渗透压-应力耦合作用下砂岩渗透率与变形关联性三轴试验研究

摘要：

为了探讨渗透压-应力耦合作用下岩石渗透率与变形的关联性,采用岩石伺服三轴试验系统,在不同围压和渗透压条件下,利用稳态法对砂岩全应力-应变过程进行渗透率试验研究.根据试样渗透率变化与其破坏过程的对应关系,分析全应力-应变过程中试样渗透率随其脆性、延性变化的特点及渗透率-轴向应变和渗透率一体积应变之间的关联性.试验结果表明:(1)在渗透压一应力耦合作用下,试样初始渗透率、峰值强度随着围压与渗透压的改变而改变.(2)在渗流场一应力场耦合作用下连续加载的全应力-应变过程中,渗透率先随着轴向应变的增大而逐渐减小,进入弹塑性阶段后,渗透率变化曲线随围压变化呈现增大、持平及减小3个不同趋势.其中,渗透率曲线持平的现象为三轴渗透试验研究中的新现象.(3)围压较高时,若形成局部压缩带,则试样进入弹塑性阶段后,渗透率的变化趋势是由岩石微裂隙的萌生、扩展与岩石骨架颗粒压碎这2个主要因素共同决定的.(4)岩石微裂隙的萌生、扩展对渗透率增大起积极作用,岩石骨架颗粒压碎形成的压缩带对渗透率增大起抑制作用.(5)岩石进入塑性阶段后,随围压增大,渗透率由上升趋势转变为下降趋势的现象先于脆-延转换的临界状态发生.(6)岩石的体积应变对渗透率有一定影响,在脆-延转换阶段存在体积应变增大而渗透率减小的现象,这需要其他能够更精确地测量体积应变变化的试验进一步验证.

关键词：岩石力学、渗透压-应力耦合、渗透率、三轴压缩、压缩带、全应力-应变过程、脆-延转换

所属期刊栏目：32

分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家重点基础研究发展计划973项目2011CB013503;国家自然科学基金资助项目51109084;中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室资助课题2012002

在线出版日期：2013-10-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1203-1213