1前言

　　裂隙巖體是一種非均質、不連續、各向異性的材料，與其他人工材料存在巨大的差異。裂隙系統為地下水的儲存與流動提供了場所，構成了巖體復雜的力學性質和滲透性質。巖體的滲透特性和水力耦合作用是近年研究的熱點問題，經統計，90%以上的巖體破壞與30%以上的大壩失穩等都與地下水的滲透力密切相關，故對裂隙巖體進行滲流研究是具有十分重要意義的。

　　2滲流耦合模型

　　2.1滲流場-應力場耦合模型

　　1925年太沙基提出了飽和土體的一維固結理論，提出土的力學性質取決于其有效應力;Biot[1]將孔隙流體壓力與水容量建立關系，初次考慮了滲流過程中的流固耦合效應，其建立的三維固結理論只能考慮介質的變形對流體質量的影響，但不能考慮對固體滲透系數的影響，固只能反映流固之間的線性耦合;Brace[2]首先研究了在高圍壓和孔壓下花崗巖的滲透率的變化。

　　對巖體的裂隙而言，應力場的變化主要表現在裂隙的開度變化上，相同條件下，應力場應力越大，裂隙開度越小甚至閉合，反之亦然。巖體的滲流與應力場存在著十分密切的作用，稱之為應力場-滲流場耦合。

　　Louis[3]首先提出了單裂隙的滲流場與應力場之間的耦合關系公式中：Kf為縫隙的滲透系數;K0為初始滲透系數;a為待定參數;σ為法向應力

　　在一定的法向應力下，裂隙的滲流量發生變化的主要影響因素是裂隙的寬度，故很多學者建立了力學隙寬與法向應力之間的公式，再根據力學隙寬與等效水力隙寬之間的關系，求導出滲透性與應力之間的關系。以Barton[4]提出的公式為例，公式利用了Bandis提出的雙曲線型曲線模型，考慮了bh與bm不等的實際情況，經過大量的實驗研究提出的。式中：bh為力學隙寬，bm為等效水力寬度;bm0為初始等效水力寬度;kn0為初始法向滲透系數。

　　2.2 滲流場-溫度場耦合模型

　　溫度場一方面受地殼淺層溫度分布和熱狀態的控制，另一方面受裂隙中的裂隙滲流場的影響。目前關于裂隙滲流場與溫度場的耦合問題已經取得了一定的進展，但這方面的研究還較少。熱力場的傳導主要有：傳導、對流、輻射。巖體作為一種固體，流體與固體之間的傳導為其主要熱傳遞方式，裂隙水流的流動，可以使巖體的溫度相互傳導，達到一個穩定的結果。巖體溫度場分布模型公式中: Ca—巖石材料的熱容量;T—滲流液體的溫度;T/---源匯項的溫度;t—時間; cρ—滲流液體的熱容量; vi—滲透速度;xi, xj—裂隙位置的笛卡爾坐標;λija—巖體熱動力彌散系數張量。

　　裂隙巖體中的溫度場與滲流場的相互作用表現為以下兩個方面[5]：

　　1) 當巖體內存在滲流時，巖體內的滲透運動可以使巖體的溫度發生熱交換，使巖體內的溫度場重新分布。

　　2) 巖體內的溫度變化，會直接導致滲流水體的滲流特性及巖體的滲透性能的變化，發生滲流場的改變。

　　這兩個方面互相影響，相輔相成，從而使巖體內的溫度場與滲流場達達相對穩定。

　　2.3 滲流場-損傷耦合模型

　　巖體由巖橋及不連續面組成，在工程施工的擾動下，相鄰的不連續面擴展進而相互貫通是工程巖體存壞的主要方式。人們逐漸認識到損傷、裂隙的擴展對巖體的滲流影響顯著。Zhang[6]在大理石與方解石等試樣上做滲透實驗，實驗結果表明，隨著應變的增加，滲透率增加得更加明顯。Mordecai和Morris[7]在砂巖的斷裂實驗中，滲得巖體的滲透率會增加20%。

　　建立起滲透系數與損傷模型之間的關系，即為滲流場-損傷耦合模型，由于實驗的結果是基于單軸拉伸和壓縮狀態下的，根據計算，結果與實內實驗結果相差較少，模型假設應力與滲透率的關系滿足負指數方程，并延伸到拉伸坐標軸。

　　3 結論

　　本文在前人研究資料的基礎上，對巖體滲流進行了總結與研究。全面總結了裂隙滲流的基礎理論，并對裂隙滲流的模型資料進行了一定深度的鉆研，列舉出滲流場-應力場、滲流場-溫度場、滲流-損傷耦合模型的研究現狀及計算過程。滲流作為巖體破壞的主要原理和機制，是值得重點分析與研究的，在實際工程中更具有重要的指導意義。

　　參考文獻

　　1. Biot, M. A.. General theory of three-dimensional consolidation[J]. J. Appl. Phys., 1941, 12: 155- 164

　　2. Brace, W. F., Walsh, J. B., Frangos, W. T., Permeability of granite under high pressure[J]. J. Geophys. Res., 1978, 73(6): 2225-2236

　　3. Louis C.Rock hydrolics[A].In：Muller L ed.Rock Mechanics[M].New York：Elsevier Science，1974

　　4. Barton, N，Bandis, S，Bakhtar K.Strength，deformation and conductivity coupling of rock joints[J]. Int. J. Rock Mech. Min.Sci. and Geomech.Abstr. , 1985, 22(3): 121-140

　　5. Wheeler, S. J., Sivakumar, V. Development and application of a critical state model for unsaturated soil[C]. Predictive Soil Mechanics，Proceedings of the Wroth Memorial Symposium. London：Thomas Telford, 1993: 709-728.

　　6. Zhang, S., Cox, S. F. Paterson, M. S. The influence of room temperature deformation on porosity and permeability in calcite aggregates[J]. J. Geophys. Res. , 1994, 99(15):15761-15775

　　7. Mordecai, M., Morris L. H. An investigation into the changes of permeability occurring in a sandstone when failed under triaxial stress conditions[J]. Pro. U. S. Rock Mech. Symp., 1971,12:221-239