考虑几何形貌特征的粗糙岩体裂隙渗流特性研究

为了研究粗糙岩体裂隙几何形貌对其渗流特性的影响,采用中心插值法构建三维粗糙裂隙面,基于格子Boltzmann方法,建立模拟岩体裂隙渗流的数值模型,并结合算例验证了该模型的有效性。最后,针对不同相对粗糙度的裂隙面,讨论单侧粗糙岩体裂隙几何形貌对其渗流压降的影响。结果表明:岩体裂隙沿渗流方向相邻点处的平均压降与裂隙表面沿程起伏状况呈相似的变化趋势,在壁面凸起位置平均压降呈增长趋势,而在凹陷的部位则表现为降低。距壁面距离不同裂隙几何形貌对局部压降的影响也有所差别,距离壁面越近裂隙面几何形貌对局部压降的影响越敏感,在裂隙面起伏变化剧烈的部位尤为突出。同时,入口流速也影响着岩体裂隙平均压降,流速越大,粗糙壁面对流体的阻力越大,相应的能量损耗也越大,从而导致相邻点间的平均压降变化越显著,在低雷诺数层流情况下,裂隙入口流速与相邻点的平均压降近似呈线性关系。