破碎石灰岩渗透特性的试验研究

厚度 被 逐 渐压 缩 ，渗透 率逐 渐 变小 。
本次试验的试验 设备 以中国矿业大学
深部岩土力学和地下工程国家重点实验室的 Ｍ ＴＳ８１ ５岩 石 力 学 伺 服 实 验 系统 为 主 ， ＭＴ ８５ Ｓ １ 电液伺服岩石力学实验系统是世界
嘲
石灰岩 ；渗透特性 ；Ｄｒ 流 ；颗 粒直 径 ａｃ ｙ
压
黏剂， 但是， 这种方法很容易破坏岩石原有 Ｊ
承受较大载荷 。因此 ，在本次实验 中， 使用 『 了由中国矿业大学独立设计并拥有专利的渗
透仪。
力
震
分析 了影响岩石材料渗透性诸因素 ， 用岩体
的灰色结构解释岩石标准试样渗透率试验结 ｆ
果的离散性 ， 指出岩石的内部结构是决定岩 石 渗 透率 分 散 的根 本原 因 ， 石 应 力应 变状 岩 态仅是诱使渗透率变化的外部条件 ；文献㈦ 设计了一套全新的实验方法 ， 可以测试压力 作用下岩石破碎后的渗透率 ；文 ’ 利用一 种专门的破碎岩体压实渗透试验装置 ，在 ｒ
我 国作 为 世 界 上 主 要 的 产 煤 大 国 ，每 年的巷道工程量在２ ． 千米 ， ～３０ － 产生了大量
的破碎岩体 。 松散的破碎岩体具有明显的渗 流特性， 岩体的渗流不仅影响岩体的物理学 特 陛， 对岩体的应力场也有重要影响。 在我 国， 每年都有大量的煤矿透水事故发生 ， 破 碎 岩体 的渗 流 对煤 矿 的 危害 十 分 巨大 ， 因此
圈
Ｄ ０ ３ ６ ／ ． ｓ ．０ １ ８ ７ ．００ １ ．３ ｏＬ１ ．９９ ｊｉ ｎ１ ０－ ９ ２２ １ ．４ ０ ６ ｓ
基金项 目：国家 “ ７ ９ ３计划 ”项 目（ ０ ７ Ｂ ０ ４ ０ ；国家 自然科学 基金重 点项 目（ ０ ３ ０ ４ ２０ Ｃ ２ ９０ ） ５ ８４ ０ ）
按 上述 方法 进 行 实 验 准 备 。 给 渗 透 以
响 ｛文献 详尽研究 了破碎岩体非 Ｄ ｒｙ渗 ａｃ
流 得 动 力学 行 为 ，通 过 破 碎岩 体渗 流 实验 给 出了 各种 非 线 眭渗 流 公式 。 文献 究 了 研 地 表降水的渗 流问题 。
但是介质物性 （ 如颗粒直径等 ）对于
论意义和 实际意 义 文章 基于 中国矿业 大 学深 部岩土 力学和地下工程国家重点实验
室 的 Ｍ ｓ １岩 石 力 学 伺服 实验 系统 ， 过 丁８５ 通
塞的移 动速度通过换算得到 （ ／ｓ ，Ａ、 ｍ ）
Ｌ为试件的截面积和高度（ ，ｍ ｈｌ ｈ ｍ ２ － 为两端的水头差 ，在本次实验 中 ，出水孔 的水直接流 出，出水处压力为零 ，孔压即 为两端 的压差 ，经换算 可得到水头差 。 １３ ．实验过程及数据采集
对 破碎 岩体 渗 流 的研 究 显 得 十 分 必要 。 国 内外 很 多 学者 进 行 了 大量 的理 论 研 究 ，如 文献 地震 而 致 得高 度 破碎 方 解 石 对 的变形行为和渗透特性进行 了研究对比， 并 对其 理论 和 应 用进 行 了详 尽 的研 究 ；文 】
（ １） 从 单 组 实 验 来 看 ， 随 着 孔 压 差 上最先进的室内岩石力学 实验 系统之一 。 ｆ 进 行本次 实验 ，需要具有渗透功能的 即水力梯 度的逐 渐升 高，渗流速度 亦同时 特殊容器或将破碎岩体进行 固定定型， 不许 增大 。渗流速度 增长速度变缓 ，并 不是 简
破碎 石灰岩 渗透 特性 的试验研 究
左其伟 ’ 赵玉成 ’陈 占清 １中国矿业大学理 学院 力学 系 ２ １０ ；２ 深部岩土力学与地下工程 国家重点实验室 ２ １０ ， ２ ８ ， ０ ２０８
ｆ不 同渗透速度下 ，轴 向应 力对渗透率 的影
破碎 岩体 中的渗流会引发如溃 坝、 煤矿 突 水等 动： 学灾害 于破碎岩体 结构的物 力 对 理力 学・ 挂质及渗流特性的研 究有重要的理
加入一定量的饱和研 究粒 径的破碎岩体介 质。将渗透仪放入 ＭＴ ８ ５ Ｓ １ 电液伺服岩石力
学实验 系统， 然后启动系统进行加载 。 首先
将 载荷 控 制在 ２ ＫＮ以下 ，开 启水 循环 ，并 ０ 控 制空 隙 压 不超 过 ｌ ａ再对 介 质进 行 依 ＭＰ 次 饱和 。 其余 测试 可 以通 过 系统 上 的 编制 程 序 实现 。
势 ：在 一 定 的轴 压 作 用下 ，不 同的 岩 石 随
见。文章通过 室内模拟环境 ，选取不同粒 径 的岩石进 行了多组 全面 的渗流 实验 ，获 得 了一 定的实验数据 ，总结出 了一定的实 验 规 律 ，这 些 为破 碎 岩体 工程 设计 、 施 工 提 供了一定的参考依据 。
其发生流动 ， 然后解决加载问题和设计渗透 闭合回路。最后还要确定数据采集方式 。 在 常温下， 使破碎岩体定型需要使用特殊的胶 的物理特性， 并且这种方法强度有限， 不能 Ｉ
单 的源自文库形关 系，如对于岩样 ｌ ，在轴 向位 移５ ｍｍ 时 ，其 图象如图 ｌ 所示。水力梯度 和渗流速 度的图象更接近与二次 图象 。
Ｄ ｒｙ 律 中 的渗 透率 的 影 响机 理 方 面的 研 ａｃ 定 究进行得非常少 ，这 方面 的文献也非 常鲜
室 内模拟环境 ， 选取不 同粒径的石 灰岩进
行 了多组全 面的渗流实验 ， 究 了－ Ｄｒ 研 ＝ ＆ｃ ｌ ｙ ￣ － 渗流的渗透特 性。 出了破碎 岩体 的介 质 给 粒径和 渗流速度 对渗 透率 的具体 影响趋
着颗粒直 径 的逐 渐 变大，渗透 率逐 渐增 大； 同颗 粒直径 的岩石都有 类似 的压 实 不 渗透特性 随着岩石 的压 力逐 渐增 大，其
１ 试验设备和试验方法
１１ 验 设 备 ．实
２ 渗透实验结果分析
在渗透实验 中，为了避免 由于时间过
短 而 无 法 读 取稳 定 的 数 值 ，采 样 时 段一 律 取 到 ３分 钟 。对 于 本 次 实 验 ，从测 试 数 据 和分析结果 可以看 出 ：