温度和pH对多孔介质中悬浮颗粒渗透迁移的影响

基于悬浮颗粒迁移的经典模型,在颗粒沉积动力学方程中考虑释放效应,求解了瞬时注入情况下悬浮颗粒的一维迁移问题的解析解,同时对两种不同悬浮颗粒(硅微粉和聚苯乙烯微球)进行室内土柱试验,得到不同pH(4,7,10)、不同温度T(20℃,30℃,40℃)和不同流速(0.042,0.127,0.212 cm/s)下的迁移曲线。利用解析解对试验数据进行拟合并确定迁移参数,讨论了温度、流速对迁移参数的影响。研究表明:温度、pH、颗粒种类是影响多孔介质中悬浮颗粒迁移的重要因素,当pH=7,T≤30℃时,悬浮颗粒排斥力起主导作用,当T>30℃时,布朗运动占主导作用;同时,随着流速的增大,水动力效应增大,温度对浓度峰值的影响不明显;随着pH的增大,聚苯乙烯微球在不同温度时的迁移曲线规律与硅微粉不同。

饱和多孔介质中悬浮颗粒一维迁移修正模型及解析解

饱和多孔介质中悬浮颗粒的迁移问题备受人们关注,研究此问题对人类各种工程作用下环境保护和探索污染迁移规律等方面具有重要意义.本文对经典颗粒迁移模型进行修正,在沉积动力学方程中考虑颗粒的沉积再释放,结合短时注射的初始、边界条件,通过Laplace变换及其逆变换求得其解析解,并用数值软件计算作图验证解析解的有效性.将短时注射条件下的解析解退化,可得到恒定注射浓度条件下的解析解,从而验证了结果的正确性;最后研究了沉积系数、释放系数、注射时间和深度变化等参数对浓度曲线的影响.结果表明,浓度曲线的变化对释放系数更为敏感,沉积释放效应使得穿透曲线产生"拖尾"现象.

两平行圆柱热源作用下饱和土体热固结解析解

基于应力平衡条件、渗流连续方程、能量守恒方程,考虑土颗粒和孔隙水热膨胀系数的不同,建立考虑热水力耦合的饱和土体三维热固结控制方程。利用傅里叶变换和拉普拉斯变换导出变换域上的控制方程,解得点热源在变换域和实数域上的解析解,再利用区域积分给出两平行圆柱形热源热固结土体温度、孔压、位移的解析解,并对其进行分析,发现径距比增大会导致两热源温度相互影响程度减弱,热固结系数减小会导致孔压和位移的峰值增大。

多孔介质中悬浮颗粒渗透迁移特性的试验研究

通过室内土柱试验,研究硅微粉和聚苯乙烯微球两种不同的悬浮颗粒的迁移特性,考虑p H、温度和渗流速度对悬浮颗粒迁移的影响,结合理论解对试验数据进行拟合,并确定迁移参数,进而讨论p H对迁移参数的影响.结果表明:p H是影响多孔介质中悬浮颗粒迁移的重要因素,当温度为5℃时,两种悬浮颗粒质量浓度峰值随着p H值的增大而提高;当温度增大至30℃和58.3℃时,悬浮颗粒的迁移特性发生了变化,温度升高导致颗粒表面电荷发生改变,随着p H值的增大质量浓度峰值呈现先增后减的趋势;当温度和渗流速度一定时,两种悬浮颗粒的相对速度随着p H值的增大而略微增大,在流速较高时表现尤为显著,表明悬浮颗粒在多孔介质中存在加速效应;随着孔隙水流速的增大,水动力影响增强,悬浮颗粒受p H的影响相对减弱,不同p H时质量浓度峰值变化减小;两种悬浮颗粒的弥散度都表现为随着p H值的增大而降低,且硅微粉的弥散度整体比聚苯乙烯微球大.

考虑温度影响的软黏土流变固结模型及解析解

基于四元件流变模型,考虑温度影响,建立了宁波软黏土流变固结模型,并利用拉普拉斯变换得到瞬时加载条件下的考虑温度影响的饱和软黏土流变固结解析解;利用不同温度下软黏土的流变固结试验结果,拟合获得了四元件流变模型参数,进行编程得到理论值,并与试验值进行对比.结果表明:该模型能较好反映宁波软黏土流变固结特性,计算结果与试验结果较为吻合.温度的升高导致渗透系数增大,在相同的时间内孔压消散越快,固结越快.

基于Merchant模型的饱和土体热固结理论研究

为探究热力耦合作用下土体的流变特性,在广义Merchant三元件模型基础上,引入温度膨胀系数和温度影响下的黏滞系数等元件参数,建立饱和土体三元件热流变模型;推导瞬时加载时在单面排水边界条件下的解析解,并进行算例分析。结果表明:固结压力一定时,温度升高会加速土体固结;弹性模量对土体孔压和固结度影响较大,其中Kelvin体弹簧的弹性模量对孔压的影响较独立弹簧的弹性模量大;弹簧的膨胀系数对土体孔压消散不产生影响;温度升高会导致孔压曲线的间距逐渐缩小,说明孔压值的变化不仅与黏滞系数的变化有关,也与温度增长系数有关。