水庫下伏采空區滲流場耦合模擬分析

杜子建 高永濤 鄧代強 韓浩亮

(北京科技大學土木與環境工程學院,北京 100083)

目前,國內外學者對天然巖體的水力學特性研究較多,而對于擾動后的巖體滲流特性卻研究較少,例如,對于目前比較常見的地下采空區,礦層開采之后破壞了圍巖的應力狀態,造成應力的重新分布,導致圍巖變形、破壞,改變了天然巖體的裂隙分布,巖體的滲透性也會隨之改變,采空區范圍的滲流場與天然巖體必然有較大區別[1,2].特別當采空區位于水體滲流區域,如本文將提到的水庫下伏采空區,水庫水體會沿著新產生的采動裂隙流動,并在采空區裂隙帶形成水力通道,水體對裂隙體滲透作用,以及對裂隙縫中破碎體以及充填物長期沖蝕,會造成裂隙體的強度進一步削弱,引起巖體應力場的環境變遷,導致裂隙巖體的滲透變形,增大巖體的滲透性,在兩者長期相互作用下,如不采取措施必然會導致較嚴重的后果.

1 擾動巖體應力場對滲流場影響

擾動巖體重新分布的應力場改變了裂隙的位移及結構面的隙寬,進而影響地下巖體整體滲透特性,應力場對滲流特性的影響主要表現為巖體滲流場滲透系數k的改變[3].

假設裂隙巖體介質統計為規則和均質的單純裂隙巖體介質,對于布有N個方向裂隙組成的導水裂隙網絡,根據滲透性的可疊加原理,將每組滲透裂隙面的滲透張量進行疊加,則有幾何參數表達的總滲透張量公式[4-6],裂隙巖體滲透張量……