Page 64 - 2021年第19卷第6期

宽变化的敏感性较强；而 k 与 k 的变化规律呈多项式函数关系，受隙宽变化的影响相对较弱。双组
xy
xx
裂隙模型中，各分量与隙宽均呈幂函数关系，其中 k 与 k 的系数分别为 17.336 和 17.074，二者受隙
yy
xx
宽变化的影响较强，且变化规律基本一致；k 的幂指数与系数分别为 1.9231 和 0.0206，表明隙宽的
xy
变化对其影响不大。隙宽在一定的变化范围内，单组裂隙的渗透系数量值与变幅略大于双组裂隙，
表明裂隙组数的减少会增大渗透系数对隙宽变化的敏感性。
3.4 符合统计规律的结构面几何特征影响 实际研究结果表明，自然界中岩体节理的分布符合一定
的统计规律，这里采用假设结构面特征服从一定的统计概率模型，根据统计数据（表 2），设置随机裂
隙的表征单元体的间距服从均值为 0.3 m 的负指数分布，同时设置倾角和迹长分别服从正态分布（均
值为 60°）和对数正态分布（均值为 8 m），通过分别改变其均值，研究倾角和迹长对于渗透特性的影
响。
3.4.1 倾角 结构面的间距和迹长满足表 2 所示的概率模型，倾角则服从正态分布，均值由 0°开始增
大至 90°，标准差为 10°，计算结果如图 7 和图 8 所示。

表 2 计算倾角影响时的统计概率模型 （改变倾角均值）

统计概率模型 均值 标准差
倾角 正态分布 60° 10°
间距 负指数分布 0.3m 0.3m
迹长 对数正态分布 8m 8m

90 6
105 75
120 60
135 45 5
（cm/s） 4
150 30
165 15
K xx 3
180 0 K xy
K yy 渗透系数最值×10 -5 /
195 345 2
210 330
1
225 315
240 300 0
255 285 k xx k yy
270 k xy
渗透张量分量
图 7 渗透张量随倾角的变化 （服从统计规律） 图 8 各渗透张量分量的最值

由图 7 和图 8 可知，k 与 k 随倾角与其渗流主方向的接近而增大，k 在倾角为 0°和 180°时达到
yy
xx
xx
°
°
最大值，在倾角为 90°和 270°时达到最小值；k 在倾角为 0 和 180 时达到最小值，在倾角为 82° ~ 98°
yy
和 262°~278°时达到最大值，k 在倾角为 45 、135 、225 和 315 时达到最大值，在倾角为 0°、90°、
°
°
°
°
xy
180°和 270°时达到最小值。对比各渗透分量的最值，k 的最大值是 k 的 57.5%，是 k 的 48.4%，因
xy
xx
yy
此在满足一定的统计规律条件下，k 受倾角的影响最大，k 受倾角的影响较小。
yy
xy
3.4.2 迹长 在非完全贯通的裂隙情况下，裂隙作为导水通道，其迹长势必影响岩体的透水性。在
倾角和间距满足表 2 所示的概率模型条件下，以 1 m 为间隔计算渗透张量随迹长的变化过程，计算结
果如图 9 所示。
可以看出，裂隙迹长为 1 ~ 2 m 时，水平及竖直方向的渗透分量均为 0，即未有渗流通道存在。
各渗透张量分量均随裂隙迹长的增加而增大，其中 k 对迹长变化的敏感性较强；各分量的增长速度
xx
由快变慢，当迹长增加至 7 m 后，渗透系数变幅较小，原因是裂隙迹长增加至一定长度后相互贯通，
在计算范围内已形成透水通道。
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