岩体粗糙单裂隙流体渗流机制的实验研究  

作　　者：鞠杨[1,2] 张钦刚[3] 杨永明[3] 谢和平[4] 高峰[2] 王会杰[3] 

机构地区：[1]中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京100083 [2]中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,徐州221008 [3]中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院,北京100083 [4]四川大学能源安全与灾害力学教育部重点实验室,成都610065

出　　处：《中国科学：技术科学》2013年第10期1144-1154,共11页Scientia Sinica(Technologica)

基　　金：国家杰出青年科学基金(批准号:51125017);国家重点基础研究发展计划("973"计划)(批准号:2010CB226804;2011CB201201);科技部国际科技合作专项(批准号:2012DFA60760-2);国家自然科学基金国际合作(批准号:51120145001);国家自然科学基金(批准号:50974125)资助项目

摘　　要：岩体的天然裂隙结构与渗流行为异常复杂,岩体裂隙渗流机制与定量描述一直是岩土、矿业、地质、石油及天然气工程高度关注的难点问题.为了探究岩体粗糙裂隙的渗流机制和粗糙结构的影响,本文通过岩体单裂隙物理模型的水渗流实验,利用Weierstrass-Mandelbrot分形函数和PMMA材料制作了不同分形维数粗糙单裂隙的物理模型,利用高速摄相机记录了粗糙裂隙水渗流的全过程,分析了水渗流性质随裂隙粗糙性的变化规律及粗糙结构对渗流机制的影响,阐述了粗糙结构中水渗流的流动阻力构成,建立了水流阻力与裂隙粗糙性关系的分形模型,提出了粗糙单裂隙分形等效渗透系数和计算公式,为理解和定量描述岩体粗糙单裂隙渗流性质及其与裂隙结构之间的关系提供了实验依据和参考.

关 键 词：渗流 单裂隙 粗糙形貌 分形描述 岩体裂隙 

分 类 号：TU458[建筑科学—岩土工程]