王帅等：单轴压缩条件下裂隙粗糙度对渗透系数的影响 921. 35 30 (a) (b) ■P=0.06MPa ■P=0.06MPa 30 ·P=0.05MPa 25 ·P=0.05MPa 4P=0.04MPa 4P=0.04MPa P-0.03 MPa P=0.03 MPa ◆P=0.02MPa 20 ◆P=0.02MPa 20 4P=0.01MPa 4P=0.01MPa 15 0 0 14 16 18 10 14 16 18 20 JRC JRC 25 20 (c) (d) ■P=0.06MPa ■P=0.06MPa 20 ·P=0.05MPa ·P=0.05MPa ▲P=0.04MPa 5 ▲P=0.04MPa P=0.03 MPa P=0.03 MPa ◆P=0.02MPa ◆P=0.02MPa 15 4P-0.01MPa 4P=0.01 MPa s-01/y 10 o 10 12 14 16 18 20 10 12 14 16 18 20 JRC JRC 图13法向压力恒定不同水压下RC与K的关系曲线.(a)法向压力为025MPa:(b)法向压力为0.50MPa:(c)法向压力为0.75MPa:(d)法向压 力为1.00MPa Fig.13 Relationship between JRC and K under different water pressures when normal pressure is constant:(a)normal pressure of 0.25 MPa;(b)normal pressure of 0.50 MPa;(c)normal pressure of 0.75 MPa;(d)normal pressure of 1.00 MPa 表4线性函数拟合的数值 Table 4 Values of linear function fitting Normal Hydraulic Normal Hydraulic Coefficient, Coefficient, Correlation Coefficient, Coefficient, Correlation pressure, pressure, pressure, pressure, F/MPa P/MPa 6 coefficient,R F/MPa P/MPa coefficient,R 0.04 26.54 -1.04 0.98 0.04 12.16 -0.51 0.94 0.09 28.72 -1.12 0.99 0.09 13.23 -0.51 0.94 0.14 31.51 -1.23 0.98 0.14 16.18 -0.61 0.97 0.25 1.00 0.19 35.21 -1.35 0.97 0.19 17.63 -0.67 0.99 0.24 45.29 -1.89 0.98 0.24 25.34 -1.05 0.96 0.29 60.13 -2.65 0.98 0.29 36.60 -1.64 0.98 由于篇幅限制，表4中列出了法向压力为 渗透系数的影响作用逐渐的增强.主要原因是流 0.25和1.00MPa的函数拟合数值.常数项a随着 体在单轴压缩条件下的粗糙裂隙中流动，需要克 水压的增加而增加，一次项b随着水压的增加而 服裂隙粗糙度引起的渗流阻力和法向压力产生的 减小，法向压力恒定的情况下，水压越大，渗透系 阻力，随着水压的增加，流体的流速增加，惯性效 数减小的程度越大，粗糙度对渗透系数的影响越 应和流动能量也增加 强.如图13所示，在水压为0.04MPa时，曲线较 33粗糙度对渗透系数影响的差异性分析 缓，在水压为0.29MPa时，曲线较陡.表5展示了 单轴压缩条件下的粗糙裂隙在法向压力和水 粗糙裂隙试样在法向压力和水压的共同作用下渗 压的共同作用下，当法向压力大于水压时，裂隙宽 透系数的变化情况，当法向压力恒定时，随着水压 度的变化主要依赖于法向压力的大小.如表6所 的增大，渗透系数的变化量逐渐的增大，粗糙度对 示，给出了流体在裂隙通道稳定流动的情况下测由于篇幅限制 ， 表 4 中列出了法向压力 为 0.25 和 1.00 MPa 的函数拟合数值. 常数项 a 随着 水压的增加而增加，一次项 b 随着水压的增加而 减小，法向压力恒定的情况下，水压越大，渗透系 数减小的程度越大，粗糙度对渗透系数的影响越 强. 如图 13 所示，在水压为 0.04 MPa 时，曲线较 缓，在水压为 0.29 MPa 时，曲线较陡. 表 5 展示了 粗糙裂隙试样在法向压力和水压的共同作用下渗 透系数的变化情况，当法向压力恒定时，随着水压 的增大，渗透系数的变化量逐渐的增大，粗糙度对 渗透系数的影响作用逐渐的增强. 主要原因是流 体在单轴压缩条件下的粗糙裂隙中流动，需要克 服裂隙粗糙度引起的渗流阻力和法向压力产生的 阻力，随着水压的增加，流体的流速增加，惯性效 应和流动能量也增加. 3.3    粗糙度对渗透系数影响的差异性分析 单轴压缩条件下的粗糙裂隙在法向压力和水 压的共同作用下，当法向压力大于水压时，裂隙宽 度的变化主要依赖于法向压力的大小. 如表 6 所 示，给出了流体在裂隙通道稳定流动的情况下测 表 4 线性函数拟合的数值 Table 4 Values of linear function fitting Normal pressure, F/MPa Hydraulic pressure, P/MPa Coefficient, a Coefficient, b Correlation coefficient, R 2 Normal pressure, F/MPa Hydraulic pressure, P/MPa Coefficient, a Coefficient, b Correlation coefficient, R 2 0.25 0.04 26.54 −1.04 0.98 1.00 0.04 12.16 −0.51 0.94 0.09 28.72 −1.12 0.99 0.09 13.23 −0.51 0.94 0.14 31.51 −1.23 0.98 0.14 16.18 −0.61 0.97 0.19 35.21 −1.35 0.97 0.19 17.63 −0.67 0.99 0.24 45.29 −1.89 0.98 0.24 25.34 −1.05 0.96 0.29 60.13 −2.65 0.98 0.29 36.60 −1.64 0.98 10 12 14 16 18 20 5 10 15 20 25 30 35 JRC 10 12 14 16 18 20 5 10 15 20 25 30 JRC 10 12 14 16 18 20 5 10 15 20 25 JRC 10 12 14 16 18 20 5 10 15 20 JRC (a) (b) (c) (d) K/(10−5 m·s−1 ) K/(10−5 m·s−1 ) K/(10−5 m·s−1 ) K/(10−5 m·s−1 ) P=0.06 MPa P=0.05 MPa P=0.04 MPa P=0.03 MPa P=0.02 MPa P=0.01 MPa P=0.06 MPa P=0.05 MPa P=0.04 MPa P=0.03 MPa P=0.02 MPa P=0.01 MPa P=0.06 MPa P=0.05 MPa P=0.04 MPa P=0.03 MPa P=0.02 MPa P=0.01 MPa P=0.06 MPa P=0.05 MPa P=0.04 MPa P=0.03 MPa P=0.02 MPa P=0.01 MPa 图 13    法向压力恒定不同水压下 JRC 与 K 的关系曲线. （a）法向压力为 0.25 MPa；（b）法向压力为 0.50 MPa； （c）法向压力为 0.75 MPa；（d）法向压 力为 1.00 MPa Fig.13    Relationship between JRC and K under different water pressures when normal pressure is constant: (a) normal pressure of 0.25 MPa; (b) normal pressure of 0.50 MPa; (c) normal pressure of 0.75 MPa; (d) normal pressure of 1.00 MPa 王    帅等： 单轴压缩条件下裂隙粗糙度对渗透系数的影响 · 921 ·