【摘 要】
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单裂隙和交叉裂隙构成了地下岩体裂隙网络,形成了地下水流动的主要通道。地下水在裂隙网络内的流动过程中包括对流、弥散、化学反应三种机制,流体流动过程会造成对流现象,改变溶质浓度;溶质浓度差会造成弥散现象,同时地下水中的反应性溶质与可溶性矿物会发生水岩化学反应,改变溶质浓度,对流、弥散、化学反应三种机制共同构成了岩体裂隙网络反应性溶质运移过程。反应性溶质运移过程会造成岩体矿物组成成分和岩体结构的变化,影
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单裂隙和交叉裂隙构成了地下岩体裂隙网络,形成了地下水流动的主要通道。地下水在裂隙网络内的流动过程中包括对流、弥散、化学反应三种机制,流体流动过程会造成对流现象,改变溶质浓度;溶质浓度差会造成弥散现象,同时地下水中的反应性溶质与可溶性矿物会发生水岩化学反应,改变溶质浓度,对流、弥散、化学反应三种机制共同构成了岩体裂隙网络反应性溶质运移过程。反应性溶质运移过程会造成岩体矿物组成成分和岩体结构的变化,影响地下工程的安全性和稳定性,特别是会造成地下垃圾填埋站、核废料处置室、水封油库等工程发生泄漏事故,污染周边环境,因此裂隙网络内的反应性溶质运移研究具有重要意义。本文将裂隙网络看做单裂隙和交叉裂隙的组合,首先分析单裂隙反应性溶质运移规律。之后建立交叉裂隙非反应性溶质运移模型。最后考虑反应作用,得出交叉裂隙反应性溶质运移规律。具体成果如下:（1）光滑单裂隙反应性溶质运移过程中,根据对流、弥散、化学反应作用对溶质运移影响的不同可以将沉淀类型分为四类。对流作用对溶质运移影响最大的条件下,属于均匀沉淀过程;对流、反应作用对溶质运移影响相当条件下,属于非均匀沉淀过程;反应作用对溶质运移影响最大的条件下,属于极端非均匀沉淀过程;对流作用对溶质运移影响最大的条件下,属于均匀沉淀转非均匀沉淀过程。反应速率与溶质浓度和反应动力学常数有关。相同工况下沉淀和溶解条件下开度变化相同,方向相反。（2）粗糙单裂隙反应性溶质运移过程中,粗糙度不影响沉淀类型的划分,与光滑单裂隙相比,相同工况下粗糙裂隙闭合时间更短。对流作用对溶质运移影响最大的条件下裂隙几何形貌变化较小;化学反应作用对溶质运移影响最大的条件下裂隙几何形貌变化较小;弥散作用对溶质运移影响最大的条件下裂隙几何形貌变化较小;对流作用、化学反应作用对溶质运移影响相当的条件下裂隙逐渐趋近于光滑。建立光滑单裂隙溶质运移修正模型,修正模型在裂隙闭合时间上与粗糙裂隙更接近,能够较好地模拟粗糙单裂隙溶质运移过程。（3）交叉裂隙非反应性溶质运移过程中,两个注入口 Pe数比值的增加会导致裂隙交叉处溶质混合程度的减弱,裂隙交叉角度的增加会导致溶质混合程度的减弱。考虑Pe数和裂隙交叉角度建立交叉裂隙非反应性溶质运移模型。分析不同裂隙交叉角度和Pe数下交叉裂隙非反应性溶质运移过程,拟合模型参数。（4）交叉裂隙溶质运移过程中化学反应作用对交叉裂隙溶质运移过程中混合程度的影响较小。对流作用对溶质运移影响最大的条件下出口处溶质浓度与非反应性溶质运移过程相差较小;弥散作用对溶质运移影响最大的条件下出口处溶质浓度与非反应性溶质运移过程相差较小;化学反应作用对溶质运移影响最大的条件下出口处溶质浓度为饱和浓度,小于非反应性溶质运移过程出口处溶质浓度;对流作用、反应作用对溶质运移影响相当的条件下出口处溶质浓度小于非反应性溶质运移过程出口处溶质浓度。弥散作用对溶质运移影响最大的条件下,不同分支属于均匀沉淀过程;对流作用、化学反应作用对溶质运移影响相当的条件下,两个注入分支为非均匀沉淀过程,两个出口分支开度变化较小;化学反应作用对溶质运移影响相当的条件下两个注入分支属于极端非均匀沉淀过程,出口分支开度未发生变化;对流作用对溶质运移影响最大的条件下四个分支属于均匀沉淀转向非均匀沉淀过程。
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