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岩块间的胶结作用对破碎岩石的孔隙结构和渗透特性具有显著影响,胶结破碎岩石表现出一定程度的阻隔水性能。水流作用下胶结破碎岩石的渗透性参量表现出与非胶结破碎岩石不同的变化特征。研究胶结破碎岩石渗透特性对于保护煤矿地下水资源,实现保水开采具有重要的工程意义。本文分别以黏土、石膏和水泥为胶结剂制作了渗透试验样本,综合运用室内试验、理论分析、数值计算和响应分析开展了胶结破碎岩石非Darcy流渗透特性研究,取得如下成果:(1)设计出一种能够长时间提供稳定水压、精确采集流量的胶结破碎岩石渗透试验系统。该系统配置大容量双作用液压缸,通过控制油压间接地控制水压,可以实现渗透液入口端压力的长时间稳定。采用Coriolis力流量计,提高测试精度,保证流量数据的准确性。(2)基于样本渗透试验中压力梯度和渗流速度时间序列,构建了胶结破碎岩石试样渗透性参量计算方法与程序,分别得到了渗透率、非Darcy流β因子和加速度系数的时变曲线。(3)通过单因素试验,分别得到了黏土胶结、石膏胶结和水泥胶结的破碎岩石渗透率峰值、渗透率稳定值和衰减指数与Talbot指数、初始孔隙度和胶结剂含量之间的关系。在此基础上,提出了一种含有33个参量的胶结破碎岩石渗透率模型,并设计了优化模型参量的遗传算法。(4)通过含盐胶结破碎岩石渗透试验,分析了含盐量、Talbot指数和水泥含量对水泥胶结破碎岩石渗透率稳态值的影响,建立了渗透率稳态值与各影响因素之间的关系式,并进行了含盐胶结破碎岩石渗透率稳态值敏感性分析。(5)考虑到陷落柱孔隙分布的非均匀性,构建了胶结破碎岩体渗流系统的动力学模型,设计了系统响应的算法,编制了响应计算程序。通过黏土胶结破碎岩体渗流系统的响应计算,分析了胶结剂含量、初始孔隙度和Talbot指数对岩体顶部渗流速度的影响。