煤炭学报

作者：张天军, 李洋, 庞明坤, 孟钰凯, 张硕,

关键词：突水溃沙, 渗透率, 孔隙度, 颗粒流失, 敏感性分析,

突水溃沙灾害发生过程中砾石含水层内部沙粒流失是导致其渗透性改变的重要原因。为研究质量流失过程中砾石含水层的渗透性演化规律，采用轴向压缩位移控制法，研究了不同初始孔隙度试样在不同初始水压梯度下沙粒流失规律，并对变质量渗透过程中初始孔隙度对渗透率的演化敏感性进行分析。结果表明：① 在沙粒流失过程中水压梯度与流量首先由初始值开始缓慢变化，随后渗透状态发生突变，水压梯度骤降，流量剧增，最终2者稳定于某一数值，增大初始孔隙度和初始水压梯度均会使突变时刻提前；② 渗透过程中沙粒的流失受水压梯度、孔隙度、沙粒径等因素的综合影响，相同条件下细沙更易流失，根据初始孔隙度φ0与初始水压梯度Gp0对沙粒流失量的影响给出了孔隙度变化量E的表达式，能够对渗透过程中孔隙结构的变化给出定量描述；③ 渗透状态经历突变后，各试样渗透率由10-13增至10-11m2量级，随初始水压梯度的增大，孔隙度敏感系数下降，其中φ0=0.404的孔隙度敏感系数曲线峰值一度由550下降至200左右，各曲线峰值时刻随φ0与Gp0的增大而提前，且均处于突变阶段前，说明初始孔隙度对于渗透率的影响在渗透状态突变之前较为明显，随初始水压梯度的提升，初始孔隙度对于整个渗透过程的影响降低；综合以上结果，沙粒流失规律与含水层渗透性能改变具有良好的一致性，结合孔隙度变化量E与孔隙度敏感系数C可以对突水溃沙过程中含水层渗透性能的演变趋势作出预测，对其影响规律的研究可作为含水层注浆改造工程中设计实施与效果评估的重要参考依据。

来源：2022年第6期

《煤炭学报》期刊编辑部

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