地應(yīng)力對采動(dòng)裂隙巖體滲流特性影響的研究

《地應(yīng)力對采動(dòng)裂隙巖體滲流特性影響的研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、地應(yīng)力對采動(dòng)裂隙巖體滲流特性影響的研究本文由jiefengfei貢獻(xiàn)第26卷第9期2009年9月長江科學(xué)院院報(bào)Vol.26No.9Sep.2009JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstitute文章編號:1001-5485(2009)09-0035-04地應(yīng)力對采動(dòng)裂隙巖體滲流特性影響的研究孫玉杰1,鄔愛清1,張宜虎1,武濤2(1.長江科學(xué)院水利部巖土力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,武漢430010;2中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院,武漢.430074)摘要:巖體總是賦存于一定的滲流場和應(yīng)力場中的,在

2、裂隙巖體中開挖洞室將打破最初的平衡狀態(tài),引起滲流場和應(yīng)力場發(fā)生變化,因此研究地應(yīng)力場對滲流場的影響具有重要的意義。采用UDEC程序,利用數(shù)值試驗(yàn)的方法,研究了塊體邊界尺寸以及初始地應(yīng)力對在節(jié)理裂隙巖體中開挖洞室引起隧洞內(nèi)涌水量變化的影響。結(jié)果表明,隨著塊體邊界尺寸和初始應(yīng)力比的增加,開挖后隧洞內(nèi)的涌水量均減小。關(guān)鍵詞:地應(yīng)力;地下洞室;滲流;節(jié)理巖體文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A中圖分類號:TU459.41概述張后全、楊天鴻、等應(yīng)用FRFPA滲流與應(yīng)力耦合分析系統(tǒng),對煤層頂板隨著開采的逐步進(jìn)行,采動(dòng)裂隙逐漸向上發(fā)展并最終與含水層連通,進(jìn)而

3、發(fā)生頂板突水的全過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,直觀地顯示了煤層頂板的變形、破壞過程以及滲流場在整個(gè)巖體的運(yùn)移過程及其突水前后滲流場的變化情況,較好地揭示了頂板突水過程。隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展,基本建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,人類的活動(dòng)空間越來越大,使得其開發(fā)所依托的巖土體問題也越顯突出,裂隙介質(zhì)地下水運(yùn)動(dòng)規(guī)律就是其中的突出問題之一。諸如大型水利水電工程中的地下水問題、核廢料的深部貯存、垃圾填埋污水下滲、輸油管道滲漏造成的地下水污染問題等都與裂隙巖體的滲流有關(guān)。而巖體是受結(jié)構(gòu)面的縱橫切割、具有一定結(jié)構(gòu)的多裂隙體,同時(shí)賦存于一定的地質(zhì)環(huán)境中

4、,地應(yīng)力場和地下滲流場是巖體物理力學(xué)環(huán)境中的2個(gè)重要組成部分。裂隙巖體滲流受應(yīng)力的影響,而滲流場的改變又會影響到應(yīng)力場的改變,兩者相互影響、相互作用稱為耦合作用。由立方定理可知,裂隙開度的變化對滲流的影響很大,而應(yīng)力會直接引起裂隙開度的變化肖江、高喜才[4][3]2D率。[1]等研究了采動(dòng)過程中因頂板冒落、放頂跨落造成頂板透水的災(zāi)害機(jī)理,并結(jié)合具體工程地質(zhì)條件,利用固-液耦合相似材料模擬方法對首采工作面綜放開采過程進(jìn)行了研究,分析了裂隙帶與冒落帶導(dǎo)水通道分布特征,總結(jié)了含水層潛水滲流規(guī)律。黃濤、立楊[5]中在裂隙圍巖介質(zhì)滲

5、透性能等效處理的基礎(chǔ)上,提出了滲流與應(yīng)力耦合環(huán)境下裂隙圍巖隧道涌水量預(yù)測計(jì)算的確定性數(shù)學(xué)模型方法,包括理論解析法、經(jīng)驗(yàn)解析法和水文地質(zhì)數(shù)值模擬方法。馬立強(qiáng)、張東升[6]。因此,等運(yùn)用FLAC數(shù)值軟件的應(yīng)力滲流耦合系3D研究應(yīng)力對滲流的影響具有重要的意義。目前,國內(nèi)外學(xué)者多集中研究天然巖體的水力學(xué)特征,而對于受擾動(dòng)后的巖體滲流特征研究較少。殷黎明、楊春和[1]統(tǒng),結(jié)合工程實(shí)踐,系統(tǒng)分析了采動(dòng)巖體的滲流矢量、滲流速度、孔隙壓力及導(dǎo)水邊界線動(dòng)態(tài)發(fā)展的普遍規(guī)律和分布特征,進(jìn)行了頂板突水危險(xiǎn)區(qū)域的識別。楊會軍、王夢恕[7]等分析了裂

6、隙巖體滲流運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律,研應(yīng)用巖體非連續(xù)介質(zhì)滲流的究了應(yīng)力對滲流作用影響的機(jī)理,并結(jié)合甘肅某工程進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)力測量及高壓壓水試驗(yàn),得出了該地區(qū)滲透系數(shù)隨地應(yīng)力值的增大呈負(fù)指數(shù)遞減的變化規(guī)律。陳偉、阮懷寧[2]研究成果,結(jié)合具體工程進(jìn)行了最大涌水區(qū)段滲流數(shù)值模擬,模擬了各種工況條件下地下水的滲流特性以及地表水體的水位變化。隧洞作為地下建筑物,修建過程中將不可避免地穿越不同水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件的裂隙巖體。當(dāng)隧洞通過裂隙巖體的含水區(qū)段時(shí),由于隧洞的開利用自己編制的隨機(jī)連續(xù)模型導(dǎo)入有限元程序進(jìn)行了2場耦合分析,預(yù)測了錦屏二級水

7、電站隧洞開挖過程中地下水的最大入滲收稿日期:2008–1112;修回日期:2008–1209––基金項(xiàng)目:國家重點(diǎn)自然科學(xué)基金項(xiàng)目(50509003)作者簡介:孫玉杰(1982–),男,山東臨沂人,碩士,主要從事巖石力學(xué)與工程方面的研究工作,(電話)13954637126(電子信箱)sdustsy@j163.com。36長江科學(xué)院院報(bào)2009年挖人為破壞了原有地下水的滲流條件,使得隧洞自身成為地下水以不同形式(滲出、滴流、股流及大范圍突水等)向外排泄的地下廊道,形成涌水災(zāi)害。對于大埋深的越嶺隧道來說,裂隙巖體處于相對較高的

8、地應(yīng)力場中,同時(shí)穿越含水區(qū)段的裂隙巖體中有地下水滲流場的存在,與地應(yīng)力場構(gòu)成一種特定的動(dòng)態(tài)平衡體系。因此,研究地應(yīng)力對隧洞開挖后裂隙巖體中滲流的影響十分必要且很有意義。[9]Indraratnaet(1998)基于UDEC利用數(shù)值模型對裂隙巖體中開挖洞室所引起的洞室中涌水量開展了研究。而本文將采用數(shù)值模