《土體固結變形與污染物運移耦合模型研究》是依託北京工業大學，由張志紅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：土體固結變形與污染物運移耦合模型研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張志紅
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在多種環境岩土工程項目的運營機理中，都包含了兩類過程，一是物理化學過程（主要是污染物的運移過程和污染物的稀釋過程）,二是岩土體的力學變化過程（主要是滲流過程和固結過程）。過去環境專業和土力學專業的學者們分別作了很多研究，但對兩類過程的相互耦合作用研究不夠。需要對基本理論、描述方程、基本參數和工程規律進行系統性的研究。本項目擬通過室內試驗、理論建模和數值模擬對土體固結變形和污染物運移耦合模型進行研究，室內試驗能夠考慮固結變形對污染物運移的影響，建立比奧固結理論與污染物運移理論相耦合模型，並用數值方法進行求解得出所建模型的數值解,從而揭示污染物在變形土體中的運移轉化規律。該項目的研究對於軟弱土層地區或堆場防滲系統的設計以及環境安全性評價具有重要的理論意義和實用價值。
結題摘要
在多種環境岩土工程項目的運營機理中，都包含了兩類過程，一是物理化學過程（主要是污染物的運移過程和污染物的稀釋過程）,二是岩土體的力學變化過程（主要是滲流過程和固結過程）。過去環境專業和土力學專業的學者們分別作了很多研究，但對兩類過程的相互耦合作用研究不夠。目前對污染物在土層中運移規律的研究較少考慮土體固結變形的影響，但這卻又是個非常現實的問題，在實際工程中應該考慮荷載作用的影響。本項目基於比奧固結理論和污染物運移理論，建立了污染物在固結變形土體中的一維運移模型,採用有限差分法對模型進行了數值求解。針對不同的吸附模式，研究了防滲層固結變形及吸附參數對污染物運移規律的影響，並對比分析了考慮土體固結變形與不考慮土體固結變形對污染物運移規律造成的差異。主要研究內容及結論如下： （1）建立了考慮土體固結變形的污染物運移模型，採用數值積分方法推導出了所建定解問題的有限差分格式，並用能量法對所建差分格式的穩定性進行了證明。 （2）污染源濃度恆定且源源不斷供給情況下，在特定時刻土層中污染物濃度隨著深度的增加而逐漸減小，固結壓力越大，污染物的運移深度就越小，並且某一深度處污染物濃度隨著時間的增加逐漸積累並最終達到污染源濃度值。另外無論採用何種吸附模式，當選取的吸附參數使得土顆粒的吸附能力逐漸增強時，在相同的運移時間內，污染物運移深度逐漸減小，且某一深度處污染物濃度達到源濃度所需的時間逐漸增加。吸附參數取值的不同對污染物運移規律的影響隨吸附能力的增強而逐漸減弱。 （3）污染源濃度隨時間呈指數規律衰減情況下，在特定時刻土層中污染物濃度隨深度先增加後減小，在某一深度處達到峰值濃度，濃度峰值隨固結壓力增大而減小。同時某一深度處污染物濃度隨著時間增加也呈現出先增大後減小的規律，並在某一時刻達到峰值濃度，且濃度峰值隨固結壓力增大而減小，達到峰值濃度所需時間逐漸增大。另外隨著土體吸附能力的提高，污染物運移深度逐漸減小，某一深度處污染物濃度隨時間變化曲線的峰值濃度逐漸減小，並且達到峰值濃度所需的時間逐漸增加。
