Cryo-Hydrogeological Dynamics of a Variable-Aperture Fracture Under Freeze-Thaw Conditions
Notice bibliographique
Résumé
Cryo-hydrogeological behaviour of groundwater flow through a saturated variable-aperture fracture is numerically simulated in three dimensions. Simulations are carried out using the finite element Heatflow/Smoker model for groundwater flow and heat transport with freeze/thaw and latent heat. We test the effects of fracture aperture distributions and thermo-hydraulic conditions on fluid flow and heat transport through a thawing fracture within an initially frozen porous matrix, and evaluate the relationships between the pre-defined (input) local-scale freezing functions (FFs) and the derived mean (fracture-averaged) freezing functions. Simulations are carried out on a 1x1x0.4 m3 porous medium block with a single variable-aperture horizontal fracture under variable temperature conditions and hydrological forcings, and fracture statistical variables. Results show that hydraulic conditions play a more important role than fracture geometry in determining how fractures open and thaw as heat flows through the system. Derived mean freezing functions differ from the input local-scale freezing functions because of a complex interaction among several factors including heat loss to the matrix, the influence of the hydraulic gradient on fluid flow, and variations in fracture aperture. These elements combine in complex ways, affecting how temperature and unfrozen water content evolve in space and time. Nevertheless, for mean negative temperatures, the simulated mean FFs for a fracture tend to be similar to the local-scale FFs, suggesting applicability to larger fracture systems which assume metre-scale uniform apertures. Under sufficient hydraulic gradients, variable aperture fields are also crucial as they enable preferential flow which helps keep the system open, while with an equivalent mean aperture, the lack of variability results in more uniform cooling and freezing, causing the system to close more rapidly. The results also underscore the pivotal role of the frozen matrix as a thermal sink especially in scenarios characterized by extensive cooling and fracture closure, reducing advective heat transport through the fracture, and steering the system toward a conduction-dominated regime. The numerical simulations enhance our understanding of internal flow dynamics during freezing and thawing in variable-aperture fractures, providing valuable insights for experimental investigations and larger-scale numerical simulations.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».