悬浮颗粒形状对其在多孔介质中迁移和沉积特性的影响

作     者：蒋思晨 白冰 JIANG Si-chen;BAI Bing

作者机构：北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 

出 版 物：《岩土力学》 (Rock and Soil Mechanics)

年 卷 期：2018年第39卷第6期

页      面：2043-2051页

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金(No.51678043 No.51478034) 北京市自然科学基金(No.8182046) 

主　　题：悬浮颗粒 颗粒形状 DLVO理论 穿透曲线 优先方向 

摘      要：悬浮颗粒在多孔介质中迁移的研究在地下水回灌、地下污染物扩散、核废料处置、石油开采等领域有重要的理论意义和应用价值。为了研究形状对颗粒迁移的影响,对1组球状颗粒(10?m中位粒径)和2组杆状颗粒(长径比为3:1和6:1)进行了三阶段室内土柱试验,得到了不同形状颗粒在多种溶液离子强度条件下的穿透曲线。结合DLVO理论分析了悬浮颗粒沉积和释放机制,阐释了形状对颗粒迁移行为的影响。试验结果表明,颗粒形状对迁移特性有重要影响,当离子强度较低时(6 mmol/L),DLVO势能曲线展现较高能量壁垒,各种形状颗粒沉积主要为次级势阱沉积;当离子强度较高时(150 mmol/L),球状颗粒因能量壁垒较高,其滞留机制仍以次级势阱沉积为主,但长径比为6:1的杆状颗粒在次级势阱和初级势阱都有沉积,这和杆状颗粒的静电性能和优先方向有关。对于杆状颗粒,边位沉积比端位沉积具有更深的次级势阱和更大的影响距离,边位沉积是更加稳定的沉积方式和沉积的优先方向。基于Derjaguin近似方法的DLVO理论计算显示,DLVO理论预测结果和土柱试验结果吻合较好。