不流动水对包气带溶质运移的影响研究进展

本文对考虑不流动水影响下的溶质运移模型、可动-不动区溶质运移模型、考虑吸附与降解作用的不流动水溶质运移模型进行了综述。指出对不流动水的研究已从盲端水扩展到内聚体间不动的水和远离流动区的水。其中，用可动-不动区模型可解释溶质运移中穿透曲线不对称的现象；用压力圆盘渗透仪可直接测量不动区的含水量使上述模型易于操作。并指出今后不流动水研究的方向应为不流动水分类的完善、不流动水对包气带水流的影响研究、参数的不确定性和尺度效应研究。     

污灌污染系统整体数学模型

依据污染物的迁移转化途径，建立了模拟预测迁移型污染物变化的整体数学模型，整体模型由表土层模型、下包气带模型、含水层模型组成，表土层模型为黑箱模型，下包气带模型为一维垂向迁移模型，含水层模型为二维平面迁移模型，子模型之间用流量和污染物浓度耦合·在河北省新河县污灌试验区进行的实例应用中，对求解复杂的含水层模型，采用美国IOWA大学教授陈景仁提出的有限分析法求解，经实测资料验证，整体模型是可靠的，并模拟预测了该区在现状污灌状态下，迁移型重金属As、Cr 6和可降解有机物BOD、COD的变化趋势，及其达标年限     

不流动水对黄土包气带溶质运移影响的实验研究

本文利用自动控制负压方法进行了非饱和条件下的黄土不流动水溶质运移实验，并用MIENESOR模型及其计算机程序模拟了该实验，得到不流动含水量比例系数为0.47、流动水与不流动水之间的浓度传输率为0.003/d。参数的灵敏度分析表明：同样条件下，不流动含水量比例系数最敏感，其值越大，溶质迁移越快；流动水与不流动水之间的浓度传输率影响溶质穿透曲线的峰位，其值越大，峰位越低。在研究黄土包气带污染质运移时，应密切关注这两个参数。     

冻结层上包气带边界特征分析

在寒区,关于冻结层上包气带边界特征的分析一直备受人们关注。在充分梳理既有研究成果的基础上指出:冻结层上包气带一般指的是位于地表与冻结层上地下水之间岩层圈最顶部的地带;包气带的分类依据冻土和地貌条件划分;在包气带边界处,岩层中的孔隙气体会和大气圈进行交换;冻结层上包气带水分迁移的影响因素有水分饱和差和热梯度差。     

砂的临界状态本构模型局部化分叉分析

摘要：局部化分叉的发生与材料本构模型及材料参数的选择密切相关，基于砂的临界状态本构模型考虑了平均有效应力水平及孔隙比的影响，能合理地反映不同密度和应力水平下砂的变形特性。通过对该模型在平面应变状态下变形局部化分叉解析表明：在围压一定时，分叉出现在应力应变关系硬化阶段，分叉点对应的应力比及剪切带倾角均随孔隙比的增加而减小；密砂及松砂分叉点对应的应力比分别在临界状态线的上侧和下侧；而且峰值应力比与分叉应力比差值基本不变，但松砂较密砂差值大。在初始孔隙比一定时，密砂分叉点对应的应力比及剪切带倾角随着初始有效围压的增大而减小，而松砂分叉时的应力比及剪切带倾角基本不受围压影响。最后，为了验证解析解的正确性，采用回映应力更新算法，编写了有限元材料子程序，把该模型嵌入有限元软件ABAQUS。通过对多单元立方体试样数值模拟结果与解析解的对比，解析解与数值模拟结果基本一致。     

地下水人工补给影响因素探究

地下水人工补给可以控制地下水环境负效应，放大含水层的调蓄能力，当前世界各国对它的应用和研究方兴未艾。在生态环境、地质条件和回渗工程的约束下，作为一种水资源开发利用策略，地下水人工补给的可行性、规模和方法受如下5个因素的综合影响：补给水源因素，气候植被因素，地形地貌因素，包气带因素和充水岩层因素。     

直剪试验下砂土剪切带形成的细观变形机制

剪切带的形成与发展是影响土体变形破坏的关键因素。利用数值模拟试验方法,对砂土直剪试验中剪切带的形成和演化机制进行研究。试验中采用条块法对试样进行标记,以观测其变形及发展过程;并记录剪应力及剪切位移的变化,分析试样的应力应变特征;最后从细观角度对颗粒试样的平均转动量、配位数及孔隙变化率等参数进行统计分析,以揭示试样的细观变形规律。研究表明:砂土剪切带的形成是一个渐进的过程,呈现出累进破坏的特征;且剪切过程中颗粒试样会发生局部变形并形成狭长的剪切带,剪切带的厚度受平均粒径及颗粒摩擦系数的直接影响,当颗粒粒径为1.25倍平均粒径且颗粒摩擦系数为0.5时,剪切带厚度达到最大值;此外,剪切带区域的强力链较为密集,通过对强力链进行光密度及面积占比分析发现峰值时刻最为显著（平均光密度约为1.4,强力链面积占比约为52%）,这表明力链网络的结构变化与剪切带的形成及演化具有同步性;同时发现剪切带内、外颗粒体系的平均转动量、平均配位数及孔隙变化率等细观参数存在显著差异,说明剪切带对外荷载的响应较为强烈。     

多孔橡胶改性沥青混合料吸声特性与应用研究

通过室内试验对废旧橡胶改性沥青混合料吸声特性进行了研究。室内试验表明:8.0%的沥青掺入量是橡胶沥青混合料的最佳沥青用量值;橡胶改性沥青混合料的吸声性能随着试件厚度增加而增加;橡胶改性沥青混合料的孔隙越多,表面越粗糙,吸声性能越好;考虑经济效益,建议取橡胶粉的掺入量为15%。工程实例表明橡胶改性沥青降噪路面具有良好的降噪效果,其降噪性能平均比SUP与AC路面降低了约3 d B,比SMA路面降低了1.5 d B,降噪效果优异。     

Fe(Ⅲ)在地下砂质含水层介质中迁移行为模拟

以大同盆地某高砷地下水污染区为研究对象,通过室内动态模拟实验研究了Fe(Ⅲ)在砂质含水层中的迁移转化规律。结果表明:Fe盐在砂质含水层的迁移转化更符合速率常数逐渐增高的一级迁移反应动力学。实验开始阶段出水主要以Fe(Ⅱ)为主;实验进行到300 h左右,出水孔中Fe(Ⅱ)的浓度达到最高值;之后氧气逐渐进入砂柱内,Fe(Ⅱ)被氧化为Fe(Ⅲ)。Fe在砂质含水层介质中穿透达到平衡时,Fe离子的总吸附量为0.4 195 mol,相当于砂土的Fe离子吸附浓度为0.3 648 mol/kg;水中Fe离子浓度为3.929 mmol/L,固液分配系数为0.092 8 L/kg。沉积反应动力学的结果显示,Fe Cl3在砂质颗粒表面的累积沉积量为2.469 g,沉积率为50.01%,平均沉积速率为每孔隙体积数0.015 g,铁盐在含水介质中迁移过程,除对流-弥散作用外,沉积作用非常明显。     

轻非水相液体在非均质地层包气带中运移和分布特征数值分析

论文采用数值分析方法，对轻非水相液体在包气带非均质介质中的迁移和分布特征进行了分析研究。分析过程中，充分考虑了不同结构的土层特征对非水相液体运移的影响。所获得的研究成果将有助于对非水相污染物包气带的污染过程的理解，评价其污染程度。     

Effect of immobile water content on contaminant transport in unsaturated zone

The effect of immobile water content on contaminant advection and dispersion in unsaturated porous media has been studied using a formulation which assumes that even in the immobile liquid zone, there occurs minor liquid flow. An approach is proposed for computing this liquid velocity. One dimensional numerical simulation is carried out to study the effect of immobile water content on the time of appearance of contaminant at the bottom of an unsaturated column. The numerical model developed is verified using analytical solutions for simple advective-dispersive cases. From the simulations, it was observed that increase in the immobile water content leads to quicker appearance of contaminant.     

基于CT的再生骨料生态多孔混凝土细观结构分析

为了研究以再生骨料为粗骨料的大孔径多孔混凝土的细观结构,将混凝土看作由骨料、砂浆基质、界面过渡区及孔隙等组成的多相复合材料.利用医用CT对试件进行扫描,获得CT图像和CT值等数据.分别考虑了不同预设孔隙率和不同再生骨料替换率的影响,采用Matlab图像处理技术对多孔混凝土各相组分进行直观表征,同时分别采用CT法和孔隙率...     

溶质运移中多孔介质弥散度影响因素的SPH模拟研究

借助光滑粒子流体动力学(SPH)方法,本文从流体质点运动和溶质扩散的物理本质出发,设计并进行孔隙尺度下多孔介质中溶质运移的仿真实验,进而分析多孔介质弥散度影响因素,并讨论弥散度与多孔介质结构参数的关系。通过离散化N-S方程和Fick扩散方程,建立描述孔隙水流动的SPH水动力模型和描述溶质分子扩散的扩散模型,求解出在低Pe数下对流扩散方程的一维定解问题,检验了模型的准确性。在高Pe数流场中,进行了恒定流速的黏性流体穿透多孔介质薄层的仿真实验,计算结果可准确模拟出过水断面上各流体质点的流速差异、流体质点在多孔介质中的弥散过程以及流体质点的迂曲绕流过程;通过建立三段理想化的孔隙通道模型,发现在迂曲路径相同时,速度差对机械弥散度仍有显著影响。最后,为探究弥散度与多孔介质结构参数的关系,生成了多组随机粒径的二维多孔介质进行溶质穿透仿真实验。计算结果表明,弥散度与流速变异系数、迂曲度、迂曲路径差以及不均匀系数大致呈正相关,与孔隙率呈负相关。     

阵性泥石流的平均流速与加速效应

本文讨论了泥石流的定义和分类 ,分析了不同形式泥石流运动方程的结构特点 ,认为泥石流平均流速公式与曼宁公式结构相似。考虑了粗颗粒平均粒径、泥石流龙头泥位、体积比浓度、不稳定层厚度、泥面相对比降等因素对平均流速的影响 ,并用蒋家沟实测资料和实验室资料进行了验证。最后通过初步实验说明两阵泥石流迭加过程中出现超载孔隙水压力 ,孔隙水压力突然增加 ,且不能及时消散 ,减小了泥石流龙头的阻力 ,出现泥浆飞溅的加速运动。从而可以解释在缓坡 ( 5°～ 1 0°)上泥石流流速能够达到每秒十几米的成因。     

基于水平集方法的原状土三维水气两相渗流特性数值研究

为揭示土体中水气两相动态渗流机理,基于计算机断层扫描(CT)与AVIZO-COMSOL交互对接技术,通过水平集(Level Set)方法来研究代表性体积单元(REV)尺度原状花岗岩残积土三维水气两相渗流特性。结果表明:孔隙残余气主要呈块状分布于孔隙边、死角和孔喉突变部位;REV模型孔隙中存在少数主渗流孔道,其普遍有着孔道宽且笔直的特征;两相渗流速度受孔道迂回程度控制,且存在明显的“优势通道”,其中主渗流通道平均流速比模型整体高47.26%;驱替阻力最大出现在孔隙壁面处,且孔道越窄,阻力越大。该研究成果可为进一步认识原状土孔隙渗流规律提供研究方法及理论基础。     

引客水破坏异重流临界流速的探讨

 通过室内水槽试验,本文对引客水(外引清水)破坏异重流的临界流速进行了探讨。在同一边界条件下,水槽试验所得K值与由动量方程推导客水临界流速与异重流速度比值K,基本一致。说明引客水破坏异重流状态的概化模式与实际情况符合,基本上反映了引客水破坏异重流的实质。 用葛洲坝三江下游引航道原型实测异重流的流速值,与水槽试验所得的平均K值相结合,估算了三江下游引航道在不同的水流泥沙边界条件下,破坏异重流所需的外引清水流量。     

无黏性土管涌的临界流速

根据多孔介质中的变截面管模型,分析单个颗粒在孔隙通道中的受力情况,建立力的平衡方程,从而推导出管涌发生时的水流临界流速公式。结合试验对该公式进行了验证,当作用于水流的拖曳力与静水压力的作用大于阻碍其运动的作用时,认为可动颗粒开始起动。算例分析表明,运用临界流速公式能够准确地预测土体的管涌破坏。     

深埋隧洞开挖稳定性评价方法对比研究

引入2种等效超载法,并结合强度折减法和超变形法,对深埋隧洞初次开挖支护的稳定性进行渗流-应力耦合计算分析.结果表明,考虑增加初始孔隙水压力和应用弹塑性损伤本构模型均会增加破坏区的范围和最大值;等效超载法与强度折减法产生的破坏区范围差异性较大,且得到的安全系数要大于强度折减法;基于弹塑性损伤模型的强度折减法得到的安全系数...     

石膏质岩毛细吸水特性与孔隙特征研究

以巴东十字垭隧道石膏质岩作为研究对象,采用一维吸水方法得到石膏质岩累计吸水量随时间的变化曲线。岩石吸水曲线可分为快速吸水段和恒速吸水段,吸水量主要集中在快速吸水段,不同试件的快速吸水时间不同。随着时间增加,各试件吸水速率逐渐减小,减小速度变慢。吸水0.4h、吸水4h和快速吸水段均可以采用二次函数进行曲线拟合。干湿循环后,岩石累计吸水量增加,平均吸水速率提高,前期吸水比例增大,快速吸水时间变短。利用压汞实验,根据数据分析表明石膏质岩孔隙率较低,平均最大连通孔径2.85μm,平均孔隙直径0.88μm,孔隙分选性较差。干湿循环之后孔隙最大连通孔径及平均孔径增大,分选性提高。最后根据岩石毛细吸水量和饱和吸水量,结合压汞数据提出求取毛细吸水孔径范围的一种简单方法。