第3章 岩体高压渗透性试验

3.1 引言

裂隙岩体渗透性不但与岩体连通裂隙（空隙）率有关，也与裂隙岩体的应力状态密切相关。流固耦合理论分析与实践表明：裂隙岩体中的空隙水压力变化直接影响到岩体应力的改变。此外，当岩体中的水压力大小满足一定条件时，岩体将产生水力劈裂，从而导致裂隙岩体中部分不连通的裂隙变成连通的通道或裂隙宽度大幅度增加，渗透性加大；当裂隙水压力减小某一数值后，部分裂隙将闭合或裂隙宽度再次减小，致使岩体渗透性降低。由此可见，裂隙岩体的渗透性与岩体中的孔隙水压力大小也密切相关的。

岩体的渗透系数是反映岩体渗透性大小的物理指标，也是对岩体渗透性进行定量分析的关键参数之一。为了获取裂隙岩体渗透系数，规范规定可以采用压水试验的方法进行测量。目前规范给出的压水试验方法属于低压压水试验方法，其试验最大压力一般为1.0MPa。显然这样的压水试验对于研究高压作用下岩体的渗透性是有缺陷的。为此许多工程都采用高压压水试验方法来研究岩体的渗透性。

一般而言，裂隙岩体的渗透系数与透水率大小呈正相关关系。大多数现有的文献资料和试验研究成果表明：高压压水试验条件岩体的透水率随压力增大而增大。这是因为随着压水压力的增加，岩体中地应力的抵抗力减弱，裂隙的张开度逐渐增大所致；同时这符合单裂隙渗透的“立方定理”。但也有资料表明，高压压水条件下的透水率并非总是随压力升高而增加。例如溪洛渡水电站坝基岩体的常规压水与高压压水试验成果的对比分析表明该工程高压压水吕荣（Lu）值普遍低于常规压水吕荣值。在66段常规压水与高压压水对比试验的透水率中，每试验段的常规压水与高压压水的透水率值均不相等，有 56段高压压水透水率值低于常规压水透水率值，约占总试验段的 85%。

现行水利水电工程钻孔压水试验规程给出的渗透系数取值采用低压压水试验条件下的公式进行计算，并且说明只适用于透水率较小（<10Lu）的层流型和紊流型P-Q流量关系曲线下的岩体渗透系数计算。扩张型P-Q流量关系曲线下的渗透系数计算公式在规程中没有推荐。对于高压条件下的层流情况，计算公式仍然适用，因为其渗流系数推导公式原理相同。同时，它能否普遍适用于高压压水试验条件下渗透系数的计算仍需要进一步研究。