comsol裂隙注浆模拟，案例 考虑三层顶板包含随机裂隙的浆液扩散模型，考虑浆液重力的影响，建立随机裂隙，采用达西定律模块,分析不同注浆压力条件下的浆液扩散规律，建立瞬态模型。 可以明显看到随着时间变化浆液扩散形态，在不同的渗透率下扩散速度的差异性，并且浆液在裂隙中的流动启动压力很小。
裂隙注浆这事儿看起来玄乎，其实拆开来看就是流体在石头缝里乱窜。最近拿COMSOL搞了个三层顶板的注浆模拟，重点想看看浆液带着重力满地图跑的德性。模型里随机裂缝像蜘蛛网似的，每条缝的渗透率还带随机参数，玩的就是真实感。
先说裂缝怎么造。COMSOL自带的随机几何生成器不够野，直接上MATLAB脚本搞了堆线段坐标。下面这段就是生成随机裂缝位置的骚操作：
matlab
rng(2023); % 固定随机种子
numFrac = 50; % 裂缝数量
xStart = rand(1,numFrac)*10; % 起始点x坐标
yStart = 3 + rand(1,numFrac)*2; % 起始点y坐标（限定在中间层）
theta = rand(1,numFrac)*pi; % 裂缝走向角度
length = 0.2 + rand(1,numFrac)*0.5; % 裂缝长度导进COMSOL后每条裂缝的渗透率给个随机值，范围在1e-12到5e-10 m²之间。这时候达西定律模块就派上用场了，毕竟浆液在裂隙里的流动跟地下水渗流一个套路。设置材料属性时得注意动力粘度给个0.1 Pa·s，这数值是参考水泥浆实测数据来的。
重力影响不能马虎，直接在体积力项里加个rho*g。有意思的是启动压力这事儿------模型跑起来发现，只要注浆压力比裂隙内水压高个0.1MPa，浆液就开始往前拱。这跟传统多孔介质流确实不太一样，毕竟裂缝的导流能力太猛。
comsol裂隙注浆模拟，案例 考虑三层顶板包含随机裂隙的浆液扩散模型，考虑浆液重力的影响，建立随机裂隙，采用达西定律模块,分析不同注浆压力条件下的浆液扩散规律，建立瞬态模型。 可以明显看到随着时间变化浆液扩散形态，在不同的渗透率下扩散速度的差异性，并且浆液在裂隙中的流动启动压力很小。
看这段边界条件设置：
comsol
darcy.inlet.pressure = 2e6 + rho*g*y; // 入口压力随高度变化
darcy.outlet.pressure = 1e5; // 出口大气压瞬态分析时时间步长得调教好。前30秒用0.1秒步长，后面可以放宽到1秒。跑完发现个好玩的现象：浆液前缘在垂向上跑得比水平方向快，毕竟重力加持下容易往下出溜。渗透率高的裂缝里浆液像坐高铁，低渗透率的就像骑自行车。
结果可视化用切片图最带劲，设置个速度阈值过滤掉低速区。不同时间的扩散形态用彩虹色阶渲染，明显能看到浆液像触手似的顺着裂缝网络蔓延。特别是中间层那些长裂缝，直接成了浆液扩散的高速公路。
最后给工程狗们划重点：注浆压力别瞎怼，超过启动压力0.5MPa足矣；遇到渗透率突变的区域要小心，可能形成滞留区；重力这老六会让浆液玩自由落体，施工时得盯紧下层裂隙的窜浆风险。