裂隙巖體中滲透性垂向變化規(guī)律及滲流場(chǎng)特征成果摘要

本項(xiàng)目以金沙江下游向家壩壩址區(qū)的三疊系鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖裂隙巖體為對(duì)象，結(jié)合實(shí)際工程需要，完成了從理論到應(yīng)用的整個(gè)研究過(guò)程。在三年時(shí)間里，課題組共15人次赴向家壩進(jìn)行野外調(diào)查，完成了過(guò)河平硐疏干抽水和平硐內(nèi)裂隙巖體大型抽水兩項(xiàng)試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)壩址區(qū)133個(gè)鉆孔2595段壓水試驗(yàn)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)整理，結(jié)合基礎(chǔ)地質(zhì)資料的分析，提出了巖體宏觀滲透結(jié)構(gòu)，并給出了巖體滲透性分區(qū)和評(píng)價(jià)指標(biāo)。針對(duì)向家壩地區(qū)砂巖裂隙巖體滲透性的非均質(zhì)性，提出了與實(shí)際情況更相符合的匯點(diǎn)法井流計(jì)算公式，利用兩次大型抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到了準(zhǔn)確的巖體滲透系數(shù)值。建立了巖體滲透性評(píng)價(jià)指標(biāo)與滲透系數(shù)之間的定量關(guān)系，最終得到各分區(qū)內(nèi)巖體的宏觀滲透系數(shù)值。借助pmw 滲流計(jì)算軟件，對(duì)水庫(kù)蓄水后壩址區(qū)地下水滲流場(chǎng)進(jìn)行了初步計(jì)算。該項(xiàng)工作提出了一系列理論和方法，對(duì)砂巖裂隙巖體的滲透規(guī)律有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，許多結(jié)果已被實(shí)際工程所采用，取得了很好的應(yīng)用效果。,本項(xiàng)目以金沙江下游向家壩壩址區(qū)的三疊系鈣質(zhì)膠結(jié)砂巖裂隙巖體為對(duì)象，結(jié)合實(shí)際工程需要，完成了從理論到應(yīng)用的整個(gè)研究過(guò)程。在三年時(shí)間里，課題組共15人次赴向家壩進(jìn)行野外調(diào)查，完成了過(guò)河平硐疏干抽水和平硐內(nèi)裂隙巖體大型抽水兩項(xiàng)試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)壩址區(qū)133個(gè)鉆孔2595段壓水試驗(yàn)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)整理，結(jié)合基礎(chǔ)地質(zhì)資料的分析，提出了巖體宏觀滲透結(jié)構(gòu)，并給出了巖體滲透性分區(qū)和評(píng)價(jià)指標(biāo)。針對(duì)向家壩地區(qū)砂巖裂隙巖體滲透性的非均質(zhì)性，提出了與實(shí)際情況更相符合的匯點(diǎn)法井流計(jì)算公式，利用兩次大型抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到了準(zhǔn)確的巖體滲透系數(shù)值。建立了巖體滲透性評(píng)價(jià)指標(biāo)與滲透系數(shù)之間的定量關(guān)系，最終得到各分區(qū)內(nèi)巖體的宏觀滲透系數(shù)值。借助pmw 滲流計(jì)算軟件，對(duì)水庫(kù)蓄水后壩址區(qū)地下水滲流場(chǎng)進(jìn)行了初步計(jì)算。該項(xiàng)工作提出了一系列理論和方法，對(duì)砂巖裂隙巖體的滲透規(guī)律有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，許多結(jié)果已被實(shí)際工程所采用，取得了很好的應(yīng)用效果。 2100433B

本項(xiàng)目基于大量的壓水試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)引入地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)中的 去叢聚效應(yīng) ，有效地分析了砂泥巖裂隙巖體的層狀滲透結(jié)構(gòu)、帶狀滲透結(jié)構(gòu)和殼狀滲透結(jié)構(gòu)；提出了一種將大量低分辨率數(shù)據(jù)離散化后取均值以獲取高分辨率信息的研究思路，通過(guò)應(yīng)用相對(duì)深度、滲透系數(shù)較大值等方法，有效分析了單一地層內(nèi)滲透性的主要影響因素。針對(duì)抽水試驗(yàn)，推導(dǎo)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(shì)估算大尺度巖體的裂隙法向剛度和變形模量，得到的結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果基本吻合。發(fā)展了一種同時(shí)忠實(shí)于滲透系數(shù)實(shí)測(cè)值和示蹤試驗(yàn)數(shù)據(jù)，基于梯度的反演三維滲透系數(shù)場(chǎng)的方法--序貫自校正方法。該方法以地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)條件模擬得到的忠實(shí)于滲透系數(shù)實(shí)測(cè)值的滲透系數(shù)場(chǎng)為初始條件，通過(guò)優(yōu)化方法校正該滲透系數(shù)場(chǎng)就得到反映示蹤試驗(yàn)資料的滲透系數(shù)場(chǎng)。,本項(xiàng)目基于大量的壓水試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)引入地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)中的 去叢聚效應(yīng) ，有效地分析了砂泥巖裂隙巖體的層狀滲透結(jié)構(gòu)、帶狀滲透結(jié)構(gòu)和殼狀滲透結(jié)構(gòu)；提出了一種將大量低分辨率數(shù)據(jù)離散化后取均值以獲取高分辨率信息的研究思路，通過(guò)應(yīng)用相對(duì)深度、滲透系數(shù)較大值等方法，有效分析了單一地層內(nèi)滲透性的主要影響因素。針對(duì)抽水試驗(yàn)，推導(dǎo)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(shì)估算大尺度巖體的裂隙法向剛度和變形模量，得到的結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果基本吻合。發(fā)展了一種同時(shí)忠實(shí)于滲透系數(shù)實(shí)測(cè)值和示蹤試驗(yàn)數(shù)據(jù)，基于梯度的反演三維滲透系數(shù)場(chǎng)的方法--序貫自校正方法。該方法以地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)條件模擬得到的忠實(shí)于滲透系數(shù)實(shí)測(cè)值的滲透系數(shù)場(chǎng)為初始條件，通過(guò)優(yōu)化方法校正該滲透系數(shù)場(chǎng)就得到反映示蹤試驗(yàn)資料的滲透系數(shù)場(chǎng)。 2100433B

本項(xiàng)課題研究?jī)?nèi)容為裂隙巖體滲流應(yīng)力耦合特性及分析研究，以試驗(yàn)為基，注重理論分析和歸納。通過(guò)滲流應(yīng)力耦合試驗(yàn)，提出滲流應(yīng)力耦合關(guān)系式，并用于龍灘高碾壓砼壩斷面優(yōu)化招標(biāo)設(shè)計(jì)。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(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分開(kāi)計(jì)算，交叉迭代的計(jì)算程式，成為目前較完善的分析方法，編制了相應(yīng)程序可資歷應(yīng)用，完成交叉裂隙水流模型試驗(yàn)，建立了交叉水流局部水頭損失的理論模式及相應(yīng)的修正系數(shù)，改進(jìn)完善了網(wǎng)絡(luò)滲流的計(jì)算，澄清了網(wǎng)絡(luò)裂隙水流計(jì)算中是否要考慮交叉引起的水冰損失的爭(zhēng)論。本研究豐富了巖石力學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)裂隙水力學(xué)發(fā)展起到積極作用。成果理論水平高，有較好的應(yīng)用前景。培養(yǎng)了高層次人才。 2100433B