Динамика частиц в пористой среде

Промышленное и гражданское строительство. 2021. № 10. С. 72–77.

Кузьмина Л. И., Осипов Ю. В., Шайдуллина А. М.

При проектировании тоннелей и подземных сооружений необходимо рассматривать фильтрацию частиц в пористой породе. Долговременная глубинная фильтрация суспензий и коллоидов в пористой среде приводит к образованию осадка в порах и изменению структуры каркаса пористой породы. Модель фильтрации включает в себя уравнение баланса концентраций взвешенных и осажденных частиц, а также кинетическое уравнение роста осадка. Процесс фильтрации определяется функцией фильтрации, задающей зависимость скорости роста осадка от концентрации осажденных частиц. Вид функции фильтрации связан со свойствами частиц, жидкости и пористой среды. Исследуется динамика (зависимость от времени) концентраций взвешенных и осажденных частиц для различных функций фильтрации в точке выхода частиц из пористой среды. Показано, что при больших интервалах времени скорость роста обеих концентраций уменьшается и стремится к нулю. При малом временном интервале скорости роста концентраций осадка убывают для частиц малого размера и увеличиваются для больших частиц, скорости роста концентраций взвешенных частиц растут или убывают в зависимости от вида функции фильтрации. Найдены условия существования точек перегиба на графиках динамики концентраций в точке выхода частиц из пористой среды.

Ключевые слова: фильтрация, пористая среда, точное решение, взвешенные и осажденные частицы, точка перегиба