Resumen

Los efectos de la rugosidad y la tensión normal en las propiedades hidráulicas de las fracturas son significativos durante la prueba de flujo de cizallamiento acoplado. Conocer las leyes del flujo de fluidos y del transporte de solutos en las fracturas es esencial para garantizar la naturaleza y la seguridad de los proyectos geológicos. Aunque se han llevado a cabo muchos experimentos y simulaciones numéricas de la prueba de flujo de cizallamiento acoplado, todavía hay una falta de investigación sobre el uso de la ecuación completa de Navier-Stokes (N-S) para resolver las características reales del flujo de fluido en fracturas rugosas tridimensionales. El objetivo principal de este trabajo es estudiar la influencia de la rugosidad y la tensión normal en el flujo de fluido y el transporte de solutos a través de las fracturas bajo la condición de contorno de rigidez normal constante. Basándose en el algoritmo de adición aleatoria sucesiva (SRA) corregida, se generaron superficies de fractura con diferentes rugosidades expresadas por el coeficiente de Hurst (H). Aplicando un desplazamiento de cizalla de 5 mm, se obtuvieron los modelos de fractura cizallada con tensiones normales de 1 MPa, 3 MPa y 5 MPa, respectivamente. Las características hidráulicas de las fracturas tridimensionales se analizaron resolviendo la ecuación N-S completa. Se empleó el método de rastreo de partículas para obtener las curvas de ruptura basadas en el campo de flujo calculado. El método numérico se verificó con resultados experimentales. Se ha comprobado que, para una misma tensión normal, cuanto menor es el valor de H de la fractura (es decir, más dura es la fractura), mayor es la apertura mecánica. La relación entre la apertura hidráulica y la apertura mecánica (eh/em) disminuye con el aumento de la tensión normal. Cuanto menor es el valor de H, el efecto de la tensión normal sobre la relación eh/em es más significativo. La variación de la transmisividad de las fracturas con el caudal muestra una forma similar a la de eh/em. Con el aumento de la tensión normal y el valor de H, la velocidad media de las partículas es mayor y más partículas se mueven hacia el límite de salida. El comportamiento de transporte dispersivo se hace evidente cuando la tensión normal es mayor.

• Materias:Algoritmos genéticos Geoquímica Análisis de suelos Agua Carbón
• Subjects:Genetic algorithms Geochemistry Soil testing Water Coal
• Palabras claves:tensión normal, prueba de flujo de cizallamiento, transporte de solutos, apertura mecánica, flujo de fluidos, fractura, modelo de fractura cizallada, transmisividad de la fractura, variación de la transmisividad, métodos de seguimiento de partículas
• Keywords:normal stress, shear flow test, solute transport, mechanical aperture, fluid flow, fracture, sheared fracture model, transmissivity of fracture, variation of transmissivity, particles tracking methods