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摘要
为了精细刻画岩石裂隙溶质运移过程及特征，试验构建了长×宽×高为0.20 m×0.03 m×0.50 m的砂箱模型，模型中间为裂隙，模型两侧为基质，两者共同构成了裂隙-基质系统。通过自然电位这一无损、快捷监测手段，开展不同粒径基质渗流速度下溶质运移试验，研究裂隙-基质系统溶质运移特征。结果表明：①在试验流速为0.0097～3.1959 mm/s时，裂隙-基质系统内裂隙渗透系数为5.5×10-2 m/s，与基质渗透系数2.4×10-3 m/s、3.5×10-4 m/s相差不大，水流符合达西定律；随着基质粒径的不断减小，当裂隙渗透系数5.5×10-2 m/s与基质渗透系数3.6×10-5 m/s相差约3个数量级时，水流由达西流向非达西流转变。②在3种不同粒径的基质条件下，沿溶质运移方向，随着基质渗透系数的不断减小，裂隙域和基质域电极测点SP峰值不断减小，到达峰值的时间逐个增大。③随着流速的不断增大，裂隙域和基质域电极测点SP峰值出现时间提前且同一系统流速下的裂隙域电极测点SP峰值出现时间与基质域的相比较短。④通过SP峰值时间与溶质运移距离可以量化流速。计算所得流速值略小于系统测量流速值，其相关性拟合优度R2均大于0.99，其中利用裂隙域电极测点自然电位数值计算所得的流速误差在10%以内，相对于基质域，流速计算精度更高，这与试验现象高度吻合，为探究裂隙-系统中的溶质运移过程提供了参考。
- 出版日期2023
- 单位华北水利水电大学
