›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (S1): 225-232.doi: 10.16285/j.rsm.2017.S1.027

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

孔隙砂岩三轴压缩排水试验及地层失水沉降计算

储昭飞1，刘保国1，张 磊1, 2，史小萌1   

  1. 1. 北京交通大学 土木建筑工程学院，北京 100044；2. 北京科技大学 土木与环境工程学院，北京 100083
  • 收稿日期:2016-10-11 出版日期:2017-06-22 发布日期:2018-06-05
  • 作者简介:储昭飞，男，1989年生，博士研究生，主要从事岩石力学及隧道工程研究
  • 基金资助:

    中央高校基本科研业务费专项资金项目（No.C15JB00200）；国家自然科学基金重点项目（No.71631007）。

Triaxial compression drainage tests on porous sandstones and calculation of dewatering-induced settlement of aquifer layer

CHU Zhao-fei1, LIU Bao-guo1, HANG Lei1, 2, SHI Xiao-meng1   

  1. 1. School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China； 2. Department of Civil and Environmental Engineering, University of Science & Technology Beijing, Beijing 100083, China
  • Received:2016-10-11 Online:2017-06-22 Published:2018-06-05
  • Supported by:

    This work was supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities（C15JB00200）and the National Natural Science Foundation of China (71631007).

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摘要： 针对在深厚白垩系和侏罗系孔隙砂岩含水层底部开采煤层是否引起上部含水层失水沉降问题，利用轴压恒定、变围压和孔隙水压的三轴压缩排水试验，研究不同粒径孔隙砂岩的轴向应变随孔隙水压降低的变化规律，以推导出一定厚度含水层的底部失水沉降计算公式。研究结果表明，（1）随着砂岩内的孔隙水压u降低，岩样会产生轴向压缩变形，并呈非线性增大，且砂岩粒径越大变形越大；（2）砂岩轴向排水变形 与孔隙水压降?u以及初始孔隙水压u0有关，与围压σ3关系不大，且当u0不变、?u越大以及?u不变、u0越小时，所产生的轴向应变 越大；（3）利用 、?u、u0三者间的拟合函数所推导出的砂岩含水层失水沉降计算公式，在一定范围内能够进行多含水层失水沉降计算，为含水孔隙砂岩地层失水沉降计算提供一种新方法。

关键词: 孔隙砂岩, 压缩排水, 孔隙水压, 轴向变形, 含水层, 失水, 沉降

Abstract: This article aims to investigate whether coal mining ubder the Cretaceous and Jurassic porous sandstone aquifers causes settlement of the upper aquifers due to dewatering. Triaxial compression drainage tests on four kinds of particle grades of porous sandstones are conducted under different conditions i.e. fixed axial pressure, variable confined pressure and pore pressure. The axial deformation characteristics of samples with the decrease of pore pressure are attained, from which formulas are derived for the settlement of lower part of aquifer with a certain thickness due to dewatering. The results show that: (1) The decrease of pore pressure in sandstone will produce the nonlinear axial shrinkage deformation; and the greater particle grades of sandstones, the greater axial strain induces. (2) The axial deformation only relates to initial pore pressure u0 and pore pressure gradient ?u but does not depend on confining pressure σ3, and the greater ?u or u0, the greater axial deformation will be produced as u0 or ?u is constant. (3) The proposed dewatering settlement formulas of sandstones aquifers can be used in calculating the dewatering settlement with a variety of sandstones; so a new method for calculating the drainage settlement for sandstone aquifer within a certain range is provided.

Key words: porous sandstone, compression drainage, pore pressure, axial deformation, aquifer, dewatering, settlement

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