【摘要】：對(duì)交叉裂隙滲流傳質(zhì)特性的定量描述是研究整個(gè)裂隙網(wǎng)絡(luò)滲透?jìng)髻|(zhì)特性的基礎(chǔ)。目前,三維交叉裂隙中的滲流傳質(zhì)特性的研究還較少,為真實(shí)模擬水流及溶質(zhì)在三維交叉裂隙中的運(yùn)移過(guò)程,首先通過(guò)三維輪廓儀獲取天然巖石裂隙表面的形貌數(shù)據(jù),然后通過(guò)三維重構(gòu)技術(shù)生成具有一定粗糙度的三維交叉裂隙模型,隨后求解Navier-Stokes方程,假設(shè)溶質(zhì)運(yùn)移滿足Fick定律,模擬流體以及溶質(zhì)在三維交叉裂隙中的運(yùn)移過(guò)程。通過(guò)對(duì)比粗糙裂隙模型與平行平板模型的模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn):粗糙度對(duì)流體的分布及流動(dòng)狀態(tài)存在顯著的影響;不同幾何形態(tài)的三維粗糙交叉裂隙下的流體流動(dòng)及溶質(zhì)運(yùn)移狀態(tài)亦表明:裂隙交叉的幾何形貌會(huì)顯著地影響溶質(zhì)混合行為。根據(jù)結(jié)果表明,目前被廣泛采用的平行平板模型在評(píng)估巖體內(nèi)尤其是交叉口的物質(zhì)運(yùn)移特性時(shí)將導(dǎo)致較大的偏差,在將來(lái)的研究中有必要針對(duì)裂隙交叉口的幾何特征建立修正的模型以提高評(píng)估的準(zhǔn)確性。得出主要結(jié)論如下:(1)粗糙裂隙模型中由于交叉口處幾何形貌的非均質(zhì)性和各個(gè)分支過(guò)流能力的差異導(dǎo)致了流體的竄流,促進(jìn)了溶質(zhì)混合,流體傾向于流向優(yōu)勢(shì)通道,而具體竄流位置與交叉口處的幾何形貌密切相關(guān)。(2)溶質(zhì)的混合行為與Pe數(shù)密切相關(guān),在理論上,隨著Pe數(shù)的增加出口測(cè)得的混合比一般從0.5逐漸降低并傾向于0。而由于竄流的作用,本文中的混合比會(huì)隨著粗糙度的增加而有著較大的不同,顯示了優(yōu)勢(shì)滲流通道對(duì)物質(zhì)運(yùn)移特性的控制性作用。(3)當(dāng)Pe數(shù)小的時(shí)候,溶質(zhì)的運(yùn)移主要以擴(kuò)散為主,此時(shí)溶質(zhì)在交叉口處完全混合;隨著Pe數(shù)逐漸增大,交叉口的混合模式逐漸從完全混合模式向流線路徑模式轉(zhuǎn)換;當(dāng)Pe數(shù)大于50時(shí),混合比不再發(fā)生變化,可以認(rèn)為溶質(zhì)的運(yùn)移主要以對(duì)流為主,這比理論上的臨界值小至少一個(gè)量級(jí),展示了交叉口復(fù)雜幾何形貌對(duì)溶質(zhì)混合行為的巨大影響。(4)交叉裂隙的相交角度對(duì)溶質(zhì)運(yùn)移過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生影響,在本次研究中,選取了30°、45°、60°、90°四個(gè)角度的模型,研究發(fā)現(xiàn),在同一粗糙度中,同一Pe數(shù)下,30°下的混合比最大,隨著角度的增加,混合比減小。
【圖文】：

紹興文理學(xué)院碩士學(xué)位論文2圖1.1 我國(guó)核電發(fā)電量[3]Fig.1.1 China's nuclear power generation generating capacity[3]現(xiàn)階段來(lái)說(shuō)，國(guó)際公認(rèn)的高放射性核廢料的有效處理方式是深埋封存，處置庫(kù)深埋于地下，一般建設(shè)在花崗巖、巖鹽、凝灰?guī)r等圍巖之中[4]。為保證處置庫(kù)的安全可靠，高放射性核廢料的處置庫(kù)一般采用“多重屏障系統(tǒng)”設(shè)計(jì)思路，，如圖1.2所示，“多重屏障系統(tǒng)”主要包括“工程屏障”和“天然屏障”，“工程屏障”是用人為手段建造如混凝土防護(hù)罐等設(shè)施；“天然屏障”則是廢物罐周圍的天然地質(zhì)體。圖1.2 高放廢物處置庫(kù)多重屏障示意圖[5]Fig.1.2 Schematic diag

“多重屏障系統(tǒng)”主要包括“工程屏障”和“天然屏障”，“工程屏障”是用人為手段建造如混凝土防護(hù)罐等設(shè)施；“天然屏障”則是廢物罐周圍的天然地質(zhì)體。圖1.2 高放廢物處置庫(kù)多重屏障示意圖[5]Fig.1.2 Schematic diagram of multiple barriers for high-level radioactive waste repository[5]
【學(xué)位授予單位】：紹興文理學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X771

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本文編號(hào)：2694707