含石率对断层土石混合体渗流特性的影响

谭文辉，董锋鑫，马学文，王鹏飞

(北京科技大学 土木与资源工程学院，北京 100083)

1 研究背景

突水是矿山开采中常见的动力灾害，据统计，60%矿井事故与地下水作用有关[1]。深部金属矿山中，岩体多为硬岩，质量较好，断层型突水占首位[2]。断层带岩体松散，完整性较差，绝大多数断层裂隙带内均发育有连续且厚度不一的角砾和断层泥混合物，断层带的渗流特性基本上取决于这些土石混合体的渗流特性。研究断层带土石混合体的渗流特性对进一步完善土石混合体力学理论体系和防治断层区工程突水等地质灾害具有重要意义。

对土石混合体强度和渗流特性的研究，目前主要集中在结构要素(含石量、块石形状、孔隙结构、级配等)的影响方面，如金磊等[3-4]、董辉等[5]、周中等[6]、Janssen等[7]、Ring等[8]和罗亦琦[9]研究了砾石含量、孔隙比、颗粒形状和不同级配对土石混合体渗透系数和强度的影响。邱贤德等[10]结合堆石体颗粒的概率统计分布模型，建立了堆石体颗粒含量与渗透系数之间的经验关系式。徐扬等[11]建立了土石混合体颗粒平均粒径、非均匀度与渗透系数的关系。李晶晶等[12]构建了土石混合体的孔隙结构模型，引入格子Boltzmann方法分析土石混合体的渗流特性。

此外，在土石混合体的渗流变形破坏特征方面，徐文杰等[13]研究了土石混合体的细观渗流场特征、渗透破坏机制及宏观渗透系数与细观结构的定量关系。沈辉等[14]采用室内试验与数值模拟相结合的方法，分析了块石含量对土石混合体渗透侵蚀特性的影响，建立了适用于土石混合体的渗流侵蚀模型。……