《工程科学学报》录用稿，htps:/doi.org/10.13374/i,issn2095-9389.2021.11.02.006©北京科技大学2020 工程科学学报，第x卷，第x期，xx-Xx,2021年10月 Chinese Journal of Engineering,Vol.xx,No.xx-xx,October 2021 DOI:XXXXXXXXXXXXXXX 非饱和矿堆溶液渗流迟滞与毛细扩散行为表征* 王雷鸣2,4)，李希雯2区，尹升华2，周根茂》，李辉2)，刘培延，邓博纳) 1)金属矿山高效开采与安全教有部重点实验室，北京，1000832)北京科技大学土木与资源工程学院，北茶 3)核工业北京化工治金研究院，北京，1011494)金属矿山安全与健康国家重点实验室，安徽，马鞍山， 4 5)武汉工程大学绿色化工过程教有部重点实验室，湖北，武汉，430205 ☒通信作者，E-mail:heavenli1@l63.com 摘要为深入理解非饱和矿堆内溶浸液毛细渗流扩散以及渗流迟滞行为 本文构建适于非饱和矿堆的毛细渗流模型，利用 COMSOL Multiphysics有限元数值平台开展毛细渗流可视化模拟研究 并利用时域反射器(Time Domain Reflector,TDR) 实时探测了非饱和堆内持液率变化，探索了基于Design Expert的免细渗流过程多因素响应规律，讨论了非饱和矿堆持液率、 毛细吸力、孔隙率与喷淋强度间的潜在关联机制。研究结果表明：孔隙率对矿堆持液率的影响高于喷淋强度，矿堆持液率随 喷淋时间的增长收敛性增加，且孔隙率小的矿堆需要更长的时间才能达到稳态持液：不考虑溶液喷淋强度影响时，矿堆持液 率与孔隙比、水力传导系数呈正相关：特别是在喷淋初期020s),喷淋强度、水力传导系数和孔隙比对矿堆持液率的影 响更为显著：初步构建了考虑气液两相运移的非饱和矿堆溶液毛细渗流模型：毛细吸力的变化对孔隙率较小的矿堆更敏感： 喷淋强度较大、孔隙比越小时，矿堆底部的毛细吸力趣大，更易达到稳态持液状态。 关键词非饱和矿堆：流体流动行为：渗流迟潢 :毛细吸力：持液率；COMSOL Multiphysics 分类号TD853 Characterization f liquid seepage hysteresis and capillary diffusion behavior in unsaturated ore heap WANG Lei-ming 2,Li Xi-wen YIN Sheng-hua2),ZHOU Gen-mao,LI Hu),LIU Pei-zheng )DENG Bo-na 1) Key Laboratory of Ministry of Education for High-Efficient Mining and Safety of Metal,Beijing,100083,China; 2) School of Civil and Resource Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing,100083,China 3) Key Laboratory of Green Chemical Engineering Process of Ministry of Education,Wuhan Institute of Technology,Hubei Province,430205,China 为 State Key Laboratory of Safety and Health for Metal Mines,Maanshan,Anhui Province,243000,China “收稿日期：2021-10-26 基金项目：金属矿山安全与健康国家重点实验室开放基金项目(2021-JSKSSYS-01):绿色化工过程教育部重点实验室开 放基金(GCP202108):国家自然科学基金重点项目(52034001,51734001)：山东省重大科技创新工程项目(2019SDZ Y05):国家科技部重点领域创新团队资助项目(2018RA400):高等学校学科创新引智计划资助(B20041):中央高校 基本科研业务费专项资金资助项目(FRF-TP-18-O03C1)工程科学学报，第 x 卷，第 x 期，xx-xx，2021 年 10 月 Chinese Journal of Engineering, Vol.xx, No. xx-xx, October 2021 DOI：xxxxxxxxxxxxxxx 非饱和矿堆溶液渗流迟滞与毛细扩散行为表征* 王雷鸣 1,2,4,5)，李希雯 2)，尹升华 1,2)，周根茂 3)，李 辉 2)，刘培正 4)，邓博纳 5) 1) 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京，100083 2) 北京科技大学土木与资源工程学院，北京，100083 3) 核工业北京化工冶金研究院，北京，101149 4) 金属矿山安全与健康国家重点实验室，安徽，马鞍山，243000 5) 武汉工程大学绿色化工过程教育部重点实验室，湖北，武汉，430205  通信作者，E-mail: heavenli1@163.com 摘 要 为深入理解非饱和矿堆内溶浸液毛细渗流扩散以及渗流迟滞行为，本文 构建适于非饱和矿堆的毛细渗流模型，利用 COMSOL Multiphysics 有限元数值平台开展毛细渗流可视化模拟研究，并利用时域反射器（Time Domain Reflector，TDR） 实时探测了非饱和堆内持液率变化，探索了基于 Design Expert 的毛细渗流过程多因素响应规律，讨论了非饱和矿堆持液率、 毛细吸力、孔隙率与喷淋强度间的潜在关联机制。研究结果表明：孔隙率对矿堆持液率的影响高于喷淋强度，矿堆持液率随 喷淋时间的增长收敛性增加，且孔隙率小的矿堆需要更长的时间才能达到稳态持液；不考虑溶液喷淋强度影响时，矿堆持液 率与孔隙比、水力传导系数呈正相关；特别是在喷淋初期（0~20s），喷淋强度、水力传导系数和孔隙比对矿堆持液率的影 响更为显著；初步构建了考虑气液两相运移的非饱和矿堆溶液毛细渗流模型；毛细吸力的变化对孔隙率较小的矿堆更敏感； 喷淋强度较大、孔隙比越小时，矿堆底部的毛细吸力越大，更易达到稳态持液状态。 关键词 非饱和矿堆；流体流动行为；渗流迟滞；毛细吸力；持液率；COMSOL Multiphysics 分类号 TD853 Characterization of liquid seepage hysteresis and capillary diffusion behavior in unsaturated ore heap WANG Lei-ming1,2) , LI Xi-wen2) , YIN Sheng-hua1,2) , ZHOU Gen-mao3) , LI Hui2) , LIU Pei-zheng4) , DENG Bo-na5) 1) Key Laboratory of Ministry of Education for High-Efficient Mining and Safety of Metal, Beijing, 100083, China; 2) School of Civil and Resource Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing, 100083, China 3) Key Laboratory of Green Chemical Engineering Process of Ministry of Education, Wuhan Institute of Technology, Hubei Province, 430205, China 4) State Key Laboratory of Safety and Health for Metal Mines, Maanshan, Anhui Province, 243000, China ** 收稿日期：2021-10-26 基金项目：金属矿山安全与健康国家重点实验室开放基金项目（2021-JSKSSYS-01）；绿色化工过程教育部重点实验室开 放基金（GCP202108）；国家自然科学基金重点项目（52034001，51734001）；山东省重大科技创新工程项目（2019SDZ Y05）；国家科技部重点领域创新团队资助项目（2018RA400）；高等学校学科创新引智计划资助（B20041）；中央高校 基本科研业务费专项资金资助项目（FRF-TP-18-003C1） 《工程科学学报》录用稿，https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2021.11.02.006 ©北京科技大学 2020 录用稿件，非最终出版稿