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金属矿山 ›› 2023, Vol. 52 ›› Issue (12): 204-210.

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溶蚀白云岩含水层注浆浆水两相运移特征LBM模拟研究

周禹良1,2,3 袁东锋2,3 杨雪2,3 李斌2,3   

  1. 1. 华北科技学院安全工程学院,河北 廊坊 065201;2. 北京中煤矿山工程有限公司,北京 100013; 3. 矿山深井建设技术国家工程研究中心,北京 100013
  • 出版日期:2023-12-15 发布日期:2023-12-28

  • Online:2023-12-15 Published:2023-12-28

摘要: 为了研究溶蚀白云岩含水层注浆过程中浆液驱替地下水效应,采用格子玻尔兹曼方法( LBM)研究了浆 水两相运移规律。 利用溶蚀白云岩岩样微纳米 CT 扫描图像,采用图像处理和阈值分割法识别其中的导水孔隙,运用 三维重构技术获得溶蚀白云岩导水通道三维数字模型,为浆水两相流模拟提供复杂的几何文件。 采用 Shan-Chen 模 型描述浆水相互作用,基于溶蚀白云岩导水通道三维数字模型,采用 LBM 模拟了导水通道中浆水两相运移扩散特征, 获得浆水两相饱和度演化规律。 结果表明浆液扩散具有明显的选择性,连通性较好的孔隙为浆相主要运移通道,浆 相最先达到出口。 孔隙中部流速明显大于孔隙壁面附近流速,孔隙壁面摩擦对流体流动产生明显的抑制。 被束缚的 地下水降低了试样整体渗透性,后续浆液沿着已经驱替形成的优势通道运移扩散,降低了注浆驱水效率。 孔隙壁面 附近残余地下水将造成浆液固结体与孔隙壁面之间难以有效接触,是注浆堵水的薄弱部位。 研究成果可为溶蚀白云 岩注浆堵水提供技术参考。