岩体粗糙裂隙几何特征对其溶质运移特性的影响

裂隙作为岩体溶质运移的主要通道,其几何特征的变化对岩体溶质运移特性有重要影响。该文基于粗糙裂隙几何特征的自相仿性,结合分数布朗运动和逐次随机累加法,建立了粗糙裂隙的分形几何模型;采用COMSOL软件求解N-S方程和溶质运移对流弥散方程,分析了粗糙裂隙的分形维数和开度标准差对其溶质运移特性的影响。结果表明:溶质运移的浓度锋面和流线分布具有显著的非均匀性,RTDs曲线具有明显的拖尾特征;随着分形维数和开度标准差增大,裂隙面粗糙度和开度离散性增加,平均流速减小,溶质运移平均时间与分形维数呈幂函数递增关系,与开度标准差呈线性递增关系;时间方差与分形维数呈线性递减关系,与开度标准差呈幂函数递增关系;时间偏度与分形维数呈线性递减关系,随着分形维数增大,拖尾程度减弱,而与开度标准差呈对数递增关系,随着开度标准差增大,拖尾程度增强。