1996年岩体裂隙渗流特性实验研究：多元几何形态的定量分析

该论文《岩体裂隙渗流水力特性的实验研究》发表于1996年的清华大学学报(自然科学版)，作者们通过理论与实验相结合的方式，深入探讨了岩体裂隙在渗流过程中的水力特性。研究者们运用数理统计原理和随机平稳过程理论，发展了一套三维指标和方法来描述裂隙空间曲面的几何形态，这是理解裂隙渗流行为的关键。 实验的核心是在一个特制的岩石裂隙渗流实验装置上进行，他们系统地考察了不同几何形态（如光滑平行裂隙、粗糙度规则的人工齿形裂隙、以及天然粗糙裂隙）的裂隙在不同应力（包括压应力和剪应力）、应变条件下的水力特性。实验中，他们特别关注了渗透系数与机械隙宽、剪切变形、几何形态、应力状态以及加卸载条件之间的关系，试图打破传统的平行板模型，即立方定律，这个模型在实际应用中与复杂裂隙结构存在较大差距。 论文的重要贡献在于通过大量实验数据，提出了各种不同情况下裂隙渗流的实验数据拟合方程式，这些方程式不仅弥补了先前研究在零应力、大隙宽和剪切变形影响下的数据空白，还提供了对天然粗糙裂隙的定量研究，这是对单裂隙渗流理论的进一步拓展和深化。 此外，文章的实验试件制作精细，涵盖了光滑、规则齿形和天然粗糙三种形态，以确保结果的普适性和准确性。通过对这些试件的测量和分析，研究人员得以揭示了裂隙曲面几何形态对水力特性的影响，这对于岩体工程、地下水管理以及岩石力学等领域具有重要的实践意义。 这篇论文不仅提升了我们对岩体裂隙渗流的理论认识，还为后续的研究者提供了宝贵的实验数据和方法，推动了裂隙渗流模型的改进和发展。