[发明专利]柱状节理岩体渗透张量测试方法及各向异性定量评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柱状节理岩体渗透张量测试方法及各向异性定量评估方法，具体涉及一种基于张量不变性原理确定柱状节理岩体渗透张量及渗透张量的主渗透系数和主方向的方法以及定量评估渗透各向异性的方法。

背景技术

柱状节理是火山熔岩喷发溢流过程中由于冷却收缩形成的呈不规则或规则形态的原生张性破裂构造，柱状节理多出现于玄武岩，在我国西南地区广泛分布，西南地区诸多已建或在建大型水电站位于柱状节理玄武岩之上，柱状节理岩体作为一种特殊的结构岩体，具有力学性质的各向异性，同时也具有渗透的各向异性，由于柱状节理岩体包含有多组节理且柱体体积较大，按室内试验大小所取的天然岩样只含有一组或不包含节理，并不能反映节理岩体渗流的各向异性，且柱状节理岩体几何性质的多变性，不同岩体节理差异较大，取自部分岩体的天然岩样的试验结果不具有充分代表性，且缺乏有效的测量柱状节理岩体渗透张量及渗透张量主值及主方向的方法，因此虽然柱状节理岩体的渗流性质对岩体力学性质和工程安全有着显著影响，但关于柱状节理岩体的渗流性质所做的研究很少。

邹丽芳等利用块组合体进行物模实验研究了柱状节理岩体的渗透性，但是没有考虑柱状节理岩体渗透率的各向异性，且目前有关岩体渗透各向异性表征方法的研究很少，有人通过将岩体渗透率的最大值和最小值之比来表示渗透各向异性，但是这个方法只能反映最大值和最小值的比，并不能全面反映渗透的各向异性。

因此，针对现有技术的缺点，如何有效的求取渗透张量及主方向并且测量柱状节理岩体的渗透各向异性成为迫切需要解决的问题。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种柱状节理岩体渗透张量的测试方法，本发明的第二目的是提供一种柱状节理岩体渗透各向异性定量评估方法。

技术方案：本发明所述的一种柱状节理岩体渗透张量的测试方法，包括如下步骤：

步骤1，模拟待测的实际柱状节理岩体，制备不同柱体倾角的相似材料；

步骤2，测量步骤1制得的相似材料的渗透率；

步骤3，根据步骤2测得的相似材料的渗透率得到柱状节理岩体的渗透张量[K]，然后基于张量不变性理论得到渗透张量的最大主渗透系数K_max、最小主渗透系数K_min及主方向a。

本发明通过模拟不同类型的实际柱状节理岩体制作与其相符的相似材料，测量不同柱体倾角相似材料的渗透率，并基于张量不变性原理得到柱状节理岩体的渗透张量和渗透张量的主渗透系数及主方向，解决了室内试验测量天然岩体渗透张量的尺寸问题以及由天然岩体的差异性造成的试验结果离散性的问题。

其中，步骤1制作的柱状节理岩体相似材料的倾角为0°、15°、30°、45°、60°、75°或90°。

上述步骤3中得到的柱状节理岩体的渗透张量[K]为：

[K]=KxxKxyKxyKyy;]]>

式中，K_xx，K_xy，K_yy分别为柱体倾角为0°、45°、90°的相似材料的渗透率。

上述步骤3中基于张量不变性理论得到的主方向a为：