[发明专利]一种研究节理面剪切渗流耦合机理的分析方法及试验系统

摘要

本申请公开了一种研究节理面剪切渗流耦合机理的分析方法及试验系统，分析方法包括：利用岩石节理曲面模具制作试样；对若干试样控制不同的边界条件进行岩石节理剪切试验，获取节理面剪切宏观性质参数和特征值；剪切试验过程中采用声发射监测节理面表面、节理面上下岩块和锚固结构破坏过程的细观演化规律和能量特征；进行剪切试验前后分别用三维激光扫描仪进行节理面扫描，采用分形方法获取分形维数、定量计算节理面破损特征和性质参数；通过分形维数获取节理水力开度计算公式；结合节理面剪切的宏观性质参数和特征值、破坏过程的细观演化规律和能量特征、节理面破坏的几何演化特征，应用节理面的分形维数表征岩石节理面的水力耦合机制。

主权项

1.一种研究节理面剪切渗流耦合机理的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：采用取模材料拓取印制天然岩石节理面表面形态，并制作天然岩石节理面复制模具，利用所述岩石节理曲面模具制作若干与所述天然岩石具有相同表面形态和力学参数的类岩石材料试样；对所述若干类岩石材料试样控制不同的边界条件进行岩石节理剪切试验，记录节理面剪切试验曲线，获取宏观性质参数和特征值，并对比分析节理面几何性质、力学参数、边界条件和锚固结构的影响规律；所述剪切试验过程中采用声发射监测节理面表面、节理面上下岩块和锚固结构破坏过程的细观演化规律和能量特征；进行剪切试验前后分别用三维激光扫描仪进行节理面扫描，记录剪切前后节理面表面的几何形貌，通过剪切前后几何形貌特征对比分析节理面表面破损情况，采用分形方法获取分形维数、定量计算节理面破损特征和性质参数，获取节理面表面破损的几何演化特征，建立结构面表面几何形态演化模型；通过所述分形维数获取修正的节理水力开度计算公式：式中，bn：修正的节理水力开度；b：开度的算术平均值D：分形维数；c：接触面积比结合所述节理面剪切的宏观性质参数和特征值、所述剪切试验破坏过程的细观演化规律和能量特征、所述节理面表面破损的几何演化特征，精确表达渗流条件下节理面在剪切过程中变形破坏性质及其量化表征，应用所述节理面的分形维数表征岩石节理面的水力耦合机制。