908 工程科学学报，第43卷，第7期 4.4 2.8 (a) (b) 4.2 ◇ 2.5 40 2.2 3.8 1.9 3.6 34 1.6 -Increasing confining pressure -Increasing confining pressure 3.2 -Increasing liquid pressure 1.3 -Increasing liquid pressure 3.0 1.0 1 0 1 Effective stress/MPa Effective stress/MPa 图10有效应力变化条件下渗透率演化.(a)R1岩样：(b)R2岩样 Fig.10 Permeability evolution with changing effective stress:(a)RI sample;(b)R2 sample Confining pressure:6.3 MPa 无偏应力作用下R1和R2岩样的初始渗透率 Liquid pressure:3.5 MPa 45 分别为3.24×10~19m2和1.46×10m2(渗透乐力3.5MPa, 41.7 41.7 41.7 围压6.3MPa).加载作用引起R2岩样裂隙闭合较 36 R1岩样强烈，渗透率比下降速率较高：且随循环 27 次数增加，两岩样差别愈发明显.卸载作用下， R2岩样由于内部损伤严重，渗透率比增长幅度低 于R1岩样，差别亦随循环次数增加而增大（图13） 以偏应力0MPa为例，循环加卸载导致岩样渗透 率比呈下降趋势，且下降速率逐渐降低并趋于稳 定（图14）.R2岩样对应力加卸载敏感性较大， Cycle number 3次循环荷载渗透率比降低达62%；R1岩样3次 图11偏应力循环加卸载渗透性测试方案 循环荷载引起的渗透率比降低仅为32%. Fig.11 Schematic of permeability test for cyclic loading and unloading 2.4围压、偏应力同步增长条件下渗透性测试 of deviatoric stress 最后，开展了围压、偏应力同步增长条件下渗 R1和R2岩样3次加御载引起的渗透率降低 透性测试（图15）.不同围压作用下，R1和R2岩样 幅度分别为0.35×10-9、0.48×10-9、0.18×1019m2 渗透率均随围压和偏应力增加呈下降趋势（图16） 和0.58×1017、0.32×1017、0m2:加卸载引起的渗透 低围压作用下，渗透率随偏应力增加下降速率较 率降低幅度随循环次数增加而减小，渗透率应力 大；随着围压增加，岩样在裂隙持续闭合和局部微 敏感性减弱，循环加卸载对泥岩裂隙产生了不可 裂纹萌生扩展共同作用下，渗透率趋于稳定：围压 逆的损伤作用 10.3MPa作用下，偏应力增长渗透率保持恒定（图17）. --Deviatoric stress loading and unloading Deviatoric stress loading and unloading --Permeability evolution -Permeability evolution 45 3.5 45 1.6 (a) (b) 4093.24 404 1.46 2.89 35 3.0 35 1.2 302 2.41 2.5 0.88 2.22 0.56 2 2.0 0 公 0.8 0.56 82 、1.47, l.59 5 ,0.40 10 15 0.4 0 0 Cycle number Cycle number 图12 偏应力循环加卸载和渗透率关系.(a)R1岩样：(b)R2岩样 Fig.12 Relationship between cyclic loading and unloading of deviatoric stress and permeability:(a)RI sample;(b)R2 sampleR1 和 R2 岩样 3 次加卸载引起的渗透率降低 幅 度 分 别 为 0.35×10−19、 0.48×10−19、 0.18×10−19 m 2 和 0.58×10−17、0.32×10−17、0 m2 ；加卸载引起的渗透 率降低幅度随循环次数增加而减小，渗透率应力 敏感性减弱，循环加卸载对泥岩裂隙产生了不可 逆的损伤作用. 无偏应力作用下 R1 和 R2 岩样的初始渗透率 分别为3.24×10−19m 2 和1.46×10−17m 2 （渗透压力3.5 MPa， 围压 6.3 MPa）. 加载作用引起 R2 岩样裂隙闭合较 R1 岩样强烈，渗透率比下降速率较高；且随循环 次数增加，两岩样差别愈发明显. 卸载作用下， R2 岩样由于内部损伤严重，渗透率比增长幅度低 于 R1 岩样，差别亦随循环次数增加而增大（图 13）. 以偏应力 0 MPa 为例，循环加卸载导致岩样渗透 率比呈下降趋势，且下降速率逐渐降低并趋于稳 定 （图 14） . R2 岩样对应力加卸载敏感性较大， 3 次循环荷载渗透率比降低达 62%；R1 岩样 3 次 循环荷载引起的渗透率比降低仅为 32%. 2.4    围压、偏应力同步增长条件下渗透性测试 最后，开展了围压、偏应力同步增长条件下渗 透性测试（图 15）. 不同围压作用下，R1 和 R2 岩样 渗透率均随围压和偏应力增加呈下降趋势（图 16）. 低围压作用下，渗透率随偏应力增加下降速率较 大；随着围压增加，岩样在裂隙持续闭合和局部微 裂纹萌生扩展共同作用下，渗透率趋于稳定；围压 10.3 MPa 作用下，偏应力增长渗透率保持恒定（图 17）. 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 0 1 2 3 Permeability/(10−19 m2 ) Effective stress/MPa Increasing confining pressure Increasing liquid pressure (a) 1.0 1.3 1.6 1.9 2.2 2.5 2.8 0 1 2 3 Permeability/(10−17 m2 ) Effective stress/MPa Increasing confining pressure Increasing liquid pressure (b) 图 10    有效应力变化条件下渗透率演化. （a）R1 岩样；（b）R2 岩样 Fig.10    Permeability evolution with changing effective stress: (a) R1 sample; (b) R2 sample 8.1 41.7 8.1 41.7 8.1 41.7 0 9 18 27 36 45 0 1 2 3 Cycle number Confining pressure: 6.3 MPa Liquid pressure: 3.5 MPa Deviatoric stress/MPa 图 11    偏应力循环加卸载渗透性测试方案 Fig.11    Schematic of permeability test for cyclic loading and unloading of deviatoric stress 3.24 1.91 1.92 2.89 1.92 1.47 2.41 2.24 1.59 2.22 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 1 2 3 Permeability/(10−19 m2 ) Deviatoric stress/MPa Cycle number (a) Deviatoric stress loading and unloading Permeability evolution 1.46 0.69 0.66 0.88 0.86 0.40 0.56 0.38 0.31 0.56 0 0.4 0.8 1.2 1.6 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 1 2 3 Permeability/(10−17 m2 ) Deviatoric stress/MPa Cycle number (b) Deviatoric stress loading and unloading Permeability evolution 图 12    偏应力循环加卸载和渗透率关系. （a）R1 岩样；（b）R2 岩样 Fig.12    Relationship between cyclic loading and unloading of deviatoric stress and permeability: (a) R1 sample; (b) R2 sample · 908 · 工程科学学报，第 43 卷，第 7 期