煤炭学报

作者：夏祖昊, 张小波, 姚池, 陈辉辉, 杨建华, 姜清辉, 周创兵,

关键词：峰后破裂岩石, 加卸载围压, 应力路径, Forchheimer公式, 渗透性, 非线性渗流,

针对岩石裂隙面因加、卸载围压环境而引起渗流特性的改变，采用自行研制的温度-应力-渗流多场耦合岩石三轴试验系统,开展峰后破裂岩石加、卸载围压过程的渗流试验，研究峰后岩石裂隙在不同围压加、卸载路径下的非线性渗流特征。为了量化裂隙岩石非线性渗流过程，采用Forchheimer公式对水力梯度与渗流流量之间的关系进行拟合分析，将峰后破裂岩石渗流过程划分为线性Darcy流阶段与非线性Darcy流阶段，引入非线性影响因子E，作为区分达西流与非达西流的临界点。对比加、卸载围压过程中相同渗透压力下的裂隙渗流流量与裂隙渗透性，分析产生渗流差异性的发生机制。研究表明:峰后破裂岩石在围压的加载过程中，其渗流主要表现为非线性特征，裂隙的渗透性随围压增大而逐渐减小。在高围压作用下，虽然裂隙面会产生一定程度的压缩闭合，但存在的少量张拉裂隙会逐渐扩展和连通，可能会引起峰后破裂岩石的渗透性发生改变。当围压从较高水平卸荷后，且裂隙面渗透压力处于较低水平下时，裂隙渗透性没有增加反而减小，表明裂隙面在加、卸载围压和过流冲刷的共同影响下发生了不可逆的变形，导致裂隙面开度的逐步降低。当围压卸载到与加载过程同一水平时，各级渗透压力下的渗流流量均大幅下降，表明裂隙面的渗流能力的恢复存在明显的滞后效应。

来源：2019年第11期

《煤炭学报》期刊编辑部

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