非饱和矿堆溶液渗流迟滞与毛细扩散行为表征

• Published in: 工程科学学报 Vol. 45; no. 3; pp. 359 - 368
• Main Authors: 王雷鸣, 李希雯, 尹升华, 周根茂, 李辉, 刘培正, 邓博纳
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 金属矿山安全与健康国家重点实验室,马鞍山243000 01.03.2023; 武汉工程大学绿色化工过程教育部重点实验室,武汉430205%北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083%金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083; 北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083%核工业北京化工冶金研究院,北京101149%金属矿山安全与健康国家重点实验室,马鞍山243000%武汉工程大学绿色化工过程教育部重点实验室,武汉430205; 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083; 北京科技大学土木与资源工程学院,北京100083
• Subjects: 毛细吸力; 流体流动行为; 非饱和矿堆; 渗流迟滞; 持液率; COMSOL multiphysics
• ISSN: 2095-9389
• DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.11.02.006

TD853; 为深入理解非饱和矿堆内溶浸液毛细渗流扩散以及渗流迟滞行为,本文构建适于非饱和矿堆的毛细渗流模型,利用COMSOL multiphysics有限元数值平台开展毛细渗流可视化模拟研究,并利用时域反射器(Time domain reflector,TDR)实时探测了非饱和堆内持液率变化,探索了基于Design Expert的毛细渗流过程多因素响应规律,讨论了非饱和矿堆持液率、毛细吸力、孔隙率与喷淋强度间的潜在关联机制.研究结果表明:孔隙率对矿堆持液率的影响高于喷淋强度,矿堆持液率随喷淋时间的增长收敛性增加,且孔隙率小的矿堆需要更长的时间才能达到稳态持液;不考虑溶液喷淋强度影响时,矿堆持液率与孔隙比、水力传导系数呈正相关;特别是在喷淋初期(0～20 s),喷淋强度、水力传导系数和孔隙比对矿堆持液率的影响更为显著;初步构建了考虑气液两相运移的非饱和矿堆溶液毛细渗流模型;毛细吸力的变化对孔隙率较小的矿堆更敏感;喷淋强度较大、孔隙比越小时,矿堆底部的毛细吸力越大,更易达到稳态持液状态.