Respuestas mecánicas y leyes de evolución de filtración dinámica de masas rocosas que contienen fracturas inclinadas rugosas bajo estrés tridimensional

RESUMEN: Se realizaron pruebas de estrés-filtración en muestras de arenisca que contienen fracturas inclinadas rugosas bajo condiciones de estrés tridimensional. Se utilizaron escáneres de superficie para escanear y analizar la morfología de las fracturas antes y después de las pruebas, estudiando la relación entre morfología y características mecánicas y de filtración. Los resultados de la investigación demuestran que: (i) La presión de confinamiento tiene un efecto de fortalecimiento significativamente sobre el estrés pico y el umbral de daño por grietas, mientras que la presión de poro tiene el efecto contrario; (ii) A medida que aumenta la presión de confinamiento, el JRC en vertical (JRCV) y la diferencia absoluta entre JRC en vertical y horizontal (|JRCV−JRCH|) no lineal disminuyen, esta tendencia puede ser descrita correctamente por una función potencia; (iii) Se propuso una fórmula de cálculo de permeabilidad revisada para una sola fractura rugosa introduciendo la dimensión fractal D. La correlación negativa entre la dimensión fractal de la superficie de la fractura y la permeabilidad, que confirma la validez de la fórmula revisada; (iv) Basado en métodos de segmentación de umbral de gris, se han identificado y segmentado los canales de filtración, la relación entre el área de los canales de filtración y el área total de la superficie de la fractura, definida como la relación de conectividad Ф, exhibió una correlación positiva básica con la permeabilidad. Durante la compresión, la evolución dinámica de la permeabilidad se puede dividir en dos modos. 1. INTRODUCCIÓN En campos de ingeniería geológica como la conservación de agua y la explotación de recursos subterráneos, el efecto de acoplamiento entre el campo de filtración y el campo de estrés de masas rocosas fracturadas tiene un impacto significativo en la respuesta de las masas rocosas bajo acciones de ingeniería (Snow 1969, Tsang y Tsang 1987). La conductividad hidráulica de las fracturas es mucho mayor que la matriz rocosa intacta, las fracturas son las principales vías para el movimiento del agua en las masas rocosas. El sistema de red de fracturas complejas está compuesto por fracturas individuales interconectadas, y el estudio del mecanismo de movimiento del agua subterránea dentro de fracturas individuales forma la base de la investigación sobre sistemas de red de fracturas complejas (Ju et al. 2013, Zhao et al. 2017, 2021, Khanal et al. 2019, Li et al. 2022).