裂隙巖體中滲透性垂向變化規(guī)律及滲流場特征

本項目以金沙江下游向家壩壩址區(qū)的三疊系鈣質膠結砂巖裂隙巖體為對象，結合實際工程需要，完成了從理論到應用的整個研究過程。在三年時間里，課題組共15人次赴向家壩進行野外調查，完成了過河平硐疏干抽水和平硐內裂隙巖體大型抽水兩項試驗。通過對壩址區(qū)133個鉆孔2595段壓水試驗數(shù)據的系統(tǒng)整理，結合基礎地質資料的分析，提出了巖體宏觀滲透結構，并給出了巖體滲透性分區(qū)和評價指標。針對向家壩地區(qū)砂巖裂隙巖體滲透性的非均質性，提出了與實際情況更相符合的匯點法井流計算公式，利用兩次大型抽水試驗數(shù)據得到了準確的巖體滲透系數(shù)值。建立了巖體滲透性評價指標與滲透系數(shù)之間的定量關系，最終得到各分區(qū)內巖體的宏觀滲透系數(shù)值。借助pmw 滲流計算軟件，對水庫蓄水后壩址區(qū)地下水滲流場進行了初步計算。該項工作提出了一系列理論和方法，對砂巖裂隙巖體的滲透規(guī)律有了進一步的認識，許多結果已被實際工程所采用，取得了很好的應用效果。,本項目以金沙江下游向家壩壩址區(qū)的三疊系鈣質膠結砂巖裂隙巖體為對象，結合實際工程需要，完成了從理論到應用的整個研究過程。在三年時間里，課題組共15人次赴向家壩進行野外調查，完成了過河平硐疏干抽水和平硐內裂隙巖體大型抽水兩項試驗。通過對壩址區(qū)133個鉆孔2595段壓水試驗數(shù)據的系統(tǒng)整理，結合基礎地質資料的分析，提出了巖體宏觀滲透結構，并給出了巖體滲透性分區(qū)和評價指標。針對向家壩地區(qū)砂巖裂隙巖體滲透性的非均質性，提出了與實際情況更相符合的匯點法井流計算公式，利用兩次大型抽水試驗數(shù)據得到了準確的巖體滲透系數(shù)值。建立了巖體滲透性評價指標與滲透系數(shù)之間的定量關系，最終得到各分區(qū)內巖體的宏觀滲透系數(shù)值。借助pmw 滲流計算軟件，對水庫蓄水后壩址區(qū)地下水滲流場進行了初步計算。該項工作提出了一系列理論和方法，對砂巖裂隙巖體的滲透規(guī)律有了進一步的認識，許多結果已被實際工程所采用，取得了很好的應用效果。 2100433B

本項目基于大量的壓水試驗數(shù)據，通過引入地質統(tǒng)計學中的 去叢聚效應 ，有效地分析了砂泥巖裂隙巖體的層狀滲透結構、帶狀滲透結構和殼狀滲透結構；提出了一種將大量低分辨率數(shù)據離散化后取均值以獲取高分辨率信息的研究思路，通過應用相對深度、滲透系數(shù)較大值等方法，有效分析了單一地層內滲透性的主要影響因素。針對抽水試驗，推導了裂隙含水層中抽水井不均勻出水條件下的井流公式。裂隙巖體中的滲流、變形都主要發(fā)生在裂隙中，因此巖體的滲透性參數(shù)和變形參數(shù)之間存在聯(lián)系。提出利用巖體滲透性隨深度的變化趨勢估算大尺度巖體的裂隙法向剛度和變形模量，得到的結果與現(xiàn)場實測結果基本吻合。發(fā)展了一種同時忠實于滲透系數(shù)實測值和示蹤試驗數(shù)據，基于梯度的反演三維滲透系數(shù)場的方法--序貫自校正方法。該方法以地質統(tǒng)計學條件模擬得到的忠實于滲透系數(shù)實測值的滲透系數(shù)場為初始條件，通過優(yōu)化方法校正該滲透系數(shù)場就得到反映示蹤試驗資料的滲透系數(shù)場。,本項目基于大量的壓水試驗數(shù)據，通過引入地質統(tǒng)計學中的 去叢聚效應 ，有效地分析了砂泥巖裂隙巖體的層狀滲透結構、帶狀滲透結構和殼狀滲透結構；提出了一種將大量低分辨率數(shù)據離散化后取均值以獲取高分辨率信息的研究思路，通過應用相對深度、滲透系數(shù)較大值等方法，有效分析了單一地層內滲透性的主要影響因素。針對抽水試驗，推導了裂隙含水層中抽水井不均勻出水條件下的井流公式。裂隙巖體中的滲流、變形都主要發(fā)生在裂隙中，因此巖體的滲透性參數(shù)和變形參數(shù)之間存在聯(lián)系。提出利用巖體滲透性隨深度的變化趨勢估算大尺度巖體的裂隙法向剛度和變形模量，得到的結果與現(xiàn)場實測結果基本吻合。發(fā)展了一種同時忠實于滲透系數(shù)實測值和示蹤試驗數(shù)據，基于梯度的反演三維滲透系數(shù)場的方法--序貫自校正方法。該方法以地質統(tǒng)計學條件模擬得到的忠實于滲透系數(shù)實測值的滲透系數(shù)場為初始條件，通過優(yōu)化方法校正該滲透系數(shù)場就得到反映示蹤試驗資料的滲透系數(shù)場。 2100433B

本項課題研究內容為裂隙巖體滲流應力耦合特性及分析研究，以試驗為基，注重理論分析和歸納。通過滲流應力耦合試驗，提出滲流應力耦合關系式，并用于龍灘高碾壓砼壩斷面優(yōu)化招標設計。首次提出裂隙巖體四自由度全耦合分析方法，突破目前普遍采用的滲流場和應力場分開計算，交叉迭代的計算程式，成為目前較完善的分析方法，編制了相應程序可資歷應用，完成交叉裂隙水流模型試驗，建立了交叉水流局部水頭損失的理論模式及相應的修正系數(shù)，改進完善了網絡滲流的計算，澄清了網絡裂隙水流計算中是否要考慮交叉引起的水冰損失的爭論。本研究豐富了巖石力學內容，促進裂隙水力學發(fā)展起到積極作用。成果理論水平高，有較好的應用前景。培養(yǎng)了高層次人才。 2100433B