考慮剪切接觸與碎屑充填的裂隙滲流模型與數值分析

潘東東，李術才，許振浩，杜毓超，施雪松，高斌，王文揚

(山東大學巖土與結構工程研究中心，山東濟南，250061)

伴隨著地下能源的開采，受施工擾動影響，巖體裂隙擴展貫通，極易形成導水通道誘發涌水事故，甚至造成突水災害[1-2]。地下工程中的天然巖體通常由不同尺度的巖石基體和裂縫組成，巖石基質的滲透性與節理裂隙相比基本可以忽略，因此，巖石的水力特性主要由裂隙控制，揭示流體在裂隙中的流動規律具有重要意義。天然裂隙表面結構粗糙，基于理想裂隙(如表面平行、光滑)模型假設計算的流量通常高于實際流量，這種計算偏差給工程應用帶來不便。為此，國內外學者開展了大量研究[3]，提出了一系列基于立方定律的修正公式，在一定程度上揭示了裂隙表面粗糙度對滲流的影響規律，但限于當時試驗條件與計算機性能，提出的修正公式仍然具有很大的局限性。實際上，裂隙巖體滲流問題不僅與表面粗糙度有關，而且與法向應力、裂隙開度、接觸面積、剪切位移以及水力梯度等因素相關[4]。近年來，很多學者致力于通過室內試驗的手段研究裂隙滲流特性。速寶玉等[5]通過試驗研究，針對仿天然裂隙提出了節理面粗糙度系數修正法，建立了裂隙表面凹凸程度與粗糙度修正系數的關系，為裂隙滲流分析提供了理論基礎。熊祥斌等[6]通過設計多組剪切試驗研究了單裂隙在不同接觸面積以及不同接觸分布狀態下的滲流規律，并對試驗結果進行了數值驗證。……