岩体节理剪胀对渗透特性的影响：数值研究与经验公式

本文主要探讨了节理剪胀耦合对岩体渗透特性的数值研究，特别是在UDEC软件环境下构建的离散元模型。该研究针对的是煤炭地质领域中的一个重要问题，即如何理解和预测在不同偏应力系数作用下，岩体等效渗透系数的变化规律。在岩体内部，节理法向闭合和节理剪胀两种机制共同影响着渗透特性。当偏应力系数较小，节理法向闭合起主导作用，这会使得等效渗透系数随着偏应力的增加而下降。然而，当偏应力系数增大到一定程度，节理剪胀机制开始占据主导，此时岩体等效渗透系数会出现显著的增大量级变化。 数值模拟的结果揭示了一个关键转折点，即偏应力系数的变化对渗透系数的影响并非单向，而是呈现出先减小后增加的趋势。这一发现对于理解岩体在地下开采过程中的水力行为，以及设计合理的防渗和排水措施具有重要意义。作者提出的裂隙岩体等效渗透系数的经验公式，不仅考虑了节理法向闭合和节理剪胀两种机制的影响，而且其物理意义清晰易懂。通过与J.ZHANG的实验结果对比，这个经验公式被证实是合理的，能够有效地预测和估算实际岩体在特定条件下的渗透行为。 此外，文章还提到了研究的理论基础，包括岩体力学中的节理剪胀效应、岩体渗透学说以及偏应力系数在岩体力学中的作用。这项工作不仅为煤炭开采领域的工程实践提供了理论支持，也为其他岩体工程，如隧道和地下结构设计提供了有价值的数据指导。该研究的成果对于提升岩体工程的安全性和效率具有重要意义，并可能推动未来岩体工程领域中渗透特性的理论和应用研究进一步发展。