D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2001.06.001 第23卷第6期 北京科技大学学报 Vol.23 No.6 2001年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2001 岩石三轴全应力应变过程中的渗透规律 王金安”彭苏萍)孟召平2) 1)北京科技大学土木与环境工程学院北京1000832)中国矿业大学北京校区，北京100083 精要通过岩石二轴压缩渗透试验，揭示了岩石在全应力应变过程中的渗透规律，发现岩石 渗透率一般不是常数，而是随应力应变过程中岩石内部结构演化特征改变.岩石渗透峰值多发 生在岩石陂坏后的应变软化阶段.因此，防止岩石破坏与控制岩石破坏后变形的进一步发展， 对于预防岩层突水事故是同等重要的 关键词全应力应变：渗透规律：应变软化 分类号TU45 在诸多采矿和岩土工程中，岩层突水事故 式，加载速率为0.05mm/min.试验机的自动数 将造成巨大的经济损失.例如，1988年10月24 据采集系统可同步采集的数据包括时间、轴向 日，准北杨庄矿2617综采面发生的特大突水灾 载荷、试件的轴向变形、横向变形和渗流量.试 害，造成二水平被淹，经济损失达1.5亿元.同 验前，将加工好的试件塑封，平稳的放入压力 时，岩层渗水也将严重干扰岩土工程建设和正 仓：试验时按照三轴试验的操作程序，对压力仓 常使用.研究岩石渗透规律和预防岩层突水是 注油、密封，再对试件施加拟定的静水压力.试 国内外采矿与岩土工程界多年不懈的攻关方 验参照现场的地应力水平确定围压级别，分别 向.许多学者提出了计算岩体渗流的方法和预 对围压o,取4,5,6,7MPa进行了测试.渗透试验 防突水的有益见解 时，对试件一端施加正的孔隙压力，另一端形成 在实际工程背景下，岩石大多处于三向应 负压，试件两端渗透压差l.5MPa.本次试验有 力状态.岩体工程活动不可避免地造成局部岩 选择地对孔隙压力p为3.8,4.8,5.8,6.8MPa进行 体的破坏，岩体在全应力应变过程中，经历初始 了测试. 压缩变形一线性变形一非线性变形一蜂值破坏 当围压和渗透压力施加到设定值后，保持 一应变软化阶段.通常情况下，岩体在达到峰值 恒定的围压和渗透压力，开始对岩石试件的轴 强度产生破坏后，仍具有一定的承载能力.因 向施加载荷，进行三轴压力的渗透试验.试验过 此，许多岩石工程，特别是采矿工程考虑充分利 程中，每隔20s测量一次应力、应变和渗透率. 用岩体的残余承载能力的基础上，进行稳定性 岩石渗透试验从静水压力状态开始加载到结 设计与支护 束，试件先后经历了弹性变形、塑性变形、蜂值 强度后破坏，直到完全进入残余强度阶段，从而 1岩石渗透试验 获得岩石试件在全应力一应变过程中，渗透率 本研究所用岩石取自淮北杨庄矿六煤底板 与变形和强度之间的完整的关系曲线， 岩层，岩性有泥岩、砂质泥岩、砂质页岩、中砂 岩和细砂岩.岩石试件加工成直径(d)为中54mm 2试验结果分析 的圆柱形，试件高度55-80mm不等.试验采用 一轴渗透试验结果揭示出岩石在全应力应 MTS815.02电液伺服控制试验系统.试验机最 变过程中，岩石的渗透性与内部结构演化相关， 大轴向载荷1700kN,加载时采用位移控制方 有如下几个特征阶段： (1)岩石初始压密阶段.岩石内部在垂直于 收稿日期20010104王金安男.42岁，副教授.博士 *国家杰出青年基金项目(No.50025413) 主应力的原始微孔隙出现闭合或压密时，岩石 国家自然科学基金资助项目(No.40172059) 渗透率出现下降；
第 2 3 卷 第 ` 期 2N() l年 12 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r o a l o f U n vi e sr ytl o f S c吮。 c e a. d l忱 h n o l o yg B e ij加 g V bL2 3 N o . 6 D舰 . 2.0 1 岩石 三轴全应 力应变过程 中的渗透规律 王金安 ” 彭 苏萍 ” 孟 召 平 ” l)1 t京科技大学土木 与环境工 程学院 北京 10 0 83 2) 中国矿业大学北京校区 , 北京 10 0 83 摘 要 通过岩 石 二轴 压缩渗 透试验 , 揭示 了 岩石在 全应力应 变过程 中 的渗 透规律 , 发现 岩石 渗透率一般不是常数 , 而是随应 力应变过 程中岩石 内部结构演化特征改变 . 岩石渗透 峰值多发 生在岩 石破坏 后的应变 软化 阶段 . 因此 , 防止 岩石破坏 与控制 岩石破 坏后 变形的进 一步发展 , 对于预 防岩层 突水事故 是 同等重要 的 . 关扭词 全应 力应 变; 渗透 规律 ; 应 变软 化 分类号 T U 4 5 在诸 多 采矿 和 岩土 工程 中 , 岩层突 水事故 将造成 巨大的经济损失 . 例如 , 19 8 8 年 10 月 24 日 , 淮北杨庄 矿 2 6 17 综采面 发生的 特大 突水 灾 害 , 造 成二水平被淹 , 经济损失 达 1 . 5 亿元 . 同 时 、 岩层 渗水也将严重 干扰 岩土 工程建设 和正 常使用 . 研 究岩石渗透规律 和 预防岩层 突水是 国 内外采 矿与 岩土 工 程 界 多年 不 懈 的攻 关方 向 . 许 多学 者提 出了计算岩体 渗流 的方法 和预 防突水 的有益 见解 `网.l 在实际 工 程 背景下 , 岩石 大 多处 于 只 向应 力 状态 . 岩体工 程活 动不 可 避免地造成 局部 岩 体的破坏 , 岩体 在全应力应变过程 中 , 经历初始 压缩变形一线性变形一非线性变 形一峰值破坏 一应变软化 阶段 . 通常情况下 , 岩体在达到峰值 强 度产生 破坏后 , 仍具有一 定 的 承载能力 . 因 此 , 许多岩石工 程 , 特别是采矿 工 程考虑充分利 用岩体 的残余承 载能力 的基础 仁 , 进行稳定性 设计 与支护 . 1 岩石渗透试验 本研究所用 岩石 取 自淮北杨庄 矿六煤底板 岩层 `10 , 岩性有泥岩 、 砂质泥 岩 、 砂质 页岩 、 中砂 岩 和细砂岩 . 岩石试件加工成直径(的为中54 m m 的 圆柱形 , 试件高度 5 5一 so m m 不 等 . 试验采用 M T S 8 1.5 o Z 电 液伺 服控 制试验 系统 . 试验机最 大轴 向 载荷 1 7 0 O kN , 加 载 时 采 用 位移 控制 方 式 , 加 载速率 为 .0 05 浏nr/ m i n . 试验机的 自动数 据采集系统可同步采集的数据包 括时间 、 轴向 载荷 、 试件 的轴 向变 形 、 横 向变 形和 渗流 量 . 试 验前 , 将加工好 的试件塑封 , 平稳的放人压力 仓 ; 试验时按照 共轴试验 的操作 程序 , 对压力仓 注油 、 密封 , 再对试件施加拟定的静水压力 . 试 验参照 现场的地应力水平确定 围压级 别 , 分别 对 围压 仍 取4, 5 , 6, 7 M aP 进行 了测 试 . 渗透试 验 时 , 对试件一端施加正 的孔隙压力 , 另一端形成 负压 , 试件 两端渗透压差 1 . S M P a . 本次试验 有 选择地对孔隙压力p 为 3 . 8 , .4 8 , 5 . 8 , .6 S M P a 进行 了测试 . 当围压和 渗透压力施加 到设定值后 , 保 持 恒定 的围压和 渗透压 力 , 开 始对岩石 试件的轴 向施加载荷 , 进行三轴压 力的渗透试验 . 试验过 程 中 , 每隔 2 0 5 测量一 次应力 、 应变和 渗透率 . 岩石 渗透试 验从 静水压 力 状 态开始加 载到结 束 , 试件先后经历 了弹性变形 、 塑性变 形 、 峰值 强度后破坏 , 直到完全进人残余强度阶段 , 从 而 获得岩石 试件在全应力 一应变 过程 中 , 渗 透率 与变形 和 强 度 之间 的 完整 的关 系 曲线 . 收稿 日期 2 0 1刁 1 - 0 4 王 金安 男 . 42 岁 . 副教授 , 博 士 * 国家杰 出青年基 金项 目( N .o s o 2 54 1 3) 国 家 自然科 学墓金 资助项 目 ( N .o 4 0 17 20 59) 2 试验 结果分析 二轴渗透试验结果揭示 出岩石 在全应力应 变过程 中 , 岩石的 渗透性与内部结构演化相关 , 有 如 下几个特 征 阶段 : ( l) 岩石初始压 密 阶段 . 岩石 内部在垂直于 主应力 的原 始微孔 隙 出现闭 合或 压 密 时 , 岩石 渗透率出现下 降 ; DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2001. 06. 001
·490· 北京科技大学学报 2001年第6期 (2)线弹性变形阶段.随着轴向应力的增加， (⑤)残余强度阶段.随着破裂岩块变形的进 岩石渗透率缓慢增加，说明岩石在外载荷与孔 一步发展，凹凸体被剪断或磨损，裂隙间距减 隙压力联合作用下，内部结构出现微裂隙萌生 小，同时剪切与磨损产生的岩硝部分充填到裂 和原始孔隙扩展； 隙间，破裂岩石的渗透性下降 (3)非线性变形与峰值强度阶段.随着岩石 图1给出不同岩性岩石在三轴全应力应变 轴向应力的继续增加，岩石内部结构的微裂纹 过程中的渗透率曲线.表1是试验参数与主要 合并，逐渐演变成宏观裂缝，岩石出现破裂，岩 结果.结果表明：不同岩性岩石在三轴应力状态 石渗透率剧增： 下有如下渗透规律：①对于泥岩和中砂岩，加载 (4)岩石应变软化阶段.破裂岩块沿断裂面 初期岩石渗透率下降；在达到岩石的峰值强度 产生错动和凹凸体的爬坡效应，使宏观裂隙法 前，渗透率随载荷的增加而逐渐增大；但岩石渗 向间距加大，岩石的渗透率也达到峰值 透率的峰值往往滞后于岩石强度峰值.②对于 o 0.35 30 4.0 (a)泥岩 (b)砂质页岩 50 0.30 25 3.5 40 0.25 3.0 0.20 2.5 30 跳 10 0.15 2.0 案 2 6 0.10 10 1.0 0.05 5 0.5 0 0 0 0 101520 25 30 0 10 15 20 25 E/×10 e/×103 100 (c)细砂岩 14 100 10 (d)中砂岩 80 12 80 10 60 60 6 6 4 2 20 2 0 0 12 16 20 0 10 1520 25 e/×10-3 e/×10- 图1岩石三轴压绵与渗遗试验曲线 Flg.1 Triaxial compression and permeability curves 袭1三轴渗透试险试件措述、试验条件及试验参数 Table 1 Test parameters and measurements in triaxial compresslon and permeating test 岩性 编号 d/mm h/mm o,/MPa Prn/MPa Ape/MPa /MPa 海透率变化范围 泥岩 1 54.3 74.5 4.0 3.8 1.5 69.8 9.66×10- 0.0441-1.1600 2 54.9 69.6 5.0 4.8 1.5 52.8 0.0167 0.01460.3270 砂质泥岩 1 55.8 45.4 4.0 3.8 l.5 54.0 0.0165 0.0362-55.200 砂质页岩 53.8 72.0 4.0 3.8 1.5 28.2 0.0153 0.0950-3.6000 2 54.4 55.3 5.0 4.8 1.5 39.9 0.0130 0.06270.3760 细砂岩 54.3 64.7 4.0 3.8 1.5 93.2 0.0122 0.0939-6.5700 2 54.1 61.0 5.0 4.8 1.5 97.4 0.0131 0.0605-13.200 53.8 60.4 7.0 6.8 .1.5 82.3 0.0127 0.0555-1.0400 中砂岩 53.2 62.3 5.0 5.0 1.5 95.7 0.0152 0.0618-6.7100 2 53.1 62.6 4.0 3.8 1.5 93.1 0.0118 0.151-8.860 3 53.1 81.8 4.0 3.8 1.5 91.3 0.0114 0.345-30.600 4 53.2 62.0 6.0 5.0 1.5 125 0.0118 0.232-10.200
4 90 北 京 科 技 (2 )线弹性变 形阶段 . 随着轴 向应力 的增加 , 岩石 渗透率缓慢增加 , 说 明岩石 在外载荷与孔 隙压力联合作用下 , 内部结构 出现微裂隙萌生 和 原始孔隙扩展 ; (3) 非线性变形与峰值强度 阶段 . 随着岩石 轴向应力 的继续增加 , 岩石内部结构 的微裂纹 合并 , 逐渐演变成宏观裂缝 , 岩石 出现破裂 , 岩 石渗 透率剧增 ; (4 ) 岩石应 变软化 阶段 . 破裂岩块沿断裂面 产生 错动 和 凹 凸体 的爬坡效应 , 使宏观裂隙法 向间距加 大 , 岩石 的渗透率也达 到峰值 . 大 学 学 报 2 0 1 年 第` 期 (5 )残余强 度 阶段 . 随着破裂岩块变形的进 一步发展 , 凹 凸体 被剪 断或磨损 , 裂 隙间 距减 小 , 同时 剪切与磨损产生 的岩硝部分充填到裂 隙间 , 破 裂岩石 的渗 透性下 降 . 图 1 给出不 同岩性 岩石在三轴 全应力应变 过程 中的渗透率曲线 . 表 1 是试验参数与主要 结果 . 结果表 明 : 不 同岩性岩石在 三轴应力状态 下 有如下渗透规律 : ①对于 泥岩和 中砂岩 , 加载 初期 岩石 渗透率 下 降 ; 在达到岩石 的峰值强度 前 , 渗透率随载荷 的增加而逐渐增大 ; 但岩石 渗 透率的峰值往往滞后 于 岩石 强 度峰值 . ②对于 芝铃姻澳 0 尸JO 亡、ù 0 呢J 4 O 凡j, ù, , ù`,-l 一引 J 吐 创 一2 一目恤 n/ ù产`气à ūl se `.胜百Ltrsese `Jse se-J e 解 0 0 哎J 0 尸、ùō、à 0 月气j`内乙砚月.百且 . `芝、 b 芝僻绷澳 0 . 3 5 0 . 30 0 . 2 5 0 . 2 0 0 . 15 0 . 10 0 . 0 5 0 4 0 ,J ó芝. 、 b 0 5 1 0 1 5 旧 / x 1 0 1 5 2 0 ￡ / x 10 一 J 1 “ · 5 J 0 2 5 0 ù () `几 .盆. 1 0 0 8 0 c( ) 细砂岩 10 0 8 0 (d) 中砂岩 l 0 6 瓣喇澳芝 月f 0 `呀U月`, nU 芝 `芝、月0 僻姻澳 1486120 nUC ù 乙6 . ó芝\曰b 4 , l 2 0 0 4 8 12 ￡ / x 10 一 3 16 20 0 5 10 巧 20 25 e / x 10 一 3 圈 1 岩石 三轴压编与洽血试脸曲线 F吮 · i 介场 x 运 1 c o . P洛 5 10 一 a . d 砂 r m e . b Ui yt e u vr e s 衰 1 三轴渗 纽试脸试 件描述 、 试 脸条件 及试脸 . 橄 aT b块 1 eT s t P a r a m e et ” a n d . ae . u er m e n st l . t血山l e o m P r . s. 如. a o d p e r m e a 血g t e s t 编号 留m m hI/ n m 伪 舰 aP 入 . 加 P a 仰 . 砂口 a 奴. 彻 P a 细。 ō、」à尸 4 . 8 咤J 6 月呀0j l产 7469524 岩性 泥岩 3 . 8 砂质泥岩 砂 质页岩 3 . 8 3 . 8 úà尸、ù 4 . 8 细砂岩 4 . 0 5 0 4 . 0 4 . 0 5 . 0 4 . 0 3 . 8 6 1 . 0 5 . 0 4 . 8 O户0月0凡fj l 4 ù飞,f 月Jf4 尸、ù咤呢àJ, f 、ó气亡ù、 一、à凡r 7 . 0 5 . 0 4 . 0 6 . 8 5 . 0 3 . 8 69 . 8 5 2 8 54 . 0 28 2 39 . 9 9 3 、 2 9 7 . 4 82 , 3 95 7 9 3 1 9 1 3 12 5 9 . 6 6 x 10 一 3 0 . 0 1 6 7 0 . 0 16 5 0 . 0 1 5 3 0 . 0 13 0 0 , 0 12 2 0 . 0 1 3 1 0 . 0 12 7 0 . 0 15 2 0 . 0 1 1 8 0 . 0 1 1 4 0 . 0 1 1 8 渗透率变化范围 0 . 0 4 4 1 ~ 1 . 16 0 0 0 . 0 1 4 6司 . 3 2 7 0 0 . 036 2 ~ 5 5 . 2 00 0 . 0 9 5 0 ~ 3 . 6 0 0 0 0 . 06 2 7 、 0 . 3 76 0 0 . 0 9 3 9~ 6 . 5 7 0 0 0 , 0 6 0 5 ~ 13 . 2 0 0 0 . 0 5 5 5 ~ 1 . 04 0 0 0 . 06 1 8 、 6 . 7 10 0 0 . 15 1 ~ 8 . 86 0 0 . 3 4 5~ 3 0 . 6 0 0 0 . 2 3 2 ~ 1 0 . 2 0 0 4 伟ù、 6 … 了n `内nU, ù `Uù )t `0, 侣且. … 凡j 戈曰公ùr1J 内ù门曰亏嘴 中砂岩 5 3 . 1 5 3 . 2 8 1 . 8 6 2 0 4 . 0 3 . 8 6 0 5 . 0
VoL23 上金安：岩行轴全成力应变过程中的渗透规律 ·491 细砂岩，在达到岩石峰值强度之前，渗透率变化 的进一步发展，才会有渗透峰值出现.因此，防 并不明显，岩石渗透率峰值同样也滞后于岩石 止岩石破坏与控制岩石破坏后变形的进一步发 强度峰值.③各种岩石渗透率峰值基本发生在 展，对于预防岩层突水是同等重要的. 岩石破坏后应变软化阶段，说明岩石的破坏并 (3)岩石渗透率与岩性的关系是：泥岩< 非与渗透极大值同步，只有岩石破坏后变形的 砂质页岩<细砂岩<中砂岩.泥岩的渗透率 进一步发展，才会导致峰值渗透的到来.因此， 最小，是最好的隔水岩层，也是判断是否突水的 防止岩石破坏与控制岩石破坏后应变软化阶段 重要参考岩层. 变形的进一步发展，预防岩层突水是同等重要 (4)围斥和渗透压力都影响着岩石的渗透 的.④在同等围压和渗透压力条件下，不同岩性 率.一般规律是：渗透率与渗透压力成正比、与 岩石的最大渗透率依次排列顺序是：泥岩 围压成反比例关系.对于同一种岩石，围压越 (1.16×10)<砂质页岩(3.6×10)<细砂岩(6.57× 大，渗透率越小；与围压对渗透率的影响相比， 10)<中砂岩(8.86×107-30.6×10).可见，泥岩 孔隙压力对渗透率的影响是次要的.因此，在特 的渗透率最小，是岩层中最好的隔水岩层.⑤试 定的地质与汇程环境中，通过开挖方案合理设 验中发现，围压和渗透压力都在不同程度上影 计与优化，最终达到防止含水岩层突水的月的 响岩石的渗透率，一般规律是：渗透率与渗透压 是可能的 力成正比、与围压成反比例关系.对于同一种岩 参考文献 石，围压越大，渗透率越小；孔隙压力对渗透率 的影响次于闱压的影响.至于围压，孔隙压力独 【李世平，李玉寿，吴振业岩石全应力应变过程对应的 渗透￥与应变方程.岩土工程学报，1995,17(2)：13 立对渗透率的影响规律，有待今后做进一步的 2陈平，张有天岩体渗流与应力耦合分析.岩石力学与 研究. 「.程学报，1994,13(4)：288 3徐增和，徐小荷.二维应力场下承压地层中渗流的固 3结论 液耦合问题.岩石力学与T程学报，1999,18(6)：645 (1)岩石的渗透率一般不是常数，是由应力 4高海鹰，夏颂佑.三维裂隙岩体渗流场与应力场耦合 模型研究.岩土「程学报，1997,19(2)：102 应变过程与内部结构演化特征所决定.在受载 5张金才，张正卓，刘天泉.岩体渗流与煤层底板突水 初期，泥岩和中砂岩渗透率略有下降，细砂岩渗 北京：地质出版社，1997 透率基本保持不变：在达到岩石的峰值强度前， 6E作宇，刘鸿泉.承压水上采煤.北京：煤炭工业出版 各类岩石渗透率随载荷的增加而逐渐增大，但 社，992 变化并不明显， 7许学议，七杰.煤矿突水预报研究.北京：地质出版社， (2)岩石渗透率达到峰值时往往滞后于岩 1991 8赵阳升，矿山岩石流体力学.北京：煤炭工业出版杜， 石强度峰值，基本出现在岩石破坏后应变软化 1994 阶段，说明岩石的破坏并非昭示着渗透峰值的 9蒋金泉，宋振骐.回采工作面底板活动及其对突水影 即刻到来，只有岩石破坏后应变软化阶段变形 响的研究.山东矿业学院学报，1987(4：8 Permeability Rule in Full Strain-stress Process of Rock under Triaxial Compression WANG Jinan",PENG Suping.MENG Zhaoping 1)Civil and Environment Engineering School.UST Beijing .Beijing 100083,China 2)China University of Mining and Technelogy,Beijing 100083,China ABSTRACT By means of permeating tests of rock under triaxial compression,the permeability rule in full strain-stress process has been studied.It is found that the permeability coefficient is generally not a constant. but varies with the inner structure evolution of rock in full stress-strain process.The highest permeability oc- curs mostly in strain softening period.The results indicate the importance of both controlling fracture occur- rence and deformation development after rock failure in prevention of water in-rush catastrophe. KEY WORDS full stress-strain;permeability rule;strain softening
V d L2 3 L金 安 : 岩 石 :轴 全应 力应 变过程 中的渗透 规律 细砂岩 , 在达到岩石 峰值强 度 之 前 , 渗透率变化 并不 明显 , 岩石 渗透 率峰 值同样也滞后 于岩石 强度 峰值 . ③ 各种 岩石渗 透率峰值基 本发生 在 岩石破坏后应变软化 阶段 , 说 明岩石 的破坏 并 非 与渗透 极 大 值 同 步 , 只 有 岩石破坏后 变形 的 进 一 步发 展 , 才会导 致 峰 值渗透 的 到 来 . 因 此 , 防 止岩石破坏 与控制岩 石破 坏 后 应 变软化阶 段 变 形 的 进 一 步 发 展 , 预 防岩 层 突 水是 同等重 要 的 . ④在同等围压 和渗透压 力条件下 , 不 同岩性 岩 石 的最 大 渗 透 率 依 次 排 列 顺 序 是 : 泥 岩 ( l . 16 x l o 一 ’ ) < 砂质 页 岩 (3 . 6 x l 0 一 ’ ) < 细砂 岩 (6 . 5 7 x 10 一 , ) < 中砂岩( 8 . 8 6 、 10 一 , 一 3 0 . 6 x 10 一 , ) . 可见 , 泥 岩 的渗透率最小 , 是岩层 中最好的隔水岩层 . ⑤ 试 验 中发 现 , 围压 和渗 透 压 力 都在不 同程 度 「影 响岩 石 的渗透率一般规律是 : 渗 透率与渗透压 力 成正 比 、 与围 压成反 比例关 系 . 对 于 同一 种 岩 石 , 围 压越 大 , 渗透 率越小 ; 孔隙压 力对 渗透 率 的影 响 次 于 围压 的 影 响 . 至 于 围压 、 孔隙 压 力 独 立 对渗 透 率的影 响规 律 , 有待今 后 做进 一 步 的 研究 . 3 结论 ( l) 岩石 的渗透率一 般不 是 常数 , 是 由应 力 应 变 过 程 与 内部结构演化特征 所 决定 . 在受载 初 期 , 泥 岩和 中砂岩渗 透率略 有 「降 , 细砂岩 渗 透率基本保持不变 ; 在达到岩石 的峰值强度前 , 各类岩石 渗 透率随 载荷的 增 加 而 逐渐增 大 , 但 变 化并不 明显 . (2 ) 岩 石渗透 率达 到峰值时往 往 滞后 于 岩 石强 度峰值 , 基 本出现在 岩石破坏后 应变软 化 阶段 , 说 明 岩石 的破坏 并非 昭示 着渗透 峰值 的 即 刻到来 , 只 有岩石破 坏后应 变 软化阶段 变 形 的 进一 步发展 , 才会有渗透 峰值 出现 . 因 此 , 防 止岩石 破坏 与控制岩石 破坏后变形的进一 步发 展 , 对于 预防岩层 突水是同等重要 的 . ( 3) 岩石渗透率与岩性的关系是 : 泥岩 < 砂质 页 岩 < 细 砂岩 < 中砂岩 . 泥 岩 的渗透 率 最小 , 是 最好 的隔 水岩层 , 也 是 判 断是否 突水的 重要 参考岩层 . (4 ) 围压 和渗 透 压力 都影 响着岩石 的渗透 率一般规律 是 : 渗 透率与渗透压 力成正 比 、 与 围 压 成反 比例 关系 . 对于 同一 种岩石 , 围压越 大 , 渗透率越小 ; 与围压对渗透率的影 响相 比 , 孔 隙压 力对渗透率的 影 响是 次要的 . 因此 , 在特 定的 地质与 L 程环 境中 , 通 过开 挖方案合理设 计与 优化 , 最终达到 防 止 含 水岩层突 水的 目的 是 可 能的 . 参 考 文 献 1 李世 平 , 李玉寿 , 吴振 业 . 岩石全应力应变 过程对应 的 渗透 率 与应 变方程 . 岩上工 程学 报 , 19 95 , 17 (2) : 13 2 陈 平 , 张有 天 . 岩体 渗流 与应 力藕 合分析 . 岩石力学 与 「程学报 , 1 9 9 4 , 13 ( 4 ) : 2 8 8 3 徐增 和 , 徐小荷 . 二 维应力 场下 承压 地层 中渗流 的固 液祸合 问题 . 岩石力学 与工 程学报 , 1 9 9 , 1 8 (6) : 64 5 4 高海 鹰 , 夏颂佑 . 二 维裂 隙岩体渗 流场 与应力场祸 合 模型 研 究 . 岩土 「程学报 , 1 9 9 7 , 19 ( 2 ) : 10 2 5 张金 才 , 张 玉卓 , 刘 天 泉 . 岩体渗流 与煤层底 板突水 . 北 京 : 地 质出版社 , 19 97 6 仁作 宇 , 刘鸿 泉 . 承压水 上采煤 . 北京 : 煤 炭 工业 出版 社 , 1 9 9 2 7 许学汉 , 王 杰 . 煤矿 突水 预报研究 . 北 京 : 地 质出版社 , 19 9 1 8 赵 阳升 . 矿 山 岩石 流体 力学 . 北京 : 煤 炭 工业 出版社 , 19 9 4 9 蒋 金泉 , 宋振 骥 . 回 采工 作 面底 板活 动及其对 突水影 响 的研究 . 山 东矿业学 院学报 . 1 9 8 7 ( 4) :8 P e rm e a b ility uR l e i n F u ll S t r a i n 一 s t r e s s P r o e e s s o f R o e k un d e r rT i a x i a l C o m Pr e s s i o n 洲 N G iJ n a n ,’ , 尸石N G S uP i褚 , , 人花刀G hZ a op i褚 , l ) c i v il an d E n v ior n m e n t E n g i n e e r i n g S e h o o l , U S T B e ij in g , B e ij i n g 10 0 0 8 3 , C h i n a 2 ) C h i n a U n i v e r s ity o f M i n i n g an d 介 e h n e l o g y , B e ij i n g 10 0 0 83 , C h i n a A B S T R A C T B y m e a n s o f P e rm e a t i n g t e s t s o f r o c k un d e r t r i a x i a l e o m P r e s s i o n , ht e P e mr e a b iliyt ur l e i n fu ll st r a i n 一 s t r e s s P r o e e s s h a s b e e n s t u d i e d . It 1 5 fo u n d t h a t t h e Pe mr e a b iliyt e o e if e i e n t 1 5 g e n e r a lly n o t a e o n s ant t , b u t v a r i e s w it h t h e i n n e r s trU c t u r e e v o l u t i o n o f r o c k i n fu ll s tr e s s 一 s tr a i n P r o e e s s . T h e h i g h e s t P e mr e a b iliyt o e - e ur s m o s t l y i n s tr a i n s o ft e n i n g P e r i o d . T h e r e s u lt s i n d i e a t e t h e im P o rt a n e e o f b o ht e o n tr o lli n g fr a e t ur e o e e ur - r e n e e an d d e fo mr a t i o n d e v e l o Pm e n t a ft e r r o e k fa ilur e i n P r e v e n t i o n o f w a t e r i n 一 ur s h e at a str o Ph e . K E Y W O R D S fu ll s t r e s s 一 s t r a i n : Pe mr e a b i liyt r u l e : s t r a i n s o ft e n i n g
