陷落柱的变质量渗流特性及其突水危险性数值模拟

基于多孔介质渗流理论，推导了流固耦合作用下陷落柱充填物颗粒的质量守恒方程、动量守恒方程以及陷落柱孔隙率演化方程，建立了陷落柱的变质量渗流力学模型和相应的数值计算模型。假定陷落柱内岩体孔隙率服从Weibull分布，利用多物理场耦合软件COMSOLMultiphysics对所建的数值计算模型进行了求解，得到了不同时刻陷落柱内孔隙率和渗流速度的分布图，以及渗流量随时间变化曲线。研究结果表明：1)初始阶段陷落柱内部渗流通道随机分布，在水流对不同孔隙度的岩体侵蚀作用下，最后演变成数条主要的渗流通道；2)陷落柱的整体渗流速度在初始时刻增加较慢，随着孔隙度的增大和贯通，渗流速度会加速增大。