低渗透岩体饱和渗流研究进展-水科学进展.PDF

第 14 卷 第 2 期 水 科 学 进 展 Vol14 ,No2 2003 年 3 月 　　 ADVANCES IN WATER SCIENCE 　 Mar . ,2003 　 低渗透岩体饱和渗流研究进展 1 1 1 2 王慧明 , 王恩志 , 韩小妹 , 李 　扬 ( 1 清华大学水利水电工程系 , 北京 　100084 ; 2 中国地质大学资源与环境学院 , 北京 　100083) 摘要 : 低渗透介质中的水流会影响水文地质系统和地球化学系统的演化 , 影响石油和矿藏的形成 。低渗透介质在废 弃物的处置和填埋 、工程安全以及环境变化方面都是非常重要的。长期以来 , 人们在分析中一直以达西定律为基 础 , 却没有在符合实际的低压力梯度下对其进行验证 。由于低渗透介质中的水文地质条件的复杂性以及在测量水 头和孔隙流体取样上的难度 , 分析比较困难 。通过对低渗透介质饱和渗流研究的回顾 , 就非达西流 、多因素作用下 的耦合渗流以及渗透和超滤现象进行了讨论 , 对影响和阻碍低渗透渗流研究的因素进行探讨 , 并就开展进一步研究 提出了相应的建议 。 关 　键 　词 : 低渗透岩体 ; 饱和渗流 ; 非达西流 ; 耦合渗流 ( ) 中图分类号 : P 6412 ; G 35311 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 2003 0224207 自然界中许多大体积的岩体由于裂隙未发育、未连通或极为稀疏等原因 ,其渗透率很低 。从碎屑岩到结晶 ( - 6 ) 岩 ,渗透率越来越低 ,均属于低渗透岩石 渗透系数低于 10 cm/ s 。虽然大体积的岩体由于裂隙作用渗透率较 大 , 但随着埋藏深度的增加 , 裂隙不断愈合或堵塞 , 渗透率越来越低 。在漫长的地质年代里 , 地下水系不断演 化 , 低渗透地层中的水流在其中起着非常重要的作用 。这种环境中的水流不仅会影响水文地质系统和地球化学 系统的演化 , 影响石油和矿藏的形成 , 而且在地壳的结构演化中也起着一定的作用 。中、高渗透率岩石的渗流 以及裂隙岩体的渗流问题 , 人们已经进行了广泛的研究 , 而对于低渗透的岩体所进行的研究相对较少 。随着地 下水资源 、石油资源的大量开发以及水利水电、矿山、土建等工程建设和废弃物处置 、环境变化等研究的发 展 , 对低渗透岩石的认识 , 不再作为不透水体或隔水体这样一个简单的问题 , 它在渗透介质中所起的作用越来 越明显和重要 , 对地下水渗流分布和变化规律的控制作用尤为突出 , 其渗透机理非常复杂 。它不仅涉及水文地 质学 、工程地质学 、渗流力学 、流体力学 、岩石学 、数学 、力学等广泛的学科 , 更要有复杂的试验为基础 。 低渗透介质渗流研究涉及两种观点 。一是根据传统的地下水研究的成果 , 着重研究渗流的水力特性 , 基本 ( ) 的任务是控制水流的参数 涉及渗透和储存特性 的确定 。二是强调与低渗透介质紧密联系的非水力渗流现象的 研究 , 主要是对于流动规律的研究 ,