隧道、地下工程、矿坑等工程开挖经常面临裂隙渗水问题,这与流体在裂隙中的渗流特性密切相关,裂隙的几何参数是决定工程岩体渗透性的控制性因素。自然界岩体中赋存的裂隙网络错综复杂,不同的产状、不同密度等结构特征的裂隙并非完全连通,裂隙结构特征直接影响着岩体的渗流行为。因此,对自然界岩体中赋存的裂隙的连通性进行初步识别并探究对岩体渗流机制的影响具有重要的工程意义和科学价值。本文首先假设裂隙渗流受裂隙网络连通性的影响,基于π定理建立渗透系数关系式,然后分别用室内试验和数值模拟验证连通性怎么受到这几个参数影响。研究取得的主要成果如下:(1)采用量纲分析及其相关理论,归纳总结得到影响裂隙模型渗透系数(K _j)的主要因素为裂隙宽度e、裂隙交叉角θ、裂隙密度N、裂隙迹长l、水的运动粘滞系数μ、水的容重γ,然后基于π定理得到了裂隙渗流规律,建立了裂隙模型渗透系数(K _j)关系式(?)(2)为了验证建立的渗透系数公式的合理性,通过室内渗透试验来测定不同裂隙渗流模型下所对应的渗透系数。根据试验目的以及裂隙的特点设计试验装置,建立不同裂隙渗流模型的室内试验模型并开展不同裂隙结构的水力特性室内试验。对不同裂隙模型进行示踪实验可知,不同裂隙组合形成的含水结构中示踪试验的结果有差异,不同含水结构在同一水流下,其穿透曲线的形状、峰值浓度、峰现时间、突破时间等均不一样。对不同裂隙模型进行稳态试验可知,裂隙网络渗流的流动状态不仅与裂隙密度、裂隙走向、裂隙倾角有关,同时与裂隙进水水头也存在关系。通过计算渗透系数可知,裂隙网络的渗透系数与裂隙密度呈正相关,裂隙密度越大,渗透系数越大;与裂隙走向呈正相关,裂隙走向越大,渗透系数越大;与裂隙倾角呈负相关,裂隙倾角越大,渗透系数越小;与裂隙进水水头呈负相关,裂隙进水水头越大,渗透系数越小。(3)根据大量实测水流实验数据,分析了不同裂隙模型对岩石渗流特性的影响规律,但天然岩体是一种不均匀、不连续、各向异性的网络界质,考虑到问题的普遍性,本文在MATLAB中建立了不同参数裂隙网络模型,通过设计正交试验方案进行裂隙网络模型连通指数的计算,研究了裂隙几何参数对裂隙网络模型连通性影响的显著性。模型中的裂隙网络连通性的影响因素大小依次为迹长、密度、倾角、倾向,并通过多元回归拟合的方法,得出了裂隙迹长、裂隙密度、裂隙倾角、裂隙倾向之间的相互关系以及相应的连通性估算模型。