流體（通常指地下水和石油）在動力作用下在巖石中的流動稱為巖石滲流，巖石被流體滲過的性能稱為巖石的滲透性。

　　巖石滲流對巖石力學性質有重要的影響，它會改變巖石的受力情況，引起巖石變形、破裂、軟化、泥化或溶蝕，從而危及巖體的穩定性。因此巖石滲透性是巖石力學的主要研究內容之一。

　　滲透性基本規律　水在巖石中的滲流是一個很複雜的問題，至今還沒完全全研究清楚。工程上為瞭便於探討，往往把水在巖石中的流動假定為同在其他邊界條件下的流動一樣，分為層流和非層流，並借用水力學和流體力學的原理和方法進行研究。在層流動動中，水頭損失與流速呈線性關系，是1852年法國H.-P.-G.達西用砂土作實驗得出的。實驗用的砂土具有均勻分佈的互相連通的孔隙，即所謂連續多孔介質。通過試驗，得出被稱為達西滲流定律的下述公式：

v=KJ

或　　　　

Q=KJA，

式中 v為滲透流速； K為比例常數，稱為滲透系數； J為水力坡降，表示滲透水流沿流向每前進單位距離時的水頭損失； Q為滲透流量； A為垂直於滲流方向的截面積。在層流運動中水流平穩，水質點的運動軌跡互相平行。

　　在非層流運動中，一般假定水頭損失與流速呈非線性關系：

v=K′J1/m，

式中 K′為非層流時的滲透系數； m為非線性指數，通常為1～2。在非層流運動中，水流不平穩，水質點的運動軌跡互相穿插。

　　地下水在巖石中的滲流大都以層流運動為主。隻有當水力坡降很大，巖石中存在大裂隙，大空洞，水流湍急時，才出現非層流。

　　滲流水不是通過整個斷面，而隻通過巖石中的貫通的孔隙或裂隙流動，因此流動的實際平均速度大於達西定律所列的。但為方便起見，工程上仍按達西定律計算。

　　滲透系數　巖石不是連續多孔介質，它的滲透系數也不是常數，因為受到滲透壓力、巖石中的應力狀態、溫度、地下水的物理化學性質的影響。為瞭便於計算，通常還是假定為常數。對於不包含裂隙的巖塊，進行室內試驗所得出的滲透系數見表1。

表1　巖塊的滲透系數

　　裂隙巖體的滲透性主要取決於裂隙的特性、分佈和組合規律，而不取決於巖塊本身。由於巖體中貫通性的裂隙組是各向異性的，所以它們的滲透性也是各向異性的。因此通過實驗所得到的滲透系數與用達西滲流定律所得到的K有差別，前者稱為當量滲透系數(Ke)，即把裂隙巖體當成連續多孔介質時得出的滲透系數。某些巖體的Ke見表2。

表2　巖體的當量滲透系數

　　對於裂隙巖體的滲透性，從20世紀50年代以來就有多人進行理論研究和室內研究。這些研究大都是在假定巖體內各組裂隙呈規則分佈，且其性狀(走向、傾向、傾角)及裂隙的間距、寬度為已知的條件下進行的。實際裂隙巖體的滲透性要復雜得多，裂隙的連通情況、粗糙程度、充填物的性質尤難掌握。要瞭解巖體裂隙的綜合效應，宜在野外進行滲透試驗。

　　滲透試驗　巖體的野外滲透試驗有多種方法，常用的是壓水試驗和抽水試驗。壓水試驗是在鉆孔中安放止水栓塞，將試驗段與其他部分隔開，然後向試段壓水，迫使水流進入巖體，試驗結果常用單位吸水量ω表示：

，

式中 Q為壓入流量（升／分）； S為壓水時試驗段所受的壓力水頭（米）； L為試驗段長度（米）。一般認為，如果壩基巖體的 ω≥0.01～0.05升／（分·米 2），就需要進行防滲處理。

　　壓水試驗結果常用呂榮做單位。M.呂榮1933年規定試驗所用壓力為10千克力／厘米2（1千克力=9.80665牛頓）。一個呂榮單位等於在規定壓力下，每米試段巖體所吸收的水量為每分鐘一升。如果巖體的吸水量小於1呂榮，實際上可認為是不透水的，可不進行防滲處理。巖體的滲透系數可通過ω或呂榮單位估算。

　　抽水試驗是從鉆孔中抽水，使地下水位在鉆孔周圍發生不同程度的降落，降落後的水位軌跡有如一個漏鬥，稱降落漏鬥。在鉆孔中水位降深S和抽水量Q穩定以後，降落漏鬥的輪廓也就大體穩定。如圖所示，H為含水層厚度；S為抽水孔水面降深；l為鉆孔進水段長度；r為抽水孔半徑；r1、r2為觀測孔至抽水孔距離；S1、S2為觀測孔水面降深。在鉆孔周圍打觀測孔，就可以確定降落漏鬥的邊界，從而把漏鬥的最大半徑，即影響半徑R確定下來。在Q、S和觀測孔水面降深S1、S2和滲透系數之間有一定的函數關系，據此可算出巖體的滲透系數。

　　影響巖石滲透性的其他因素　地下水的水位、流速、流向、流量、壓力以及地下水的物理和化學性質等都對巖石的滲透性有作用；巖體結構、巖體應力、巖體中的微裂隙等因素也對巖石的滲透性有影響。因此，研究巖石的滲透性，應對上述各種因素進行觀測、試驗和研究。

　　滲流控制　為瞭防止由於巖石的滲透性造成地下水滲流所帶來的危害（如增加對大壩的浮托力），應采用滲流控制措施。常用的方法是抽水、排水並對巖體進行灌漿處理（即用水泥或其他材料封堵巖體中的裂隙以降低其滲透性，或設置灌漿帷幕以延長滲透途徑）。上述方法既可以單獨使用，也可結合使用。

　　

參考書目

　米勒主編，李世平等譯：《巖石力學》，煤炭工業出版社，北京，1981。(L.Müller，ed.，Rock Mechanics)，Springer-Verlag，Wien，1974.)