 建 立 行 业 自 律 制 度 ， 协 助 科 技 行 政 有明显的优势， 在科技查新工作中进行竞争性情报服务， 依靠期刊、报
部门开展一些管理、组 织 、培 训 、宣 传 工 作 ， 及 时 向 有 关 部 门 反 映 查 新 纸、会议论文、学位论文等公开文献信息资源， 运用先进的情报分析理
２００８ 年 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ １５ 期
关于岩体渗流力学
吴建伟 １ 王太国 ２ 张扩成 ３ （ １．山东省水利勘测设计院 山东 济南 ２５００１３； ２．临朐县冶源水库管理局 山东 临朐 ２６２６０５；
３．济南邢家渡引黄灌溉管理处 山东 济南 ２５０１００）
【摘 要】本文介绍了流体力学的一个分支— ——渗流力学在实际应用中的作用和地位， 以及我国渗流力学现状， 渗流力学研究的前沿和方向。 【关键词】流体力学； 渗流研究； 渗流力学
（４）力学（解析）模型， 用古典数学分析方法求解。 （５）数值模型。以现代计算技术为手段， 按近似数值计算方法对控 制方程求解。 （６）动态模型。描述系统中与时间相关的作用过程， 是现代信息技 术和非线性理论研究的接心。 综上所述， 岩体水力学中的耦合问题．既是一个自然作用过程， 又 是一个工程实践课题。 岩体水力学是介于渗流力学与岩体力学之间的一门边缘学科， 主 要研究自然界人类工程活动中渗流介质与裂隙结构及岩石介质间的 相 互 作 用 和 岩 体 的 稳 定 性 问 题 。其 耦 合 体 系 概 括 了 岩 体 水 力 学 中 若 干 耦合子系统的结构单元， 它们之间层层相连， 是多变量相互关联的复 杂体系。在物质、能量和信息流交换过程中， 寻求系统动力学的建模是 求 解 系 统 稳 定 性 或 辨 识 系 统 混 沌 状 态 及 突 变 规 律 的 重 要 途 径 。也 是 进 行工程预测的有效方法。随着计算机技术的发展， 这一方法变得愈来 愈重要。 ３．渗流力学学科发展趋势 ３．１ 渗流力学学科发展表现出如下趋势： １）适 应 国 民 经 济 发 展 与 社 会 进 步 的 重 大 需 求 。渗 流 力 学 是 地 下 流 体 资 源 合 理 开 发 的 理 论 基 础 和 关 键 技 术 。 生 物 技 术 、生 物 工 程 发 展 需 要不断解决生物流体的渗流问题。 ２）研究体系将有重大发展。复杂渗流特别是在多重介质， 含 有 相 变化学反应的多相多组分， 具有热、固、液耦合作用的非牛顿流渗流将 是 在 工 程 技 术 中 遇 到 的 关 键 问 题 。随 着 人 类 对 健 康 或 生 态 环 境 的 日 益 关心， 牵涉生命 、生 理 现 象 的 生 物 体 液 在 生 物 体 内 的 渗 流 问 题 将 成 为 渗 流 研 究 的 热 点 。考 虑 多 孔 介 质 特 别 是 地 层 多 孔 介 质 的 物 理 参 数 的 随 机性、模糊性和渗流的混沌性， 建立渗流模型， 在渗流力学的研究体系 中， 将有重大发展。 ３）研 究 手 段 将 步 入 新 阶 段 。现 代 数 学 、物 理 学 、化 学 、地 学 、生 物 学 等基础科学的发展将为渗流力学的理论发展提供许多机会。 ３．２ 流体岩石力学的发展趋势 研究表明， 岩石流体力学大致包 括三个方面的物性关系， 即有效应力规律、渗透系数规律、流体作用下 的 岩 石 特 性 方 程 。太 沙 基 提 出 的 土 力 学 的 有 效 应 力 规 律 被 证 明 并 不 适 用 于 岩 体 介 质 。因 而 国 内 外 众 多 研 究 者 公 认 应 该 用 修 正 的 太 沙 基 有 效 应力规律， 修正系数 ( 对于不同的岩体介质， 取值是不同的。实验证 明， ( 琢值是岩体体积应力与孔隙压的函数， 且根据 ( 值的特征， 可以 反过来研究岩体与流体的相互作用情况。这个问题， 急待深入研究。 大量实验证 实 ， 均 质 岩 体 、裂 隙 岩 体 ， 包 括 单 一 的 岩 石 裂 缝 ， 其 渗 透系数并非常数， 而是固体应力与孔隙压的函数， 由于岩体与藏体及 其组合种类繁多， 性质各异， 要真正搞清其规律还需进行大量的实验 研究。 ３．３ 岩石流体力学理论研究 岩石流体力学的理论研究主要指根 据固流相互作用的工程实际问题， 建立其数学模型。一般是由固体变 形方程、流体渗流方程与耦合方程三大方程组成的。（ 下转第 376页）
水岩作用的研究现状及趋势
水岩作用的研究现状及趋势水岩作用(Water-Rock Interaction—WRI）泛指地质作用过程当中所发生的流体与岩石的相互作用。
具体来说，水溶液和岩石在岩石固相线以下的温度、压力范围内进行的各种化学反应和物理化学作用。
学者们对水岩作用的研究起源于20世纪50年代末，此后得到不断的重视和发展，并于1974 年在捷克召开了第一届国际WRI 学术会议。
20世纪中叶以来，固体地球科学和环境地球科学都越来越重视水岩作用研究，已经成为水文地质学、地球化学、岩石学、工程地质学、地热学、矿床学、环境化学等学科的研究热点和前沿领域．对于水文地质而言和工程地质而言，很多问题均得益于把地下水和固体含水介质作为整体的系统来研究。
1国内外研究现状1.1研究方向目前, 关于水岩作用的研究主要涉及到两个方向,一是水文地质方向;二是工程地质和岩土力学的方向。
前者主要研究水与岩土介质作用对地下水溶质运移的影响, 其采用的研究方法主要是水力学和同位素化学方法等,对于这方面的研究,资料很多。
我国沈照理先生在1991年就提出了此问题, 并得到了同行们的广泛支持与响应。
到目前为止,国际上已召开了多次相关的学术会(Water-Rock Interaction—WR I ) ,集中反映了国内外学者的研究成果,为水资源的研究做出了很大的贡献。
后者主要集中在水与岩土介质作用对岩土的力学状态、变形特性的影响。
由于它涉及到工程的成败问题, 因此必须对之进行详细而认真的研究。
1.2水岩作用的分类从工程地质学和岩土工程的角度看,水岩作用主要有以下两类: 即力学和物理化学作用。
力学作用包括静水压力、动水压力和浮托力等; 物理化学作用主要有水的软化作用、岩溶(溶解与沉淀)、冻融、基质吸力等。
王思敬院士将水库地区的水岩作用总结为以下几种:岩土的软化,即在水的作用下岩石单轴抗压强度的弱化; 渗压效应, 岩体结构面上渗压主要是通过降低有效法向应力来降低结构面抗剪阻力的;渗透潜蚀;水力冲刷;岩土失水固结、干裂和崩解。
隧道结构的地下水渗流力学分析
隧道结构的地下水渗流力学分析隧道结构是人类在建设过程中常用的一种地下工程形式，为了保证隧道施工和运营的安全，需要对隧道结构的地下水渗流力学进行详细分析和研究。
本文将针对隧道结构地下水渗流力学进行分析，以提供相关理论和方法支持。
一、地下水渗流概述地下水渗流是指地下水在不同岩土层中的运移过程。
隧道结构施工和使用过程中，地下水渗流问题是一个重要的研究内容。
地下水渗流对隧道结构的稳定性和性能有着重要影响，因此需要进行深入分析。
二、地下水渗流力学分析方法1. 隧道结构地下水渗流力学模型建立在进行地下水渗流力学分析前，首先需要建立地下水渗流力学模型。
根据隧道结构的具体情况，选择合适的数学模型和计算方法。
常用的模型包括Darcy定律、Richards方程等。
在模型建立过程中，需要考虑地下水的渗透性、孔隙度、饱和度等参数。
2. 参数及边界条件确定为了准确分析地下水渗流力学问题，需要确定相应的参数和边界条件。
参数包括土层渗透系数、孔隙度、饱和度等；边界条件包括隧道结构的尺寸、地下水位变化等。
通过准确确定参数和边界条件，可以得到更真实可信的分析结果。
3. 地下水渗流力学数值模拟及分析利用计算机软件或数值分析方法，对建立的地下水渗流力学模型进行数值模拟和分析。
通过模拟计算，可以获取隧道结构周围土层和地下水的压力场、渗流场等相关信息。
同时也可以定量评估地下水对隧道结构的影响程度，为后续工程设计和施工提供参考依据。
三、地下水渗流力学分析影响因素1. 土层性质土层的渗透性、孔隙度等地下水渗流参数会直接影响地下水渗流力学分析的结果。
不同土层性质将对地下水流动路径和速度产生不同的影响。
2. 外界水文条件地下水位的变化、地下水流动的方向等外界水文条件对地下水渗流力学分析有重要影响。
变化的地下水位可能导致隧道结构周围土层的饱和度发生变化，从而影响渗流场的分布。
3. 隧道结构参数隧道结构的尺寸、形状等参数也会对地下水渗流力学分析产生影响。
地下水渗流对岩体力学性质的影响
地下水渗流对岩体力学性质的影响针对地下水通过物理、化学和力学作用于岩石并引起岩石破坏的特点，分析了岩石水损伤机理，从总体上深化了对水—岩作用机理的认识。
标签地下水；岩体；作用机理引言作为影响岩体力学性质的一个活跃因素，水对岩石强度、弹性模量等方面作用的研究越来越受到人们的重视0。
然而，水对岩石作用机理的研究是真正关系到能否解决以上诸多问题的关键所在。
1 机理分析地下水是一种重要的地质营力，它与岩体之间的相互作用，一方面改变着岩体的物理、化学及力学性质，另一方面也改变着地下水的物理、力学性质及化学组分。
运动着的地下水对岩体产生三种作用，即物理的、化学的和力学的作用0。
1.1 地下水对岩体的物理作用这种作用主要是由岩石中的结合水产生的，结合水是由于矿物对水分子的吸附力超过了重力而被束缚在矿物表面的水，水分子运动主要受矿物表面势能的控制，这种水在矿物表面形成一层水膜，产生下述几种作用：润滑作用0。
由可溶盐、胶体矿物连结成的岩石，当有水浸入时，可溶盐溶解，胶体水解，使原有的连结变成水胶连结，导致矿物颗粒间连结力减弱，摩擦力减低。
这个过程在斜坡受降水入渗使得地下水位上升到滑动面以上时尤其显著。
润滑作用使岩石的变形性提高，摩擦角减小。
软化和泥化作用。
束缚在矿物表面的水分子通过其吸引力作用将矿物颗粒拉近、接紧，起连结作用，这种作用对于被土填充的结构面的力学性质的影响很明显0 。
由于岩体结构面中充填物随含水量的变化，发生由固态向塑态直至液态的弱化效应，使岩体的力学性能降低，粘土质岩石尤甚0。
此外，当硬岩断层破碎带中含有大量粘土质填充物时需注意这种作用[6]。
结合水的强化作用0。
处于非饱和带的岩体，其中的地下水是结合水，处于负压状态，按照有效应力原理，非饱和岩体中的有效应力大于岩体的总应力，从而增强了岩体的强度。
冻融作用0。
孔隙、微裂隙中的水在冻融时的胀缩作用对岩石力学强度破坏很大。
这种作用我国北方应特别注意。
水楔作用0。
《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、引言岩体是自然界中最基本、最重要的物质组成部分，特别是在地球物理学、土木工程学、环境科学等多个领域中，裂隙岩体的研究具有重要意义。
在地下工程建设、资源开发及环境治理等方面，裂隙岩体的渗流、损伤和断裂问题常常成为关键性研究内容。
因此，本篇论文将探讨裂隙岩体中的渗流—损伤—断裂耦合理论及其应用研究。
二、裂隙岩体渗流理论1. 渗流基本概念裂隙岩体的渗流是指流体在岩体裂隙中的流动过程。
由于岩体裂隙的复杂性和不规则性，渗流过程涉及到多种物理和化学作用。
2. 渗流模型及研究方法当前，对于裂隙岩体渗流的研究主要基于多孔介质理论及达西定律等理论模型，结合数值模拟和实验方法进行研究。
三、损伤力学在裂隙岩体中的应用1. 损伤力学基本概念损伤力学是研究材料在损伤过程中的力学行为及破坏机制的学科。
在裂隙岩体中，损伤表现为岩体结构或性质的劣化。
2. 损伤模型的建立及发展针对裂隙岩体的损伤问题，研究者们建立了多种损伤模型，如连续介质损伤模型、离散元损伤模型等，用以描述岩体的损伤过程和破坏机制。
四、裂隙岩体断裂理论1. 断裂力学基本原理断裂力学是研究材料断裂机理及断裂过程的一门学科。
在裂隙岩体中，断裂主要表现为裂隙的扩展和贯通。
2. 断裂判据及分析方法根据断裂力学的理论，结合裂隙岩体的特点，研究者们提出了多种断裂判据和分析方法，如应力强度因子法、能量法等。
五、渗流—损伤—断裂耦合理论1. 耦合机制分析在裂隙岩体中，渗流、损伤和断裂是相互影响、相互作用的。
渗流会导致岩体的损伤和断裂，而损伤和断裂又会影响渗流的路径和速度。
2. 耦合模型建立及求解方法基于上述分析，研究者们建立了渗流—损伤—断裂的耦合模型，并发展了相应的求解方法，如有限元法、边界元法等。
六、应用研究实例分析以某地下工程为例，通过实际观测和模拟分析，探讨该工程中裂隙岩体的渗流、损伤和断裂过程及相互作用关系。
分析结果为工程设计和施工提供了重要依据。
防治水学科前沿讲座-矿井突水渗流理论及研究方法
1 dV dp V
1 dVb dp Vb
α—多孔介质压缩系数
1 de dp 1 e
§2 地下水渗流基本理论概述
4、达西定律—线性渗透定律 Darcy, 1856年，验证： 通过饱和土体断面的流量Q与 断面面积A和水力梯度J成正比， 比例系数为K，称为“渗透系数”。
物理含义： 某一渗流场中，流入流出单元体的质量差等于单元体内液体质 量的变化。 6、地下水渗流数学模型 一个或一组数学方程与其定解条件加在一起，构成一个描述某 地下水渗流问题的数学模型。
§1 断层突水机理简介
2、复杂性方法方面
邱秀梅、周瑞光等利用重整化群方法研究了断层单元体破 裂的随机性和关联性，并对断层导水裂隙的扩展规律进行 了分析。 白峰青基于极限设计思想的概率方法提出断层防水煤柱设 计的可靠度方法，认为断层沿侧向突水的概率小于沿工作 面底板突水的概率. 潘岳根据Mises增量理论，对岩体断层破裂的突变进行理 论分析。 杜文堂使用了可靠度分析的“JC”方法，分析了水压力 、煤层抗张强度及突水系数的不确定性，建立了防水煤柱 可靠度分析的极限状态方程。
1、由于断层突水问题本身的复杂性，大多数理论只从单一学 科或某一方面进行研究。 2、断层带渗流的定量化研究较少。 因此，就以上两个方面作了一点探索。
§2 地下水渗流基本理论概述
一、有关渗流的几个概念
1、渗流 流体通过多孔介质的流动称为渗流。渗流实质上不是真实的流 体运动，而是一种假想的流动方式。 “为了研究地下水的整体运动特征而引入的一种假想的水流， 这种假想的水流具有实际水流的运动特点，并连续充满整个含 水层”。—地下水动力学 渗流一词是我国学者的“创新性发明”。在美国等西方国家渗 流被描述为flow through porous media，即是通过多孔介质的流 动，有时也简称为porous flow或seepage 。而俄文中渗流的对应 词意思为过滤器中的流动或“渗滤” 。20世纪60年代初期我国 学者给出了多孔介质流动的汉语定义：渗流。
岩石裂隙渗流特性试验研究的新进展_蒋宇静
第27卷 第12期岩石力学与工程学报 V ol.27 No.122008年12月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Dec .，2008收稿日期：2008–08–07；修回日期：2008–09–16作者简介：蒋宇静(1962–)，男，博士，1982 年毕业于山东矿业学院，现任教授，主要从事岩石力学和土木工程方面的教学与研究工作。
E-mail ：jiang@civil.nagasaki-u.ac.jp岩石裂隙渗流特性试验研究的新进展蒋宇静1，2，李 博1，王 刚2，李术才3(1. 长崎大学 工学部，日本 长崎 852–8521；2. 山东科技大学，山东 青岛 266510；3. 山东大学 岩土与结构工程研究中心，山东 济南 250061)摘要：综述国内外关于岩体裂隙渗流特性的研究成果，并进行相应的分析和讨论。
分析表明：试验研究在岩体裂隙渗流特性方面具有不可替代的作用；许多研究者根据试验结果提出相应的经验公式，但关于岩石裂隙渗流应力耦合特性研究的计算公式还没有统一的认识。
分析结论也为今后的岩体裂隙渗流特性的试验研究提供了有益的方向。
关键词：岩石力学；岩石裂隙；试验研究；力学开度；水力等效开度；应力渗流耦合；综述中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2008)12–2377–10NEW ADV ANCES IN EXPERIMENTAL STUDY ON SEEPAGECHARACTERISTICS OF ROCK FRACTURESJIANG Yujing 1，2，LI Bo 1，WANG Gang 2，LI Shucai 3(1. Faculty of Engineering ，Nagasaki University ，Nagasaki 852–8521，Japan ； 2. Shandong University of Science and Technology ，Qingdao ，Shandong 266510，China ；3. Research Center of Geotechnical and Structural Engineering ，Shandong University ，Jinan ，Shandong 250061，China )Abstract ：The researches on seepage characteristic of rock joints are reviewed and analyzed. The results show that the experimental study plays a very important role in researching on hydro-mechanical characteristic of rock joints. Many researchers bring forward the experiential computation formulations according to the experimental researches ，but there are not consistent understandings about them. The available research directions are put forward for the future research on hydro-mechanical characteristics of fractured rock masses.Key words ：rock mechanics ；rock fractures ；experimental study ；mechanical aperture ；hydraulic equivalent aperture ；stress-fluid coupling ；review1 引 言裂隙岩体中空隙的尺寸和连通程度一般都远小于岩体中节理裂隙，而且裂隙的水力传导系数远大于完整岩石中孔隙的渗透系数，因此节理裂隙是岩体中水运动的主要通道[1，2]。
渗流力学.
渗流力学渗流力学研究的内容流体通过多孔介质的流动称为渗流。
多孔介质是指由固体骨架和相互连通的孔隙、裂缝或各种类型毛细管所组成的材料。
渗流力学就是研究流体在多孔介质中运动规律的科学。
它是流体力学的一个重要分支，是流体力学与岩石力学、多孔介质理论、表面物理、物理化学以及生物学交叉渗透而形成的。
渗流现象普遍存在于自然界和人造材料中。
如地下水、热水和盐水的渗流；石油、天然气和煤层气的渗流；动物体内的血液微循环和微细支气管的渗流；植物体内水分、气体和糖分的输送；陶瓷、砖石、砂模、填充床等人造多孔材料中气体的渗流等。
渗流力学在很多应用科学和工程技术领域有着广泛的应用。
如土壤力学、地下水水文学、石油工程、地热工程、给水工程、环境工程、化工和微机械等等。
此外，在国防工业中，如航空航天工业中的发汗冷却、核废料的处理以及诸如防毒面罩的研制等都涉及渗流力学问题。
渗流的特点在于：（1）多孔介质单位体积孔隙的表面积比较大，表面作用明显。
任何时候都必须考虑粘性作用；（2）在地下渗流中往往压力较大，因而通常要考虑流体的压缩性；（3）孔道形状复杂、阻力大、毛管力作用较普遍，有时还要考虑分子力；（4）往往伴随有复杂的物理化学过程。
渗流力学是一门既有较长历史又年轻活跃的科学。
从Darcy定律的出现已过去一个半世纪。
20世纪石油工业的崛起极大地推动了渗流力学的发展。
随着相关科学技术的发展，如高性能计算机的出现，核磁共振、CT扫描成像以及其它先进试验方法用于渗流，又将渗流力学大大推进了一步。
近年来，随着非线性力学的发展，将分叉、混沌以及分形理论用于渗流，其它诸如格气模型的建立等等，更使渗流力学的发展进入一个全新的阶段。
渗流力学的应用范围越来越广，日益成为多种工程技术的理论基础。
由于多孔介质广泛存在于自然界、工程材料和人体与动植物体内，因而就渗流力学的应用范围而言，大致可划分为地下渗流、工程渗流和生物渗流3个方面。
地下渗流是指土壤、岩石和地表堆积物中流体的渗流。
岩土工程中的渗透理论与分析
岩土工程中的渗透理论与分析渗透是岩土工程中一项非常重要的参数。
渗透性质的分析不仅在工程设计中至关重要，也在环境地质和水文学研究方面具有广泛的应用价值。
因此，理解渗透现象和渗透理论是每一位岩土工程师必须掌握的知识。
渗透的定义和分类渗透定义为指液体通过多孔介质或裂隙系统进行流动的过程。
通常，我们可以将渗透性质分为两个基本类型：饱和渗透和非饱和渗透。
在饱和渗透中，岩土材料中所有的空隙都已经被液体填充，管道中的液体通过这些通道流动。
许多珠宝店铺中的沙漏就是最简单的饱和渗透系统。
相反，非饱和渗透是指在岩土材料中只有一部分空隙被液体填充。
这种情况下，该液体只在这些可以贯通的孔道中流动，其流动范围远小于饱和渗透。
渗透理论的应用处理岩土体的渗透性质涉及到许多基本原理。
以下是一些经常用到的渗透理论：拉普拉斯压力拉普拉斯压力是衡量在曲率半径为 r 的孔道中液体表面张力的力学概念。
它的计算公式为：P=2γ/r，其中γ为液体表面张力。
杨-卡普拉斯法则杨-卡普拉斯法则是在与孔径尺寸相当的特殊岩石中测量渗透率的一种方法。
它基于一个原则，即具有相同几何形状和大小的岩石样品应该具有相同的渗透率。
达西定律达西定律是水力学中一项非常常见的物理定律，它表明通过满足一定条件的孔隙或裂隙的总流量与孔隙或裂隙的面积成正比。
这个定律得名于法国水利工程师亨利-达西。
渗透现象在环境地质学中的应用渗透现象在环境地质学中具有重要意义。
了解这个概念有助于揭示很多地球科学中的问题，例如土地变化，以及水和污染物在地下水环境中的传播。
较低渗透率的岩石通常可以承载地下水。
当地下水渗透到较容易渗透的岩石中时，它会沿着倾角流入较低的渗透区域。
这个过程可以导致很多地质灾难，例如淹水和下塌。
岩土工程中的渗透现象常常会成为一项重要考虑因素。
通过了解和分析不同材料中的渗透性质，可以更好地预测和缓解工程中的风险。
总结渗透理论和渗透分析十分重要，并且对环境地质和岩土工程中的应用起着至关重要的作用。
岩石力学中的渗流与变变形行为研究
岩石力学中的渗流与变变形行为研究岩石力学是研究岩石在外力作用下的力学性质和行为变化的学科，涉及到岩石的渗流与变形行为。
本文将重点讨论岩石力学中渗流与变形行为的研究进展、影响因素以及实际应用。
渗流是指流体在岩石孔隙和裂隙中的传输过程。
岩石中的渗流可以分为孔隙流和裂隙流两种形式。
孔隙流是指流体通过岩石内部的微小孔隙进行传输，裂隙流则是流体通过岩石裂隙进行渗透。
渗流对岩石的物理性质和力学行为具有重要影响。
在岩石力学中，渗流特性对岩石的力学行为有着明显的影响。
首先，渗流可以改变岩石的孔隙水压。
孔隙水压的升高会降低岩石的剪切强度，导致岩石易于破裂和变形。
其次，渗流还会改变岩石的应力状态。
流体对岩石的应力传递可以减小外部作用下的应力集中程度，从而降低岩石的破坏概率。
此外，渗流还会导致岩石内部的溶解和沉积作用，进一步影响岩石的物理力学性质。
渗流行为的研究离不开渗流速度和压力梯度的测量。
目前常用的实验方法有孔隙度测量、渗透试验和压力传感器监测等。
通过实验数据的分析和处理，可以得到岩石的渗透系数、孔隙度、孔隙水压变化等重要参数。
岩石的变形行为是指岩石在外力作用下发生的形变和变形过程。
岩石的变形行为包括弹性变形和塑性变形两种形式。
弹性变形是指岩石在外力作用下发生的可逆形变，而塑性变形则是指岩石在外力作用下发生的不可逆形变和破坏。
岩石的变形行为研究对于岩石力学和岩土工程具有重要意义。
一方面，了解岩石的变形行为可以为工程设计提供参考依据。
通过研究岩石的强度、变形模式和变形特征，可以评估岩石的稳定性和承载能力，为工程设计提供可靠性保证。
另一方面，深入研究岩石的变形行为有助于预测和控制地质灾害的发生。
通过分析岩石的变形机制和变形规律，可以提前识别潜在的地质灾害风险，并采取相应的预防和处理措施。
岩石的变形行为研究涉及到岩石的力学参数和应力状态的测定。
常见的实验方法有拉伸试验、压缩试验、剪切试验等。
通过对实验数据的分析和处理，可以得到岩石的变形参数和变形模式的定量描述。
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2010-2011学年第1学期重庆交通大学基于岩体力学与水渗流的研究摘要：针对地下水通过物理、化学和力学作用于岩石并引起岩石破坏的特点，分析了岩石水损伤机理，从总体上深化了对水岩作用机理的认识，并结合工程实例进行了说明，以促进地下水渗流对岩体力学性质影响的研究。
关键词：地下水，岩体，作用机理作为影响岩体力学性质的一个活跃因素，水对岩石强度、弹性模量等方面作用的研究越来越受到人们的重视。
然而，水对岩石作用机理的研究是真正关系到能否解决以上诸多问题的关键所在。
1 机理分析地下水是一种重要的地质营力，它与岩体之间的相互作用，一方面改变着岩体的物理、化学及力学性质；另一方面改变着地下水的物理、力学性质及化学组分。
运动着的地下水对岩体产生3种作用，即物理的、化学的和力学的作用。
1．1 地下水对岩体的物理作用这种作用主要是由岩石中的结合水产生的，结合水是由于矿物对水分子的吸附力超过了重力而被束缚在矿物表面的水，水分子运动主要受矿物表面势能的控制，这种水在矿物表面形成一层水膜，产生以下几种作用：1)润滑作用[引。
由可溶盐、胶体矿物连接成的岩石，当有水浸入时，可溶盐溶解，胶体水解，使原有的连接变成水胶连接，导致矿物颗粒间连接力减弱，摩擦力减低。
这个过程在斜坡受降水入渗使得地下水位上升到滑动面以上时尤其显著。
润滑作用使岩石的变形性提高，摩擦角减小。
2)软化和泥化作用。
束缚在矿物表面的水分子通过其吸引力作用将矿物颗粒拉近、接紧，起连接作用，这种作用对于被土填充的结构面的力学性质的影响很明显。
由于岩体结构面中充填物随含水量的变化，发生由固态向塑态直至液态的弱化效应，使岩体的力学性能降低，黏土质岩石尤甚E5]。
此外，当硬岩断层破碎带中含有大量黏土质填充物时需注意这种作用。
3)结合水的强化作用。
处于非饱和带的岩体，其中的地下水是结合水，处于负压状态，按照有效应力原理，非饱和岩体中的有效应力大于岩体的总应力，从而增强了岩体的强度。
4)冻融作用。
孔隙、微裂隙中的水在冻融时的胀缩作用对岩石力学强度破坏很大。
这种作用在我国北方应特别注意。
5)水楔作用。
当有水分子补充到矿物颗粒靠得很近的矿物表面时，矿物颗粒利用其表面吸着力将水分子拉到自己周围，在两个颗粒接触处由于吸着力作用使水分子向两个矿物颗粒之间的缝隙挤入，这种现象称为水楔作用。
饱水岩石在受力过程中，水楔作用的影响更大，岩石强度的降低也较多。
以上几种作用都是与岩石中的结合水有关，而岩石含结合水的多少主要和矿物的亲水性(由黏土质矿物含量决定)有关。
水对岩石的上述几种作用往往是其中几种同时发生，且绝大多数都降低了岩体的力学性能。
根据实验研究，对于多孔隙的砂岩，饱水后的弹性模量甚至降低到干燥时的1／3。
Colback和Wiid对石英质页岩和石英质砂岩的研究，饱水抗压强度仅为干燥时抗压强度的50％Es]。
岩石试件的含水量也显著影响岩石的抗压强度指标值，含水量越大，强度指标值越低。
水对岩石强度的影响通常以软化系数表示。
节理岩体各分区的张量是采用这样的方法确定的：首先依据各分区的6组节理产状、隙宽和问距算出各分区渗透张量的主值和方向，可称之为几何统计资料所确定的值。
根据理产状可以认定压水试验所得值反映了NW 方向的节理的导水能力，可以利用大量压水试验所得到的K值修正以前计算所得的，NE组节理的导水能力与NW 组的节理的比值在不同区域各不相同，由地质工程师根据试验确定，这样可修正通过这种综合的方法确定节理岩体各分区的渗透张量。
还有50个分区的断层和帷幕的渗透主值是由试验值确定的，一般断层都是各向异性，法向渗透主值一般为顺层渗透主值。
1．2 地下水对岩体的化学作用主要是指地下水与岩体之间的离子交换、溶解作用(岩溶)、水化作用(膨胀岩的膨胀)、水解作用、溶蚀作用、氧化还原作用等。
通过近20 a的全国性地质调研及分析，初步确定了甘肃北山作为高放废物深埋处置重点研究区域。
甘肃北山地区地貌为低山陵区，高程为l 440~2 070 1TI，相对高差较小，地势低缓，为典型内陆干旱性气候，大部分为干旱戈壁或基岩裸露的低山。
该区位于北山南带中段，大地构造位置处于塔里木板块东端，属二级大地构造单元塔里木地台和北山古生代褶皱带的衔接部。
研究区南北两侧以区域性EW 向断裂、褶皱和韧性剪切带为主，中部以NE向断裂为主导的构造格局，其岩性主要为似斑状二长花岗岩、云英闪长岩及黑云母花岗岩⋯。
在稳定的地质环境巾，工程地质、岩体力学及现场渗流特性等的确定与描述是高放废物深埋处置可行研究中关键的基础数据，而岩体力学性质取决于岩石本身的物理力学性质、岩体中的结构面及岩体的赋存环境；岩体作为高放废物的地质隔离体系，其水力学性质决定其能否安全、有效地处置高放核废物。
因此，研究岩体力学与渗流特性对高放废物处置具有重要意义。
近年来，用统计学方法对岩体结构参数进定量化描述和分析已取得了显著的研究成果。
关于岩体结构网络的计算机模拟，目前仍主要采用Monte Carlo模拟方法进行。
Monte Carlo方法又称随机抽样方法，由于其解决了已知概率分布进行随机变量抽样的数学问题，在分布模拟中占有十分重要的地位。
早在20世纪70年代末到80年代初，欧美学者开始进行岩体结构面的研究，如：Baecher 和Lanney，Paul，及国内陈剑平、王清等人的研究工作，这些研究主要是在二维情况下从有限露头上测得的节理迹长推求全迹长。
陶振宁、干宏、徐光黎、潘别桐等对长江三峡水利枢纽三斗坪坝基和船闸岩体进行了二维结构概率模型的专题研究。
美国GOLDER公司等己开发出专门分析岩体结构的Fracman商用程序。
邬爱清等将三维网络模拟与关键块体理论结合起来对三峡船闸高边坡岩体进行了结构概化模型研究。
MEYER等对Boston地区的三维连通网络进行了搜索，指出了渗流可能发牛的路径。
然而在具体程序的叮视化实现上尚有所欠缺，1)离子交换。
地下水与岩体之间的离子交换是由物理力和化学力吸附到岩土体颗粒上的离子和分子与地下水的一种交换过程。
通常富含Ca离子或Mg离子的地下淡水在流经富含Na离子的土体时，使得地下水中的Ca离子或Mg离子置换了土体中的Na，一方面由水中Na的富集使天然地下水软化；另一方面新形成的富含Ca离子和Mg离子的黏土增加了孔隙度及渗透性能，使得岩土体的结构改变，从而影响岩土体的力学性质。
2)溶解作用和溶蚀作用。
天然的大气降水在经过渗入土壤带、包气带或渗滤带时，溶解了大量的气体，弥补了地下水的弱酸性，增强了地下水的侵蚀性。
这些具有侵蚀性的地下水对可溶性岩石如石灰岩(CaCO3)、白云岩(CaMgC03)、石膏(CASK)4)、岩盐(NaCI)以及钾盐(KC1)等产生溶蚀作用，增大了岩石的空隙率及渗透性。
3)水化作用。
是水渗透到岩土体的矿物结晶格架中或水分子吸附到可溶性岩石的离子上，使岩石的结构发生微观、细观及宏观的改变，减小岩土体的内聚力。
4)水解作用。
是地下水与岩土体(实质上是岩土物质中的离子)之间发生的一种反应，该反应一方面改变着地下水的pH值；另一方面也使岩土体物质发生改变，从而影响岩土体的力学性质。
5)氧化还原作用。
是一个电子从一个原子转移到另一个原子的化学反应。
地下水和岩土体之间常发生的氧化过程有：硫化物的氧化过程产生Fe203和H2SO4，碳酸盐岩的溶蚀产生了co2。
地下水与岩土体之间发生的氧化还原作用，既改变着岩土体中的矿物组成，又改变着地下水的化学组分及侵蚀性，从而影响岩土体的力学性质。
以上地下水对岩土体产生的各种化学作用大多是同时发生的，一般地说化学作用进行的速度很慢。
地下水对岩土体产生的化学作用主要是改变岩土体的矿物组成，改变其结构性而影响岩土体的力学性能。
1．3 地下水对岩体的力学作用岩石中的自由水不受矿物表面吸着力控制，其运动主要受重力作用控制，它对岩石力学性质的影响主要表现在孔隙水压力作用和溶蚀、潜蚀作用。
地下水对岩体的力学作用主要通过孔隙静水压力和孔隙动水压力作用对岩体的力学性质施加影响。
前者减小岩体的有效应力而降低岩体的强度；后者对岩体产生切向的推力以降低岩体的抗剪强度。
孔隙和微裂隙中含有重力水的岩石突然受载而水来不及排出时，岩石孔隙或裂隙中将产生高孔隙水压，减小了颗粒之间的压应力，从而降低了岩石的抗剪强度，甚至使岩石的微裂隙端部处于受拉状态，从而破坏岩石的连接。
地下水在松散破碎岩体及软弱夹层中运动时对土颗粒施加体积力，可将岩石中可溶物质溶解带走，在孔隙动水压力的作用下可使岩体中的细颗粒物质产生移动，甚至被携出岩体之外，从而使岩石强度大为降低，变形加大，前者称为溶蚀作用，后者称为潜蚀作用，在岩石中有酸性或碱性水流时，极易出现溶蚀作用，当水力梯度很大时，对于孔隙度大、连接差的岩石易产生潜蚀作用。
在岩体裂隙或断层中的地下水对裂隙壁施加两种力：1)垂直于裂隙壁的空隙静水压力(面力)，该力使裂隙产生垂向变形；2)平行于裂隙壁的空隙动水压力(面力)，该力使裂隙产生切向变形。
具体理论公式见表1。
表1 水对岩体力学性质影喻的理论公式类型 l 地下水未充满岩体空隙地下水充满岩体空隙静水1 =d+P =d—P动水l =rJ Vd=6yJ／2其中，为岩体的有效应力；为岩体的总应力；P为岩体中的空隙静水压力(负压)；为岩体中的动水压力；y为地下水的容重；J为地下水的水力坡度；b为裂隙的宽度。
2 工程实例平庄西露天煤矿。
它的第16次滑坡，滑体长395 m，宽181 m，高41 m。
滑坡体积为4．212×10 m3，主要岩性为砂页岩和页岩，滑坡前的倾角为20。
，滑后的坡角为16。
30 ，滑坡面的倾角为18。
40 。
在滑坡顶部由于降丽积水，形成一条长约300 m的积水区，它浸泡着软弱岩层。
采用SARMA法进行稳定性演算时，在有水的情况下，其安全系数K=1．15～1．21；如边坡处于疏干状态时，其安全系数K=1．50～1．56。
通过现场节理调查、地应力及高压水试验和室内岩石力学试验，研究了高放废物处置片甘肃北山预选区岩体力学和渗流特性：(1)甘肃北山预选区BS03钻孔的岩石均只有高密度、低含水量、低吸水率和低孔隙率的特性，岩石非常致密。
(2)浅部岩石均匀性差，300 m以下岩石均匀性好。
英云闪长岩岩性不均匀，300 m 以下似斑状长花岗岩岩石均匀，单轴抗压强度和弹性模最较高。
(3)测孔的最大水平主应力为l7．52 MPa，最小水平力为l1．12 MPa，属rfJ等应力区。
(4)岩体的渗透系数为l0 ～10 cm／s，属低渗透性岩体。
(5)岩体节理以陡倾角的剪节理为主，节理倾向分布可用正态函数有效地拟合，而丌度 J 用负指数函数有效地拟合。
(6)编制的渗透张量计算和理二维模拟程序可较好地反映岩体的渗透性质和节理的三维分布。