矿业安全与环保

作者：蔡佳豪, 郤保平, 董赟盛, 张宜虎, 丁长栋, 刘倩

关键词：岩石, 交叉裂隙, 粗糙度, 非线性渗流, 临界雷诺数, Forchheimer方程

交叉裂隙是构成岩体裂隙网络的重要部分，研究交叉裂隙的渗流特性对揭示岩体整个裂隙网络的渗流规律具有重要意义。通过建立交叉裂隙数值模型，设置不同的裂隙粗糙度(Joint Roughness Coefficient，JRC)和交叉角度，求解Navier-Stokes方程，研究交叉裂隙的非线性渗流特性。结果表明：交叉裂隙的水力梯度与流量呈现出非线性关系，均可以用Forchheimer方程拟合；裂隙粗糙度对交叉裂隙的非线性渗流特性影响显著，随着粗糙度的增大，临界雷诺数Rec减小，非达西系数β减小。对局部流动状态进行分析，发现流体流经交叉点后存在明显的偏流效应，水流偏向压力小、速度大的方向，通过计算出口流量比重，验证了这一现象的存在。比较不同初始流动方向下的最大速度和压力，发现渗流方向对交叉裂隙渗流特性有显著影响。

来源：2025年第2期

《矿业安全与环保》期刊编辑部

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