Page 65 - 2021年第19卷第6期

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k xx
40 k xy
（cm/s） 35 k yy
30
渗透系数×10 -6 / 25
20
15
10
5
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
节理迹长/m
图 9 渗透张量随迹长的变化 （服从统计规律）

4 应力边界对渗透系数的影响

4.1 特定节理 自然界中岩体在地应力的作用下，深部裂隙可能部分闭合，同样开挖卸荷情况下，
洞壁岩体历经应力路径不同，对裂隙的闭合度也产生相应的影响，进而影响岩体渗透特性。这里通
过应力-渗流耦合模型，分别计算单组裂隙和双组裂隙模型在水平和垂直方向上的应力边界由 0 增大
至 10 MPa 时渗透张量的变化过程，其中特定节理下的计算模型采用图 2（a）、图 2（b）所示的贯穿单、
双组裂隙单元体，材料参数的取值为表 1，倾角则以 60°为例，统计规律的节理计算采用图 2（c）的随
机裂隙单元体，参数取值见表 2，计算结果如图 10 所示。

50 k xx 140
（cm/s） 40 k xy （cm/s） 120
100
k yy
渗透系数×10 -6 / 20 渗透系数×10 -6 / 80 k xx
30
60
40
10
k xy
20
k yy
0 0
0 2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10
应力/MPa 应力/MPa
（a） 单组裂隙的计算结果 （b） 双组裂隙的计算结果
图 10 渗透张量随应力边界的变化

由图 10 可知，随着应力水平的提高，节理岩体的渗透系数逐渐降低，近似呈线性函数关系，原
因是高应力导致有效水力隙宽减小，进而降低了岩体的透水性。单组裂隙模型中，k 的斜率以及 y
yy
轴上的截距均大于其余的渗透分量，表明该方向上的
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透水性更强，对应力变化的响应更剧烈。双组裂隙模 40 k xx
型中，k 与 k 的斜率接近，但 k 在 y 轴上的截距更 （cm/s） 35 k xy
k yy
xx
yy
yy
大，同时 k 的斜率明显更高，表明其受应力变化的影 25
xy
20
响更大。对比不同裂隙组数的计算结果，双组裂隙模 渗透系数×10 -6 / 30
15
型渗透系数的量值与变幅均大于单组裂隙模型，表明 10 5
裂隙组数的增多提高了边界应力对岩体渗透特性的影 0
0 2 4 6 8 10
响。 应力/MPa
4.2 符合统计规律节理 根据 3.4 节确定的结构面几 图 11 渗透张量随应力边界的变化 （服从统计规律）
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