裂隙岩體滲流參數影響之研究

Influence for Permeability Parameters of Fractured Rocks

楊宗勳(Tzung-Shiun Yang)

指導教授 ： 黃燦輝

共同指導教授 ： 王泰典

國立臺灣大學/工學院/土木工程學研究所/碩士(2010年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2010.01435

摘要

岩層常是人類取得地下發展空間的主要場所，所以岩體行為的掌握為地下空間運用之基礎，然而地下空間的開發與應用、採礦工程、地熱能源開發、核廢料地下儲藏等等，皆需建構適當的岩體行為模式，以評估、分析、預測或監控種種工程行為。
本研究利用MATLAB程式語言來模擬生成現地之岩體，首先依節理面空間分佈與幾何特性參數(節理面中心點位、節理面跡線長度、節理面位態及節理面內寬)生成裂隙網路(discrete fractured networks, DFN)，再求得流體有效的通道，在此稱之為滲流網路，假設岩石材料不具透水性，流體只能在破裂面中流動的情況下，依照質量守恆定律以及達西定律，來求解有效連通管道中各節點之水頭，並以等值連續體的觀念，將滲流特性平均到區域岩體，據以計算裂隙岩體之滲透係數張量，接著再根據原始裂隙網路，以測線法來統計該裂隙網路之RQD和節理間距，最後探討裂隙網路參數對RQD和節理間距之影響，接著再以此為基礎，找出影響裂隙岩體滲流主要的因子。
研究結果顯示：在裂隙幾何參數與岩體評分參數間關係的部分，考慮岩體評分參數的範圍和實際岩體單元大小下，以10 ×10 m的範圍來作分析較適合，並且以5 m長當作測線的長度。而在裂隙岩體的RQD方面，同一組參數生成的裂隙網路，其RQD的差距可達30以上，即RQD的大小受選取評估區域高度影響。另外在節理間距因子方面，同一組參數生成的裂隙網路，若以岩體評分法(Rock Mass Rating)來評估的話，節理間距的值變化並不大。而在岩體滲透性評估的部分，在RQD差距50的情況下，滲透係數也沒有差到一個數量級，所以可以得知滲透係數受RQD影響並不顯著。而在5 m的測線下，節理間距0.2 m以下，節理間距的下降幅度就變得很小，所以裂隙岩體的節理間距和其滲透係數之間的關係並不明顯。此外本研究定義一個「單位有效管道」，其定義為求得有效連通管道後，將有效連通管道長分別投影至該滲透方向和面積之比值。以單位有效管道來做評估時，可以看出滲透係數的差距，但在單位有效管道大到某個值以後，滲透係數的值的增大就比較不明顯。本研究再將裂隙岩體的單位有效管道和裂隙面內寬合稱為岩體滲透係數指標，來評估岩體的滲透係數。

關鍵字

破裂岩體 ； 離散裂隙網路模式(DFN) ； 破裂面幾何參數 ； RQD ； 節理間距 ； 滲透係數 ； 單位有效管道 ； 岩體滲透性指標

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無資料

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fractured rock masses ； 2-D discrete fractured networks (DFN) ； geometric parameters of fractures ； RQD ； spacing ； unit of effective channel ； rock permeability index

參考文獻

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