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饱和土体热-水-力-化全耦合一维溶质运移模型 被引量：9
1
作者 张志红 韩林 田改垒 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1178-1186,共9页
基于孔隙流体质量守恒、能量守恒和溶质质量守恒,综合考虑力学固结、热固结与化学渗透固结对土体结构的影响,并结合黏土颗粒对溶质吸附、半透膜效应作用及耦合流、耦合扩散效应,建立了单一溶质在饱和土体中运移的热-水-力-化全耦合分析... 基于孔隙流体质量守恒、能量守恒和溶质质量守恒,综合考虑力学固结、热固结与化学渗透固结对土体结构的影响,并结合黏土颗粒对溶质吸附、半透膜效应作用及耦合流、耦合扩散效应,建立了单一溶质在饱和土体中运移的热-水-力-化全耦合分析模型,采用COMSOL软件重点模拟了渗滤液环境温度对溶质运移行为的影响.数值结果表明,温度会显著影响溶质浓度随时空的分布,热扩散作用加速溶质运移进程,热渗透与热固结机制对溶质运移具有阻滞作用,模拟时间为50年时黏土垫层上下边界温差70 K比无温差工况溶质运移深度减缓87.6%.所建全耦合模型能够为填埋场防渗隔污屏障优化设计及服役性能评估提供理论参考. 展开更多
关键词 热-水-力-化耦合 黏土垫层 溶质运移 热渗透
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水利堤坝工程中黏土垫层防渗料力学特性与渗透特性影响性分析研究 被引量：3
2
作者 官志龙 《甘肃水利水电技术》 2021年第3期43-47,共5页
为研究粤北地区北江沿线水利堤坝防渗稳定性与人工合成黏土防渗垫层材料关系,利用三轴加载仪器设计开展合成黏土加载过程渗透测试试验,得到孔隙度、孔隙水压力均有助于抑制黏土防渗料承载应力水平效应,围压2 MPa下孔隙度增大3%,三轴强... 为研究粤北地区北江沿线水利堤坝防渗稳定性与人工合成黏土防渗垫层材料关系,利用三轴加载仪器设计开展合成黏土加载过程渗透测试试验,得到孔隙度、孔隙水压力均有助于抑制黏土防渗料承载应力水平效应,围压2 MPa下孔隙度增大3%,三轴强度平均降低18.1%,且不受围压影响强度平均降低幅度;但孔隙度增大,孔隙水压力对黏土料强度抑制效应更显著。孔隙水压力、孔隙度均限制了黏土料线弹性变形发展,孔隙度3%、6%和12%的试样弹性模量相比孔隙度15%时分别增大了110.4%、60%和14.2%。渗透系数呈先减后增变化,孔隙度、孔隙水压力与渗透系数均为正相关关系,对渗透系数促进效应显著。 展开更多
关键词 水利堤坝 黏土垫层 防渗料 力学 渗透
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基于非平衡热力学理论的黏土多组分重金属吸附模型 被引量：2
3
作者 张志红 张嘉培 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期829-835,共7页
黏土垫层土颗粒的吸附特性是控制溶质运移的重要关键因素,进而影响对防渗屏障长期服役性能的准确评估。在传统单组分吸附模型的基础上,基于非平衡热力学和Ziegler最大耗散率原理,通过构建弥散型自由能函数和弥散型耗散率函数,采用连续... 黏土垫层土颗粒的吸附特性是控制溶质运移的重要关键因素,进而影响对防渗屏障长期服役性能的准确评估。在传统单组分吸附模型的基础上,基于非平衡热力学和Ziegler最大耗散率原理,通过构建弥散型自由能函数和弥散型耗散率函数,采用连续介质力学方法建立了非理想状态体系下适用于多组分重金属离子的非平衡态吸附模型。所建模型预测的多组分重金属离子吸附行为与已有试验结果吻合度较好,对比分析结果表明:所建非平衡态吸附模型能够正确揭示多组分重金属离子在黏土中的吸附动力学机制。 展开更多
关键词 非平衡吸附 多组分 非平衡热力学 黏土垫层
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非等温条件下土体固结变形及溶质运移规律分析 被引量：2
4
作者 田改垒 张志红 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期819-825,共7页
为探究非等温条件下黏土垫层固结变形及溶质运移规律,将综合考虑力学固结、化学渗透固结及热固结影响的热水力化(THMC)全耦合模型与水力化(HMC)耦合模型进行对比分析,研究了温度差对孔隙水压力、土体变形及溶质运移进程的影响.结果表明... 为探究非等温条件下黏土垫层固结变形及溶质运移规律,将综合考虑力学固结、化学渗透固结及热固结影响的热水力化(THMC)全耦合模型与水力化(HMC)耦合模型进行对比分析,研究了温度差对孔隙水压力、土体变形及溶质运移进程的影响.结果表明,垫层上下边界温度差可加快负孔隙水压力消散,增大土体沉降峰值及回弹量,提高溶质运移速率.随着黏土垫层上下边界温度差的增加,温度差对孔隙水压力、土体变形及溶质运移进程的影响程度进一步加大.当模拟时间为50 a,温度差为40℃时,与HMC模型相比,THMC模型所对应的负孔隙水压力峰值减小42%,土体沉降回弹量扩大5.4倍,溶质击穿时间缩短11.4 a.该研究可为填埋场防渗垫层设计及服役性能评估提供参考. 展开更多
关键词 温度差 黏土垫层 热水力化 水力化 溶质运移
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高饱和黏土垫层污染物运移数值模拟与分析 被引量：2
5
作者 张志红 张志亮 +2 位作者 郑九州 田改垒 杨凡 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期1042-1047,共6页
针对城市固废堆场底部黏土垫层的高饱和状态,将液相与气相视作混合流体,建立了污染物运移的水力-力学-化学全耦合模型。采用有限元软件COMSOL 5. 0对控制方程进行数值求解,分析饱和度、力学荷载和化学渗透系数对高饱和土体污染物运移规... 针对城市固废堆场底部黏土垫层的高饱和状态,将液相与气相视作混合流体,建立了污染物运移的水力-力学-化学全耦合模型。采用有限元软件COMSOL 5. 0对控制方程进行数值求解,分析饱和度、力学荷载和化学渗透系数对高饱和土体污染物运移规律的影响,并对其作用机理进行探讨。结果表明,高饱和土体中气泡的存在会增加分子扩散时的弯曲因子,减少渗流量,从而延迟溶质击穿黏土垫层时间。随荷载增加,土壤趋于密实,孔隙通道减小,导致流体流速降低,从而减慢污染物运移速度。随化学渗透系数增大,负孔隙压力也相应增大,导致化学渗透效应增强,显著降低溶质的运移速率,从而延长溶质击穿时间。在进行填埋场防渗隔污屏障设计时,应充分考虑黏土垫层中气泡、力学荷载及化学渗透系数的变化。 展开更多
关键词 环境工程学 高饱和 黏土垫层 混合流体 水力-力学-化学耦合 污染物运移
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河谷宽高比对高心墙坝黏土垫层剪切强度的影响
6
作者 全锡志 陈鸿杰 黄文雄 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期103-112,共10页
掺砾黏土高心墙堆石坝需要在心墙与坝基面接触部位设置纯黏土垫层,以探讨心墙与坝基接触面处的应力状态和黏土垫层的剪切强度。三维有限元数值分析主要考虑了河谷宽高比的影响,经计算得到心墙与坝基接触面处的应力分布,并按莫尔-库伦强... 掺砾黏土高心墙堆石坝需要在心墙与坝基面接触部位设置纯黏土垫层,以探讨心墙与坝基接触面处的应力状态和黏土垫层的剪切强度。三维有限元数值分析主要考虑了河谷宽高比的影响,经计算得到心墙与坝基接触面处的应力分布,并按莫尔-库伦强度准则评估黏土垫层的抗剪强度。结果表明,心墙与岸坡接触面上剪应力和正应力大小随着坝高变化明显。正应力自坝顶向下大致呈线性增大,在接近坝底附近达到最大值;剪应力自坝顶向下先增后减,最大值发生在坝底向上约1/5坝高处,当岸坡角为45°左右时其值最大。根据抗剪强度准则,心墙底面黏土垫层不会发生剪切破坏;岸坡面中上部强度较低,当岸坡角达到或超过45°时,上部黏土垫层会发生剪切破坏。与对称河谷模型相比,实际工程模型左岸岸坡中下部黏土垫层偏安全,中上部以及右岸抗剪强度系数相近。据此,给出了岸坡角45°临界值,在岸坡坡角达到或超过45°的狭窄河谷中修建高心墙堆石坝时,建议采取工程措施防止黏土垫层在相应部位发生大剪切变形以及剪切破坏。 展开更多
关键词 高心墙堆石坝 宽高比 黏土垫层 接触面 应力状态 剪切破坏
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刍议GCL施工应用
7
作者 丛全日 孙凤芹 张黎 《黑龙江水利科技》 2007年第3期198-200,共3页
土工合同材料黏土垫层简称GCL。是一种介于CCL和高分子材料——土工膜之间的一种防渗衬垫。它由2层或多层合成材料中间或一层膨胀土粉组成的复合品产品代替黏土防渗层。
关键词 黏土垫层 土工合成材料 膨胀土 防渗 施工工艺
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考虑力学-化学荷载下压实黏土垫层中一维非线性固结与污染物运移耦合模型
8
作者 江文豪 李江山 冯晨 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2289-2298,共10页
针对力学-化学荷载下压实黏土垫层中一维固结与污染物运移耦合过程,考虑了土体压缩性和渗透性的非线性变化,建立了相应的耦合模型,并利用有限差分法对该模型进行了求解。通过与有限元软件COMSOL Multiphysics计算结果和已有解析解计算... 针对力学-化学荷载下压实黏土垫层中一维固结与污染物运移耦合过程,考虑了土体压缩性和渗透性的非线性变化,建立了相应的耦合模型,并利用有限差分法对该模型进行了求解。通过与有限元软件COMSOL Multiphysics计算结果和已有解析解计算结果展开对比分析,对所建耦合模型正确性进行了验证。基于所建模型,比较研究了两种假定情况下力学荷载pu和渗滤液中污染物浓度Cb对耦合过程的影响。结果表明:当忽略非线性压缩和渗透特性时,力学荷载pu的增大会使污染物运移速率降低;但当考虑非线性压缩和渗透特性时,pu的增大会使污染物运移速率增大,这主要是由于污染物运移过程会受对流和扩散作用的综合影响。污染物浓度Cb的增大会使沉降量增大,超孔隙水压力值减小,也会使得污染物运移速率降低;相比于忽略非线性的情况,考虑非线性情况下Cb对沉降量、超孔隙水压力和污染物运移速率的影响会减弱。 展开更多
关键词 非线性固结 污染物运移 力学-化学荷载 压实黏土垫层 耦合模型
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