动态扰动促进地下岩体的内部裂纹发育,改变岩体的有效应力、渗透率及孔隙率.为此,开展了动态循环加载下致密花岗岩孔隙率、渗透率及有效应力系数(Biot's系数)演化规律及影响机理研究.首先,针对致密花岗岩开展了考虑不同扰动因素(轴向静压、力振幅、频率及循环次数)的动态循环加载试验;之后,测试了不同扰动因素动态加载后的花岗岩孔隙率和渗透率,利用Cross-plotting法分析了不同动态扰动因素对花岗岩Biot's系数的影响.结果表明:1)动态循环加载促进了花岗岩内部裂纹扩展,增加了孔隙占比及渗流通道,弱化了作用于花岗岩骨架颗粒上的有效应力,导致花岗岩Biot's系数、渗透率和孔隙率增加.2)随着应力水平(轴向静压和力振幅之和)的增加,花岗岩Biot's系数、渗透率和孔隙率的变化存在明显的应力门槛值,即65％UCS～70％UCS(UCS表示单轴抗压强度),超过门槛值后三者的增加速度迅速增加;随频率的增加,由于蠕变累积损伤逐渐减小,花岗岩Biot's系数、渗透率和孔隙率逐渐减小;随循环次数的增加,三者呈现线性增加的趋势.3)基于相关性分析和理论推导分别建立了动态循环加载后花岗岩Biot's系数和渗透率的经验预测模型,且模型的预测结果与试验结果具有较好的一致性.研究结果有助于理解动态扰动对岩体孔隙率、渗透率及Biot's系数等参数的影响,为确定动态扰动后花岗岩地层有效应力系数和渗透率提供一个参考.

动态循环加载;有效应力系数;渗透率;孔隙率;预测模型

温宏平;李炜光;王旭昊;刘状壮

山西工程科技职业大学工程管理学院,山西太原030003;长安大学公路学院,陕西西安710061

工程科学与技术

[1]温宏平;李炜光;王旭昊;刘状壮-.动态循环加载下花岗岩孔渗参数演化规律)[J].工程科学与技术,2022(05):119-128

动态循环加载,有效应力系数

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