冲击载荷下垮落带裂隙岩体碎胀与储水特征

摘要

为研究上覆岩层垮落岩体在形成过程中的碎胀与储水特性，针对粗砂岩、细砂岩、砂质泥岩和泥岩等4类典型顶板岩样，开展了10～30 J冲击能量作用下预静载裂隙岩样储水系数测试试验，并获取了岩样碎胀系数、储水结构与分形维数。研究结果表明：在冲击作用下岩样储水空间进一步扩大，呈现出“骨架-网络”复合型储水结构，岩样分形维数为1.59～2.16,平均块度为30.19～35.19 mm。相同冲击能量下，因抗冲击性能差异，泥岩、粗砂岩、细砂岩、砂质泥岩碎胀与储水系数变化程度依次减小。随着冲击能量的增大，4类岩样在冲击后的碎胀与储水系数显著增大，整体上呈现平缓增长-快速上升-平缓增长的模式，可采用Logistic模型进行准确描述。不同冲击扰动作用下岩样的储水系数与分形维数、平均块度之间存在较强的相关性，冲击扰动岩样的储水系数受分形维数和平均块度协同控制。基于此，构建了基于分形维数和平均块度的储水系数预测公式，为地下水库储水空间预测提供了新思路。

关键词

地下水库 / 裂隙岩体 / 冲击扰动 / 碎胀特性 / 储水系数