基于混合物理论的水力-化学-力学污染物输运模型研究

由于废弃物的堆积以及填埋场上覆盖层的重量，衬垫因此承受一定的压力，发生力学固结；由于黏土本身的结构特性，当污染物通过黏土垫层时可能会发生化学固结，而固结作用可直接对污染物的对流输运产生影响，也会引起土层体积和结构的变化，从而改变其固有的输运性质。从混合物理论出发，建立了水力-化学-力学作用下的溶质输运理论框架，统一地描述了水力-化学-力学作用下变形、水的吸附或解吸附、对流和扩散现象。将输运系数考虑为有效孔隙率的函数，由此反映固结对输运参数的影响。对所建立的数学模型进行无量纲化处理，并使用有限元软件comsolmultiphysics进行求解，最后进行了参数分析。研究结果表明，垫层土体中吸附水和自由水之间的化学势差异越大，层间吸附水的解吸附量越大；当土体的软硬性质不同时，当层间吸附水解吸附后，土体固结程度不同，从而对污染物输运过程的影响不同。而当垫层上覆荷载增大时，土体宏观孔隙的扩张的限制作用增强，从而对土体产生一种修复作用，抑制污染物在土体中的输运。