岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (3): 993-1006.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0264CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0264
李凯1, 2,胡冉1, 2,张亚楠1, 2,杨志兵1, 2,陈益峰1, 2
LI Kai1, 2, HU Ran1, 2, ZHANG Ya-nan1, 2, YANG Zhi-bing1, 2, CHEN Yi-feng1, 2
摘要: 岩体裂隙中反应性流体渗流诱发的溶蚀过程对岩土工程安全具有重要影响,而由溶液密度差异所诱发的重力效应下,倾斜裂隙介质的溶蚀机制尚不明确。通过孔隙尺度数值模拟与可视化试验相结合的方法,系统探究了不同倾角裂隙溶蚀模式及渗透率演化规律。结果表明:倾斜裂隙溶蚀过程中,溶液密度差异诱发的浮力对流会形成“漩涡”流动结构,其中沿裂隙长度方向的浮力对流主导溶蚀通道发育,而垂直方向影响可忽略。通过引入理查森数建立了溶蚀模式判据:当理查森数RiII >10时属浮力对流主导模式,倾角增大促进虫洞发育并降低突破注液量;当理查森数RiII ≤10时属强制对流主导模式,其溶蚀形态由注入流速控制,呈现紧凑溶蚀、虫洞溶蚀和均匀溶蚀3种模式。在此基础上,建立了考虑重力效应的最佳注入流速的理论模型,实现不同倾角下裂隙介质最佳注入流速的准确预测。研究成果为可溶岩区地下工程渗流控制提供了理论依据,对CO2地质封存、地浸采矿等工程的安全评估具有重要指导意义。
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