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高压力作用下岩土体渗透特性研究的意义发布时间：2021-05-31T13:46:23.013Z 来源：《基层建设》2021年第3期作者：李伟1 曹子明2[导读] 摘要：自上世纪起，矿山开采、深部矿井、土石坝建设不断兴起，这些工程中岩土体往往处于高压力作用之下，且渗透问题是这些工程的重点难点，但目前对于高压力作用下岩土体渗透特性的研究较少，工程设计仍以传统理论为主，对工程安全留下了隐患。
沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳 110168摘要：自上世纪起，矿山开采、深部矿井、土石坝建设不断兴起，这些工程中岩土体往往处于高压力作用之下，且渗透问题是这些工程的重点难点，但目前对于高压力作用下岩土体渗透特性的研究较少，工程设计仍以传统理论为主，对工程安全留下了隐患。
因此，高压力作用下岩土体渗透特性亟须进一步深入研究，对现有理论进行创新，指导工程实践。
本文对何为高压力提出了自己的见解，对现有研究进展进行了梳理，阐述了高压力作用下岩土体渗透特性研究的意义和现有研究存在的一些问题。
关键词：高应力；渗透特性；流固耦合1引言流体能够在势能作用下在岩土体内部相互贯通的孔隙中流动，岩土体能被水透过的性质被称为岩土体的渗透性。
岩土体的渗透性始终是工程建设中不可忽视的问题，是岩土工程领域的重要课题。
由于岩土体渗透引起的工程事故往往会导致重大经济损失和社会影响，但在工程领域仍根据已有经验，对于渗透问题难以预估，发生意外情况后准备不足。
对于岩土体的渗透问题目前有四点[1]：一是土石坝、沟渠的渗漏流量、基坑降水时水量的计算等问题；二是水在经过岩土体内部时有可能将细小的颗粒带走，使岩土体结构发生变化，严重时容易发生流土、管涌等渗透破坏现象；三是基础处于地下水位以下的建筑物或地下构筑物容易受水压力的作用，在进行建筑物或地下构筑物的安全评价或稳定分析时必须确定水压力的大小和分布；四是根据现场需要，对渗流量和渗透变形加以控制，保障施工正常进行，维护现场安全。
渗透率系数引言渗透率系数是描述土壤、岩石、混凝土等材料对流体渗透性的一个重要指标。
它在地质工程和水文地质学中起着至关重要的作用。
本文将详细探讨渗透率系数的定义、计算方法以及其在实际应用中的意义和局限性。
一、渗透率系数的定义渗透率系数，通常用字母”k”表示，是描述岩土体对液体或气体渗透能力的一个参数。
它是介质中渗流速度与渗透力的比值，用于衡量岩土体对流体渗透的难易程度。
渗透率系数的单位为米/秒或厘米/秒。
二、渗透率系数的计算方法2.1 理论计算方法渗透率系数的计算主要基于达西定律和亥姆霍兹方程。
在理想情况下，可以通过实验室试验和数学模型推导来计算渗透率系数。
以下是一些常见的计算方法： 1. 热膨胀法：利用流体渗透对土壤颗粒或岩石颗粒引起的温度变化进行测量和计算。
2. 渗压法：通过测量渗透液体在岩土体中的渗透压力来计算渗透率系数。
3. 放射性示踪法：利用放射性同位素示踪物质的扩散过程来计算渗透率系数。
4. 气体渗透法：通过测量气体在岩土体中的渗透速度和压力差来计算其渗透率系数。
2.2 实际测量方法在实际工程中，直接测量渗透率系数往往更常见和可靠。
以下是一些常用的实际测量方法： 1. 试验井法：通过在地下钻探井中注入液体并测量下降速度来计算渗透率系数。
2. 桶试验法：将土壤或岩石样本置于密封桶中，通过观测液体的上升速度和压力变化来计算渗透率系数。
3. 衰减试验法：将渗透液体注入孔隙中，测量孔隙内渗流液体浓度的衰减速度来计算渗透率系数。
三、渗透率系数的影响因素渗透率系数受多种因素的影响，以下是一些常见的影响因素： 1. 孔隙结构：孔隙的形状、大小和连通性会直接影响渗透率系数。
孔隙结构越复杂，渗透率系数越小。
2. 岩土颗粒性质：颗粒的大小和形状会影响岩土体的渗透能力。
颗粒越大、形状越规则，渗透率系数越大。
3. 饱和度：饱和度指的是岩土体中孔隙的填充程度。
饱和度越高，渗透率系数越大。
4. 渗透液体的性质：渗透液体的粘度、密度和表面张力等性质会影响渗透率系数的大小。
第31卷第3期 岩 土 力 学 V ol.31 No. 3 2010年3月 Rock and Soil Mechanics Mar. 2010收稿日期：2008-09-10基金项目：武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室开放基金(No. 200813047)。
第一作者简介：蒋中明，男，1969年生，博士后，教授，主要从事岩土工程渗流应力耦合分析理论与应用研究。
E-mail: zzmmjiang@文章编号：1000－7598 (2010) 03－0673－04某水工隧洞裂隙岩体高水头作用下的渗透性试验研究蒋中明1, 2, 3，冯树荣2，傅 胜2，陈胜宏1（1. 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉 430072；2. 中国水电顾问集团中南勘测设计研究院，长沙 410014；3. 长沙理工大学 岩土工程研究所，长沙 410076）摘 要：结合某抽水蓄能电站高压引水隧洞裂隙岩体的高压压水试验、常规压水试验和室内试验，分析了裂隙岩体在高水头条件下渗透流量与压力关系所反映的岩体渗透特性变化规律；在定量计算基础上探讨了裂隙岩体渗透系数与压力的相互关系。
通过对比高压压水试验、常规压水试验和室内试验得到的渗透系数，分析了环境应力状态和压力变化对渗透系数取值影响的原因。
研究结果表明，高水头作用下裂隙岩体的渗透系数明显大于低水压条件下的渗透系数，室内试验渗透系数因应力解除影响而大于原位压水试验渗透系数值。
关 键 词：裂隙岩体；高压压水试验；渗透系数；应力状态 中图分类号：TV 139.1 文献标识码：ATest study of osmotic behavior of fractured rock mass of watertunnel under high water pressureJIANG Zhong-ming 1, 2, 3，FENG Shu-rong 2，FU Sheng 2，CHEN Sheng-hong 1（1. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China;2. Mid-South Design and Research Institute, CHECC, Changsha 410014, China;3. Institute of Geotechnical Engineering, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410076, China ）Abstract: Combined with high pressure permeability test, conventional pressure permeability test and indoor permeability test for fractured rock mass of high pressure water tunnel in one water-pumped storage power project, the variation law of rock mass permeability under high water pressure is analyzed to describe the relation between discharge and water pressure. Through the calculation of permeability coefficient of fractured rock mass, relation between water pressure and permeability coefficient is also discussed. By comparing the results of high pressure permeability test, conventional pressure permeability test and indoor permeability test, the environmental stress and water pressure state of rock mass are considered as the main factors influencing the permeability coefficient. The test results indicate that the permeability coefficients in high water pressure are obviously greater than ones in low water pressure state. It is also pointed out that the permeability coefficients in indoor test are greater than ones obtained from in situ test.Key words: fractured rock mass; high pressure permeability test; permeability coefficient; state of stress1 引 言高水头是抽水蓄能电站的最大特点。
高渗压下岩石（体）渗透及力学特性试验研究的开题报告一、研究背景和意义随着油气勘探和开发的不断深入，越来越多的油气储层被发现，而这些油气储层往往处于高渗透压下，如海洋油气田、高压气藏等。
高渗透压下的岩石体受到多种内部和外部力学作用，如重力、压力、张力等，其物理和力学特性将发生变化，岩石渗透性和强度特性的变化将对油气开采产生影响。
因此，研究高渗透压下岩石（体）的渗透和力学特性，对于油气开采的安全和高效具有重要的意义。
二、研究内容和方法本文将重点研究高渗透压下岩石（体）的渗透和力学特性，具体内容包括：1. 高渗透压下岩石渗透性实验研究通过设计不同的试验方案，探究高渗透压下岩石渗透性的变化规律和机理，将根据实验结果提出相应渗透性修正方法。
2. 高渗透压下岩石强度特性实验研究设计不同的载荷方式，探究高渗透压下岩石强度特性的变化规律和机理，将根据实验结果提出相应强度特性修正方法。
实验方法主要包括：1. 模拟高渗透压下的岩石体条件，设计适合的模型，搭建实验系统。
2. 设计实验方案和测试程序，测量岩石样品的渗透和力学特性。
3. 分析和处理实验结果，提出相应的渗透性和力学特性修正方法。
三、研究意义和创新点本文将通过实验研究探究高渗透压下的岩石体的渗透性和力学特性，主要研究内容包括渗透性修正方法和强度特性修正方法。
研究结果将提供有关高渗透压下岩石渗透性和强度特性的变化规律和机理，为油气采集提供科学依据和技术支持，具有重要的理论和实际意义。
创新点：1. 本文将从渗透性和强度特性两个方面入手，探究高渗透压下岩石体的物理和力学特性变化规律和机理。
2. 本文将提出相应的渗透性修正方法和强度特性修正方法，对于岩石体的渗透和强度特性的修正及预测具有重要意义。
![岩心高压测量渗透率实验装置及评价方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/6e7f222ebb1aa8114431b90d6c85ec3a87c28b9d.png)
专利名称：岩心高压测量渗透率实验装置及评价方法
专利类型：发明专利
发明人：焦春艳,胡勇,肖红林,曾青高,罗皓,宋林柯,徐轩,郭长敏
申请号：CN202010765890.0
申请日：20200803
公开号：CN114062215A
公开日：
20220218
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种岩心高压测量渗透率实验装置及评价方法。
该实验装置包括围压泵、中间容器、岩心夹持器，所述围压泵和所述中间容器分别与所述岩心夹持器相连；其中，所述中间容器的内部空间由可移动结构分隔为用于容纳测试介质的第一部分和用于容纳缓冲介质的第二部分。
本发明还提供了一种岩心高压测量渗透率实验评价方法，其是在上述实验装置中进行的。
本发明提供的实验装置仪器可实现地层高压力、低压差驱替模拟，并能克服速敏和应力敏感对结果准确性的影响。
同时，该实验装置和方法能够减缓实验过程中岩心两端压差衰竭速度，保持脉冲渗流过程的相对稳定，整体提高液测渗透率测量的准确性，实现小压差条件下对岩心的高压渗透率的测量。
申请人：中国石油天然气股份有限公司
地址：100007 北京市东城区东直门北大街9号
国籍：CN
代理机构：北京三友知识产权代理有限公司
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钢筋混凝土高压岔管区断层岩体高压压水试验方法
李尚高;蒋中明;胡大可;傅胜
【期刊名称】《水力发电》
【年(卷),期】2010(036)007
【摘要】针对黑麋峰抽水蓄能电站高压岔管区断层带空间几何特性,研究了陡倾角断层岩体高压压水试验方法.通过对高压压水试验成果进行分析,得到了断层岩体渗透稳定的渗控设计参数,了解了钢筋混凝土高压岔管区断层岩体的渗透稳定性,并验证了高压压水试验方法的正确性.
【总页数】3页(P25-27)
【作者】李尚高;蒋中明;胡大可;傅胜
【作者单位】中国水电顾问集团中南勘测设计研究院,湖南,长沙,410014;长沙理工大学,湖南,长沙,410004;中国水电顾问集团中南勘测设计研究院,湖南,长沙,410014;中国水电顾问集团中南勘测设计研究院,湖南,长沙,410014
【正文语种】中文
【中图分类】TV732.4;TV543.16(264)
【相关文献】
1.钻孔常规压水和高压压水试验成果研究 [J], 王化龙;李冲
2.裂隙岩体高压压水试验研究 [J], 翦波
3.超高压压裂泵液缸测试装置及试验方法 [J], 吴苗法;姜涌;李婧源
4.大飞机发动机高压压气机十级性能试验件交付为后续核心机高压压气机等试制
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5.挤压破碎带原位岩体高压渗透变形试验方法 [J], 段飞;王敬;欧阳燕青
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岩土体渗透性参数现场快速测试系统开发与应用的开题报告摘要：岩土体渗透性参数是岩土工程领域中重要的工程参数，目前传统的渗透性测试方法如渗透仪、贯入试验等需要耗费较长的时间，在工程实践中应用有较明显的局限性。
因此，本文将开发一种现场快速测试岩土体渗透性参数的系统，该系统基于压汞法原理，利用微型压力传感器和温湿度传感器，对压汞反应的过程和温湿度变化进行实时监测和分析，通过快速计算和分析，可以获取岩土体渗透性参数，实现现场快速测试。
本文首先介绍了现有的岩土体渗透性参数测试方法及其存在的局限性，然后对压汞法原理进行了详细的介绍，并说明了压汞法在岩土工程领域中的应用前景。
接着，针对现场快速测试的要求，提出了基于压汞法的岩土体渗透性参数现场快速测试系统的设计原理和技术路线。
系统主要由测试仪器、数据采集系统和数据处理系统三部分组成，其中测试仪器包括压汞装置、微型压力传感器和温湿度传感器。
数据采集系统和数据处理系统分别实现了数据的实时采集和分析、计算和报告生成等功能。
最后，对系统的实现过程和应用效果进行了介绍，并展望了未来的研究方向和应用前景。
关键词：岩土体渗透性；压汞法；现场快速测试；数据采集与处理Abstract：The permeability parameters of rock and soil are importantengineering parameters in the field of geotechnical engineering. Currently, traditional permeability testing methods such as permeabilitymeters and penetration tests require a long time and have significantlimitations in the application in engineering practice. Therefore, thispaper will develop a system for rapidly testing the permeability parameters of rock and soil in the field. The system is based on the principle of mercury intrusion, and utilizes micro pressure sensors and temperature and humidity sensors to monitor and analyze the processof mercury intrusion and the changes in temperature and humidity in real time. Through rapid calculation and analysis, the permeability parameters of rock and soil can be obtained, realizing rapid on-sitetesting.This paper first introduces the existing methods for testingpermeability parameters of rock and soil and their limitations, and then provides a detailed introduction to the principle of mercury intrusion, explaining its application prospects in the field of geotechnical engineering. Then, in view of the requirements for rapid on-site testing, the design principles and technical routes of a rock and soil permeability parameter rapid testing system based on mercury intrusion are proposed. The system is mainly composed of testing instruments, data acquisition system, and data processing system. The testing instruments include mercury intrusion devices, micro pressure sensors, and temperature and humidity sensors. The data acquisition system and data processing system respectively realize functions such as real-time data collection and analysis, calculation, and report generation. Finally, the implementation process and application effects of the system are introduced, and the future research directions and application prospects are prospected.Keywords: rock and soil permeability; mercury intrusion; rapid on-site testing; data acquisition and processing.。
