破碎花岗岩非达西渗流的试验研究

贺香兰，周佳庆，魏 凯，王 敏

(1.武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉 430072；2. 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室，武汉 430072)

0 引 言

裂隙是岩体渗流的主要通道，控制着岩体的渗流特性，随着高坝枢纽工程和抽水蓄能电站的兴建，岩体可能承受高渗压、高水力梯度作用，此时节理裂隙等结构面易张开扩展，甚至发生水力劈裂，岩体渗流往往表现出非达西特征，特别是对于裂隙充分发育的破碎岩体，渗流特性更为复杂。黄先伍等[1]、李顺才等[2]在破碎岩石构成的多孔介质渗流试验的基础上，研究了非达西渗流特性与孔隙率的关系；Thauvin和Mohanty[3]利用数值模拟的方法从细观结构的角度研究了多孔介质非达西渗流的成因；胡大伟等[4]研究了单轴压缩破坏的大理岩峰后非线性渗流特征演化规律。

对于非达西流，传统的达西渗流理论已不能准确表征岩体的渗透特性，因此渗流流态的判断和分析理论的选择是研究介质渗流的关键。为此，国内外学者对达西流与非达西流的临界条件开展了大量研究，主要采用雷诺数Re和福希海默数F0作为临界参数[5]。孟如真等[6]、李健等[7]分别通过现场压水试验和室内渗流试验，得到了量级为10～100的临界雷诺数；Zimmerman等[8]通过对单裂隙砂岩进行渗流试验和数值模拟，发现Re大于20时，渗流满足Forchheimer非达西方程；Javadi等[9]开展了粗糙裂隙面渗流试验，得到的临界雷诺数介于0.001～25；同时还有文献提出了高达2 300的临界雷诺数[10]。另一方面，Zeng和Grigg等[11]根据福希海默数F0的定义及其物理意义，建议取F0=0.11作为达西流和非达西流的临界值；……