巖體滲透張量的獲得主要有以下兩種方法:(1)現場專門壓水試驗(Louis三段壓水試驗，Hsich＆Neuman交叉孔壓水試驗)，雖然可較好地反映試驗區段的地質環境，但代表范圍有限而且試驗費用較高而難以在實際工程中大量使用。(2)根據裂隙幾何參數計算滲透張量，不僅在理論上是完備的，而且在實際應用中按照一定的抽樣原則大量測量裂隙幾何參數，可得大量的巖體滲透張量數據，是本文討論的滲透張量的獲取方式［2］。遷安鐵礦區屬溫帶大陸性氣候，冬春兩季干旱少雨，蒸發量大于降水量，多年平均降水量648．48mm，雨季6～9月份四個月占全年降水總量的82．1%，多年平均蒸發量1629．4mm(1976～2010年)，常形成旱季。礦區位于燕山山脈南麓，屬于低山丘陵地貌。地勢總體西北高、東南低，自西北向東南傾斜，并由低山丘陵逐漸向沖洪積平原過渡，海拔70～446m，地形起伏較大。礦區廣泛出露的地層有太古界遷西群古老的變質巖系，西部高山地帶的中元古界長城系地層，二者呈角度不整合接觸，北部及中部有侏羅系后城組礫巖分布，第四系位于平地(平原)及溝谷中。根據鉆孔資料和研究礦區水文地質結構特征以及風化程度，垂向上有第四系和太古界遷西群三屯營組(Ars)，按滲透性分為覆蓋層，強風化巖體，微風化及新鮮巖體，其中第一層覆蓋層據鉆孔資料層厚1～24m，第二層強風化巖體層厚11～25m，第二層以下的為微新巖體。礦區南部發育近東西展布的逆斷層F1，在上盤靠近下盤的地方出露斷層泉，流量為0．014L/s，即斷層為阻水斷層。礦區巖體結構分層剖面見圖1（圖略）。本次研究共計在礦區測量裂隙229條，裂隙較為密集，間距均較小，平均0．5～1mm。通過對裂隙參數進行統計分析，礦區主要發育6組裂隙(見圖2，圖略)。通過圖1的統計，結合現場裂隙統計數據，得到控制滲流的巖體裂隙的參數(見表1，表略)。

礦區巖體各向異性滲透參數獲取

主滲透張量的方向只取決于裂隙組的產狀。據ЧЕРНЬIЁВ(1979)［5］研究認為，風化作用、開挖卸荷等表生作用并不能對裂隙網絡產生根本性的改變，而僅僅是有限范圍內的改造，其中最明顯的是裂隙面的開度，對結構面的產狀、間距和長度的影響不甚明顯。因此，對于某一工程地質單元的滲透張量的主方向完全可以通過裂隙樣本法來確定，在此基礎上可充分利用抽水試驗取得的綜合滲透系數數值，將兩者有效結合起來，為了利用抽水試驗取得的平均滲透系數數值來修正裂隙樣本法取得的滲透張量，定義修正系數m為m=kmk0(3)根據(1)式和(3)式，得到反映原位地質環境裂隙巖體的修正滲透張量Km為Km=mK0=mkx000mky000mkz(4)依據前面所述方法，對研究區進行裂隙抽樣調查，共計調查裂隙229條，通過對優勢裂隙進行統計，即裂隙寬度，裂隙間距，傾角和傾向的統計，進行滲透張量的計算，得到Kx=0．010m/d，Ky=0．012m/d，Kz=0．017m/d。根據(2)式，求得綜合滲透系數為K0=0．013m/d。對研究區進行鉆孔抽水試驗資料的數據進行整理，得到綜合滲透系數，強風化巖體0．04m/d，微新巖體為0．033m/d。然后根據(3)式和(4)式進行滲透張量的修正。修正結果見表2（表略）。

礦區地下水滲流模擬預測評價

將修正后的滲透主值應用到VisualModflow中，進行各地層的滲透系數賦值，根據地下開采空間結構(見圖3)，建立各向異性的滲流模型。將采礦區基巖上覆蓋層視為均質各向同性地層，滲透系數由雙環試坑注水試驗得到。模型中各層滲透系數賦值見表3（表略）。根據開采方案，確立地下采礦工程的空間結構，以非穩定流進行運行，預測建設期和運營期各時段的地下水降落漏斗。建設期分為三個時段，地下開采層位從淺至深，以建設期的第一階段和第三階段的地下水位降深等值線圖來表示降落漏斗影響范圍的變化趨勢，如下圖4和圖5（圖略）。建設期第一階段開挖到海拔－115m，第三階段開挖到海拔－340m。對比圖4和圖5可以看出，隨著建設向下發展，研究區周邊越來越多的地下水匯入開采巷道，地下水降落漏斗的影響范圍逐漸擴大，并以近似橢圓形態出現。建設期第一階段，地下水位下降影響到了二郎廟村供水井，降幅為8m，影響面積為2．30×106m2;建設期第三階段，地下水降落漏斗導致劉莊子村供水井下降7m，影響面積為2．59×106m2。其中建設階段時間為4年，即降落漏斗擴大速度為7．31×104m2/a。建設期完成，地下開礦進入運營期，地下水繼續流入生產巷道，降落漏斗的范圍將會進一步發生變化，用運營5a，10a，15a，20a的地下水降深等值線圖(圖6～9)來顯示研究區地下水降落漏斗的變化趨勢，可以預測生產對礦區周邊居民集中供水點影響程度，進而對可能出現的諸如造成飲水問題的情況進行預防，達到生產生活順利進行的效果。以上各圖進一步表明，運營期間，地下水降落漏斗繼續擴大:東至孟官營村，西到蔡園村和張家窯村，北至大楊莊村，南到新莊村，共影響11個敏感點;影響面積從運營5a的5．60×106m2擴大到運營20a的9．00×106m2，擴大速度為1．70×105m2/a;影響幅度較大為二郎廟村，李莊子村和劉莊子村，地下水位降幅為30～75m。并且降落漏斗在x軸，y軸，z軸上不均勻擴大，其影響范圍形狀繼續以橢圓形態出現。因此，地下水在巖體中滲流主要受控于巖體的裂隙，與巖體中裂隙發育形態和方向有關。礦區地下水滲流為在非均質各向異性介質中的非穩定流。

結語

裂隙測量的滲透張量方法，應用統計學方法全面對裂隙巖體做抽樣調查，測量裂隙系統的水力參數，能較快獲得大量計算滲透張量的基礎數據，獲得不同位置空間各主滲透方向的滲透系數，構成一個三維滲透系數張量場，準確地刻畫裂隙巖體的滲透特性。而本文將裂隙抽樣方法得到的滲透張量與抽水試驗相結合，進行各主滲透方向的滲透系數的修正，得到反映原位地質環境裂隙巖體的修正滲透張量，從而得到更與實際相符合的各向異性地下水滲流場。將修正了的滲透張量應用于數值模型VisualModflow中，得到較與實際情況相符的各向異性的地下水滲流模型，能夠較準確的描述地下采礦工程在生產過程中其周邊地下水滲流場的變化趨勢，進而較準確的預測出敏感點的地下水水位變化幅度，為工程預防和地下水環境的保護提供較為可靠的依據。

本文做：王清 張強 唐海平 謝懷前 單位：四川地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室 中國電力工程顧問集團西南電力設計院