岩土力学 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (12): 3596-3612.doi: 10.16285/j.rsm.2024.0134
刘新荣1, 2,张吉禄1, 2,周小涵1, 2,刘煜宇1, 2,刘瀚之1, 2
LIU Xin-rong1, 2, ZHANG Ji-lu1, 2, ZHOU Xiao-han1, 2, LIU Yu-yu1, 2, LIU Han-zhi1, 2
摘要: 岩层内有害气体运移主要通过裂隙介质进行,地层应力状态对岩体渗透性影响显著,通常天然岩体处于三向不等压状态,研究不同应力状态下岩体变形及渗流的影响对合理预测岩层内气体运移具有重要意义。通过三轴试验系统考虑不同裂隙角度及围压,开展了流−固耦合作用下的岩体压缩全过程变形及渗透规律研究。试验结果表明:(1)岩体既有裂隙应变随轴向应力的增加表现为先减小后增加的趋势,当围压小于25 MPa时,轴向应力对裂隙的影响主要为体胀,当围压大于25 MPa时,轴向应力对裂隙的影响主要为体缩;(2)低围压下岩体体胀主要由既有裂隙产生,高围压下主要由岩石新生裂隙产生,贯通裂隙岩体压缩过程岩体渗透性变化主要由既有裂隙变形决定;(3)当裂隙角度为90º、80º、70º时,随着围压的增加岩体峰值应力渗透率相比初始应力分别增加4%~−0.7%、0.5%~−6.3%、−0.2%~−15%,轴向荷载作用下裂隙角度对岩体渗透性的影响略高于围压;(4)考虑不同应力水平对裂隙变形的影响,建立了三向应力状态下裂隙渗透率计算模型,发现法向变形的侧限应力影响系数χ的敏感性随围压的增加以及裂隙角度的增加而降低。
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