Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Связь пористости и диффузионной извилистости глинистых грунтов по данным микротомографии и моделирования диффузии в поровом масштабе

Полный текст:


Аннотация

В работе рассмотрен способ определения коэффициента диффузионной извилистости путем моделирования диффузии в поровом масштабе на микроструктурах пород и исследована взаимосвязь между извилистостью и пористостью. Исследование микроструктуры проводилось рентгеновским микротомографом на слабопроницаемых глинистых отложениях. Съемка выполнялась на образцах ненарушенного сложения с выделением элемента размером 0,913 мм (7003 вокселей). После бинаризации полученных структур выполнялся корреляционный анализ для определения элементарного представительного объема, по которому производилось деление на матрицы-врезки для дальнейшего моделирования. Полученные вариограммы показали, что пространственная корреляция значительно меньше, чем длина матрицы-врезки. Для полученных матриц-врезок проводилось численное моделирование путем решения уравнения Лапласа с двоичными коэффициентами. По графикам зависимости коэффициента эффективности диффузии от пористости определены показатели степени (показатель цементации) в диапазоне от 1,9 до 2,3. Также выявлена анизотропия извилистости в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Об авторах

В. А. Лехов
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Россия


С. П. Поздняков
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Россия


Л. Г. Денисова
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Россия


Список литературы

1. Гольдберг В.М., Скворцов Н.П. Проницаемость и фильтрация в глинах. М.: Недра, 1986. 160 с.

2. Карсанина М.В. Моделирование и реконструкция структуры и свойств пористых сред с помощью корреляционных функций: автореф. дис.. канд. физ.-мат. наук / М.В. Карсанина. М.: ИДГ РАН, 2016. 28 с.

3. Лехов А.В. Физико-химическая гидрогеодинамика: учебник. М.: КДУ, 2010. 500 с.

4. Рошаль А.А. Методы определения миграционных параметров. М.: Обзор ВИЭМС. Серия «Гидрогеол. и инж. геол.», 1980. 62 с.

5. Рыбальченко А.И., Пименов М.К., Костин П.П. и др. Глубинное захоронение жидких радиоактивных отходов. М.: ИздАт, 1994. 256 с.

6. Свительман В.С. Разработка математических моделей и методов описания микроструктуры горных пород средствами теории случайных полей: автореф. дис.. канд. физ.-мат. наук / В.С. Свительман. М.: МФТИ, 2014. 20 с.

7. Япаскурт О.В. Литология: учебник для студ. высш. учеб. заведений. М.: Академия, 2008. 336 с.

8. Archie G.E. The electrical resistivity log as an aid in determining some reservoir characteristics. Petroleum Technology 1, 1942. P. 55-62.

9. Barone F.S., Rowe R.K., Quigley R.M. Estimation of chloride diffusion coefficient and tortuosity factor for mudstone. Journal of Geotechnical Engineering, vol. 119, № 7, 1992.

10. Bhatia S.K. Directional autocorrelation and the diffusional tortuosity of capillary porous media. Journal of Catalysis 93, 1985. P. 192-196.

11. Boving T.B., Grathwohl P. Tracer diffusion coefficients in sedimentary rocks: correlation to porosity and hydraulic conductivity. Journal of Contaminant Hydrogeology, 53:85-100, 2001.

12. Epstein N. On tortuosity and the tortuosity factor in flow and diffusion through porous media. Chem. Eng. Sci., № 44 (3), 1989. Р. 777-779.

13. Grathwohl P. Diffusion in natural porous media: contaminant transport, sorption/desorption and dissolution kinetics. Kluwer Academic Publishers; 1998. 207 p.

14. Harbaugh A.W., Banta E.R., Hill M.C., McDonald M.G. Modflow-2000, the U.S. geological survey modular ground-water model-user guide to modularization concepts and the ground-water flow process. U.S. geological survey, 2010. 127 p.

15. Klinkenberg I.J. Analogy between diffusion and electrical conductivity in porous rocks.- Geol. Soc. Am. Bull., № 62, 1951. Р. 559-563 p.

16. Petersen E.E. Diffusion in a pore of varying cross section. American Institute of Chemical Engineers Journal 4, 1958. Р. 343-345 p.

17. Pozdniakov S.P., Tsang C.F. A self-consistent approach for calculating the effective hydraulic conductivity of a binary, heterogeneous medium. Water Resources Research. 2004. Vol. 2004, no. № 5.

18. Remi N. Geostatistical Earth Modeling Software. User manual. Stanford University, 2004.

19. Shestakov V.M., Kuvaev A.A., Lekhov A.V., Pozdniakov S.P., Rybalchenko A.I., Zubkov A.V., Davis P.A. and Kalinina E.A. Flow and transport modeling of liquid radioactive waste injection using data from the siberian chemical plant injection site. Environmental geology, № 42(2-3), 2002. Р. 214-221.

20. Xiang Y., Al T., Scott L., Loomer D. Diffusive anisotropy in low-permeability Ordovician sedimentary rocks from the Michigan Basin in southwest Ontario. Journal of contaminant hydrology, № 155, 2013. Р. 31-45


Дополнительные файлы

Для цитирования: Лехов В.А., Поздняков С.П., Денисова Л.Г. Связь пористости и диффузионной извилистости глинистых грунтов по данным микротомографии и моделирования диффузии в поровом масштабе. Инженерная геология. 2016;(6):18-24.

For citation: Lekhov V.A., Pozdniakov S.P., Denisova L.G. Pore-scale study of the diffusional tortuosity in low permeable soils according to microtomography data and diffusion simulation. Engineering Geology World. 2016;(6):18-24. (In Russ.)

Просмотров: 47

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1993-5056 (Print)
ISSN 2587-8247 (Online)