[1]模型简介:COMSOL Multiphysi对注浆浆液渗流过程颗粒沉积引起的渗透率变化进行数值模拟研究。 根据魏建平《裂隙煤体注浆浆液扩散规律及变质量渗流模型研究》,考虑不同注浆压力,进行了不同压力下的注浆封堵模拟,沉积颗粒浓度随着注浆压力增大会变大,渗透率负相关。 [2]案例内容:数值模拟一个,文章一篇,有word分析了不同注浆压力下渗透率的变化规律。 [3]模型特色:学习注浆,仅作参考。
在隧道工程里注浆堵水就像给漏水的筛子糊泥巴,浆液中的颗粒沉积直接决定了堵漏效果。最近用COMSOL折腾了个有意思的模型——当水泥浆带着砂石冲进煤体裂隙时,这些"小石子"怎么卡在缝隙里改变渗透率的。
先搭了个二维裂隙网络模型,裂隙宽度从0.5mm到2mm不等。参数设置里有段代码特别有意思:
physics.create("fp", "ParticleTracingModule"); physics.feature("fp1").set("tunit", "s"); physics.feature("fp1").set("n", "u_p");这段粒子追踪模块的配置决定了颗粒运动轨迹的计算方式,n参数对应的速度场直接影响着颗粒的驻留位置。实际操作中发现,当注浆压力从2MPa提到5MPa时,颗粒驻留数量激增了2.3倍,但并不是线性增长——压力太大反而会冲走已沉积的颗粒。
模拟结果显示个有趣现象:在3.5MPa压力下,裂隙入口处形成了"拱形沉积结构"。用后处理脚本提取渗透率数据时:
k = mphglobal(model, 'k_eff'); scatter(P_injection, k, 'filled'); xlabel('注浆压力/MPa'); ylabel('渗透率/mD');这条曲线完美验证了渗透率与压力的负相关关系,但转折点出现在4.2MPa附近,这时候渗透率下降趋势突然变缓,猜测是高压导致部分区域产生了微裂缝。
工程老炮们常说"三分靠浆液,七分靠压力",模型验证了这个经验。但有趣的是最佳压力点不是固定值——当裂隙粗糙度参数Ra从0.1调整到0.3时,最优注浆压力会下移0.8MPa左右。这提示现场施工得先拿地质雷达扫扫裂隙表面,再决定压力泵的档位。
最后搞了个骚操作:在模型中添加了动态渗透率反馈控制模块。当实时计算的渗透率低于阈值时自动降低注浆压力,防止"过犹不及"。虽然现在还停留在仿真阶段,但工地上的技术员看了直拍大腿:"早该这么智能调控了!"