本帖最后由 团子良 于 2022-11-8 15:02 编辑
岩石裂隙中的细粒充填材料无法被水泥基浆液渗透，而裂隙中未充填部分的高水速会对充填材料造成侵蚀。因此，了解填充材料的侵蚀过程对于灌浆帷幕的设计至关重要。本文采用计算流体力学(CFD) -离散元法(DEM)耦合的方法对三维岩石裂隙中充填颗粒的起动进行了预测基于天然岩石节理面的高分辨率光学扫描数据建立了裂隙模型。充填颗粒被模拟为一系列细砂粒径范围内的非粘性球形颗粒。颗粒的运动是通过CFD求解Navier - Stokes方程与DEM耦合产生的，DEM规定了颗粒间的接触力。该模型能够捕捉颗粒运动过程中的颗粒-颗粒和颗粒-流体相互作用行为。将裂缝模型的模拟结果与平行板模型进行对比，表明裂缝几何形状显著影响充填物的运移和分布裂隙模型对所研究裂隙的无量纲临界剪应力比平行板模型得到的值大11 %。此外，将模拟结果与Hjulstrom和Shields图进行了比较，表明使用这两个图来预测裂缝中的充填物侵蚀会产生明显的差异。相比之下，由水槽实验得到的层流条件下的方程与模拟结果吻合得更好。本研究可视化和定量分析了裂隙充填物的侵蚀过程，为预测充填物侵蚀阈值提供了参考。
图1 CFDEM耦合过程流程图
图2 三维裂缝模型 a)裂缝模型的尺寸和网格;(b)边界条件
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