1引言水和瓦斯等流体在岩相介质特别是破碎岩体中的渗流是采矿和地下工程中普遍遇到的也是1大的难。统计资料明，在1990，19991.期间，我国煤矿发生的特大事故中，瓦斯煤尘爆炸和水灾事故占80以上1.由于地下的采动或施工，不可避免会造成岩体开裂破碎甚至冒落塌方，这种裂隙或堆积岩体中的渗透率要远比孔隙渗透率高得多23，因而岩石工程中由于渗流而引起的各种灾害事故往往多发生在破碎岩体中。目前，对于完整岩石渗透性的测试方法很多，相应的渗流理论及成果也较为。富4，而对刊皮砰体的渗透测1式亍段还扣3缺乏，这己经影响到了对此类岩石工程问的深入研要解决破碎岩体的渗透测试问，首先要设计具有渗透功能的特殊容器或将破碎岩石定艰固定，不许其发屯流动，然后解决加载1和设计渗透闭环回路，*后还要确定数据采集方由于胶粘剂强度有限，用此法形成的试件不可能承受较大荷载。为此，本文选用了容器方式，设计了种能承压并进行水交换的破碎岩石渗透仪国家专利乙102219458.4.该渗透仪可联合基金项目国家自然基金重点项目50134040国家杰出青年基金项目5，225414教育部博士点基金项目◎；端！滕，卿蒙概省，嫌嫩，滓以肘丁3815.02岩石力学伺服试验系统，以测定各种压力状态下不同破碎程度岩样的渗透系数。

　　2破碎岩石压实渗透仪破碎岩石压实渗透仪的外形和组成情况1和2，其外形和尺寸的选择完全是为了与丁3815试验台在空间和结构上能够匹配。具体为装配高度240，其中活塞高度缸筒长度18，1缸筒外径160壁厚16.51.加工时用了普通45号钢进行全淬火处理，以提高硬度防止碎石棱角刮伤内壁影响密封效果。缸简底部加有轴向0型圈，依靠缸筒和底座之间的个紧固螺栓来施加轴压起到密封的目的。活塞中心是直径的水流通道，可以直接与上方MTS815的出水孔相连，底座中心也有直径10mm的通道，它可以连到下方丁3的进水孔，这样进出，就将渗透仪完全融入了丁3815的整个水流闭环回路中。活塞顶部和底座底部都设计有轴向，型密封圈，通过施加试验轴压使渗透仪和丁3的相连能够密封，活塞周围的两道环向型圈则可以防止侧壁泄漏。底座的大小和厚度使其刚好嵌入俣815的试验平台。活塞水道顶部和底座中心孔攻螺纹是为了加连螺杆，进而通过拉拔来对装置进行拆卸和换料。缸筒和底座不设计成整体就是出于方便卸料的目为了将岩石碎渣挡在渗透仪腔体内以保证管路清洁而不致堵塞。3显的是该渗透仪与觚丁3伺服机匹配的情况。渗透仪设计的*大孔隙压为78贼，*大加载轴压为150贼渗透仪的如此设计刚好可以利用以丁8815.02岩石力学伺服系统轴向加载315.0241分系统，使其控制破碎岩石的压缩量或作用于其上的载荷。产生渗透水流的孔隙水压闭环系统是套独立的伺服控制系统，通过286.31增压器和伺服阀控制渗流速度或压力。上述设计和连接匹配均在中国矿业大学岩石力学伺服实验中心改进以后的肘丁之上进行调试目前该中心的肘丁气系统已升级为18，数字控制，3左下侧的单腿控制板台就是用来进，6793.60随广1793.60软件测试平台史以全面控制试验和数据采集。

　　3试件制备和方案选择首先将样边七破碎用筛子按不同粒径进厅分级。为了研究不同任破碎块度对渗透性的影响，试验中需对不同基本粒径情况进行测试，另外，因实际工程中的破碎岩石粒径大小+测试1些坫木粒径按比例关系混合的级配情况也是相当有必要的。次试验可能不具代性，对每种粒径包括级配情况*好准备3组以上的试件。测试前需要对试件水冲洗以除去分级，可能遗留的细小颗粒和及趾泥土，这样估池足在对试件进亍初度饱和。

　　两种方法进行。

　　第种方法称为瞬态法。即先施加1定的轴压尸围压尸渗透仪中为被动围压和孔压户3，然后降低岩石试件端的孔压至心，在试件两端形成渗透压差=乃内，从而引起水体通过试件渗流流过杓，减夂，减少的速，岩石种类汀组构试件长度渗流路程试件截面尺寸，流体密度与粘度，以及应力状态和应力水平等因素有关。根据试验过程中计算机自动采集的数据，可按式1计算岩石渗透率4的值。，uWl，截面积与度，2为试验起始终止时间，8；户，尸为试验起始终止孔压差如及禾成渗透系数，1刖以通过下面的代换这里分别为动力粘度和运动粘度为比重。

　　第种方法是稳态法，即通过控制圆柱水槽中柱塞移动的速度进而控制输入试件的水流速度即流量，记录当渗流稳定时试件两端的孔压差，由达西定律的变形式计算渗透系数尺的值，即3；参透在1丁8815系统上1作打，为试件柯端的水头差，1如=，41水头。

　　在该渗透价流速试件流量的转换关系为这电是柱塞移动速度柱塞直径在渗透仪中加料形成试件的高度每次均为，即体积1392.74.破碎岩石在压实渗透，中处于向压力状态，文献7给出了试验机所加轴压主动压与侧压被动压之比约为21.据此，再根据已知试验岩样的强度，可制定出加载方案。

　　备过程和试验方案。选取的砂岩岩样单轴抗压强度45厘，1渗透系数8，量级。对沿样在压力机和捣碎筒中破碎。用筛子进行分级，选出4种基本粒径和1种级配粒径。如中2.5，51.

　　按配比。试验前将试件配料放在小级的筛网上用水冲洗，然后定量倒入渗透仪形成试件。由于破碎砂岩渗透率较大，选择使用稳态法测试。考虑达西定律的适用条件，控制柱塞推进S由所选砂岩强度并考虑遇水后的折减，将加载方案定在轴压10肘，3，20河，3和303.4显的是整个测试的流程。虚框包围部分需利用入1叮793.60编程实现。

　　4数据采集和结果分析采集的主要数据有时间轴向载荷轴向位移水槽活塞位移孔隙压等。加载阶段时间步长为2秒，渗透阶段时间步长设置为1秒。在试验中，为避免由于选取的时间过短而未能读取稳定时的渗透数据，采样时段律取到3分钟，即180另外，考虑到次试验可能不具代性，故对每种粒径做3组相同的试验，以3组试验结果的平均值作为所需测定的渗透参数。1列出了不同粒径砂岩的渗透系数数据为3组试验的平均值粒径，mm轴压7活塞速度〃3从1可以看到破碎砂岩即便在高压作用下，渗透系数也比完整时有量级增加；在相同压力状态F，粒径越小fl透系数越小，+N粒径混状态的；参透系数*小+N粒径破碎砂岩趋于致；在定范围内适合达西定律，水流速度对破碎砂岩的渗透系数影响不大，随着水流速度的增加，渗透系数只是略有下降。5和6是压差采样和计算所得渗透系数随时间变化的情况利用公式3，=8，柱塞速度8.33父3，5，渗流之初的起伏是由于水力补给造成的。1给出的渗透系数值是渗流稳定状态下的读数。

　　5结语为了研宄破碎岩石的渗透性，文中给出了种基于3815.02岩石力学伺服试验系统系统施加孔压或流量，试验装置为自行设计的破碎岩石压实渗透仪。测试中将充分利用丁3815.02升级后的数控手段和河，1软件数据采集平台通过不同粒径和不同围压条件下破碎砂岩的渗透性试验更为详细地给出了整个试验方案和测试过程。试验结果明，破碎岩石后，可为破碎岩体的渗透1研宄提供1靠的实骀方法和分析参数。