基于粗糙岩体裂隙表面反应的格子Boltzmann渗流-溶解耦合模型

• 作者: 曾叶 李泽 李邵军 王志良 申林方
• 来源期刊: 岩石力学与工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 岩石力学 岩体裂隙 表面反应 渗流-溶解耦合 格子Boltzmann方法 数值模拟
• 年，卷（期）: 2019,（8）
• 页码范围: 1615-1626
• 页数: 12页
• 分类号: TU45
• 语种: 中文
• DOI: 10.13722/j.cnki.jrme.2019.0194

摘要

为了研究粗糙岩体裂隙渗流-溶解耦合作用机制,根据分段线性法构建粗糙裂隙面,并采用分形维数对其粗糙程度进行表征.基于格子Boltzmann方法,采用双分布函数分别模拟速度场和浓度场的演化过程,假定裂隙表面处的溶解作用满足一阶动力学反应模型,建立基于岩体裂隙表面反应的格子Boltzrnann渗流-溶解耦合模型,并结合2个经典算例验证其有效性.最后,讨论分形维数、Pe数和Da数等因素对粗糙裂隙渗流-溶解耦合作用机制的影响.研究表明:裂隙壁面的分形维数越大,溶质的运移速度越缓,导致壁面处的溶解速率越慢.在裂隙壁面凸起位置优先发生溶解,使得壁面逐渐趋于光滑.当Pe数较大时,裂隙渗流流速相对较大,从而加速了溶质的运移以及壁面处的溶解反应,导致壁面几何形貌扁平化,提高了裂隙的渗透特性.裂隙的Da数越大,其在入口处的溶解速率越快,从而导致孔隙率相同时裂隙末端聚集的未溶解部分越多,进而影响裂隙的渗透性.