【摘要】：為了研究巖體裂隙面的粗糙程度與滲流機(jī)制間的相互關(guān)系,將裂隙沿長(zhǎng)度方向均勻分割成若干段,通過(guò)設(shè)置每一段末端的隨機(jī)高度,生成兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的粗糙裂隙面。基于格子Boltzmann方法,采用不可壓縮流體的D2G9模型,驗(yàn)證了經(jīng)典的Poiseuille流,計(jì)算了不同相對(duì)粗糙度巖體裂隙的滲流特性,討論了裂隙面粗糙度對(duì)滲流流態(tài)的影響。研究結(jié)果表明:裂隙結(jié)構(gòu)壁面對(duì)流體的阻礙作用,使得流體在壁面附近的流動(dòng)產(chǎn)生急劇調(diào)整,同時(shí)隨著裂隙相對(duì)粗糙度的增加,在裂隙隙寬急劇變化的部位,局部伴隨著旋渦的形成,導(dǎo)致流體內(nèi)部摩擦阻力作用增大。在單位時(shí)間截面滲流流量及每一段平均隙寬相等的條件下,將本數(shù)值解與多平行板理論解進(jìn)行了對(duì)比,對(duì)于相對(duì)粗糙度δ=0.01674的裂隙方案,由于多平行板理論解忽略了粗糙裂隙隙寬變化而引起的局部壓降,其裂隙中線處壓降產(chǎn)生的最大誤差達(dá)到15.2%。當(dāng)相對(duì)粗糙度較小時(shí),裂隙中線處的壓力與光滑平板流相類(lèi)似,近似呈線性變化。隨著裂隙相對(duì)粗糙度增大,壓力變化偏離直線方向,且在斷面由窄突然變寬的部位,壓力變化偏離線性尤為顯著。
[Abstract]:In order to study the relationship between the roughness of rock fracture surface and the seepage mechanism, the fracture is evenly divided into several segments along the length direction. By setting the random height at the end of each segment, the symmetrical rough fracture surface on both sides is generated. Based on the lattice Boltzmann method and the D2G9 model of incompressible fluid, the classical Poiseuille flow is verified. The seepage characteristics of cracks with different relative roughness are calculated, and the influence of roughness of fracture surface on seepage flow is discussed. The results show that the fluid flow near the wall is adjusted rapidly due to the obstruction of the fissure wall, and at the same time, with the increase of the relative roughness of the fissure, the width of the fissure changes dramatically. Local vortex formation leads to the increase of friction resistance in the fluid. Under the condition that the seepage flow rate per unit time section and the average gap width of each section are equal, the present numerical solution is compared with the theoretical solution of multiple parallel plates. For the fracture scheme with relative roughness 未 = 0.01674, The local pressure drop caused by the variation of the gap width of the rough fracture is neglected in the multi-parallel plate theory, and the maximum error of the pressure drop at the center of the crack is 15.2. When the relative roughness is small, the pressure at the center of the fracture is similar to that of the smooth plate flow, and it is approximately linearly changed. With the increase of the relative roughness of the fracture, the pressure variation deviates from the straight line direction, and the pressure variation deviates linearly especially in the position where the section is suddenly widened from narrow to narrow.
【作者單位】： 昆明理工大學(xué)建筑工程學(xué)院;中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土力學(xué)與工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51408284,51508253,U1502232) 昆明理工大學(xué)人才培養(yǎng)基金項(xiàng)目(KKSY201306023)
【分類(lèi)號(hào)】：TU45

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本文編號(hào)：2404315