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不同粗糙度裂隙渗流特性数值模拟研究

2021-09-08李治豪陈世江

矿业安全与环保 2021年4期

李治豪,陈世江

(内蒙古科技大学 矿业研究院,内蒙古 包头 014000)

岩体中的裂隙错综复杂,形态各异,流体在裂隙中的运移渗流受多重因素的影响,而裂隙本身表面粗糙度就是其中一个十分重要的因素。张戈[1]基于Boltzmann方法模拟不同JRC(节理粗糙度系数)粗糙单裂隙内的流体渗流,通过考虑粗糙特性和迂曲度的双重影响对粗糙裂隙模型进行了计算,并对立方定律进行了一定程度的修正;王鹏飞[2]利用3D打印技术制作裂隙然后浇筑出JRC=1~20的裂隙试件,对不同粗糙度、不同裂隙开度的贯通裂隙的渗流特性进行了研究,得出了在围压作用下粗糙度、裂隙开度与裂隙渗透率之间的关系;潘汝江[3]采用数值模拟的方法研究了曲折度对单裂隙在不同粗糙度下渗流机理的影响,模拟结果显示立方定律并不适用于压差较大的情况,并结合曲折度对立方定律进行了修订;曲冠政[4]以Lattice Boltzmann方法研究了剪切滑移作用对裂缝中流体渗流的影响,研究了渗流能力和渗透率受裂缝面滑移作用影响的变化情况;王学敏[5]以慈林山矿为研究背景,采用COMSOL数值模拟软件分析了水力压裂过程中不同裂缝角和不同应力差对岩石破裂的影响,研究结果表明应力差和裂缝角的变化会改变岩石的起裂压力;覃源[6]为研究节理粗糙度对水流在裂隙中渗流的影响,采用了分形维数的方法,通过研究发现,节理表面起伏角、伸长率和分维数是影响水流流速的敏感因素;王珂[7]针对在应力和渗流侵蚀耦合作用条件下岩石裂隙表面粗糙度的变化情况,探究了岩石裂隙的渗流机理演变规律,得到了应力作用下裂隙表面粗糙度不同时其渗流量、裂隙宽度和渗透率的变化规律;……

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