多孔介質(zhì)中熱（thermal）、水（hydraulic）、力（mechanical）以及污染物運(yùn)移（contaminant migration）多場稱合響應(yīng)特征的研究在評價和預(yù)測各類工程對環(huán)境的影響方面有重要的研究意義,是當(dāng)前環(huán)境巖土工程迫切需要解決的問題。本研究以國內(nèi)外相關(guān)研究為基礎(chǔ),推導(dǎo)出熱-水-力-運(yùn)移多場問題的基本控制方程。并通過與已有研究成果的對比,驗(yàn)證控制方程的可行性及正確性。利用設(shè)計(jì)的多場耦合室內(nèi)試驗(yàn)裝置,對黏土在不同初始飽和度情形下升溫-降溫過程中溫度及含水率的動態(tài)耦合響應(yīng)特性進(jìn)行研究。主要研究內(nèi)容包括:（1）針對污染物運(yùn)移問題,首先根據(jù)Freundlich線性等溫吸附模型的物理含義,提出了一個非均衡吸附的理論模型;依據(jù)累計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)及相對濃度,有效地對污染物運(yùn)移中的吸附程度進(jìn)行評價。其次,采用離散化方法,將滲流速度及污染物濃度隨時間變化的非穩(wěn)態(tài)情形近似為較短時間內(nèi)的穩(wěn)態(tài)問題,繼而利用穩(wěn)態(tài)情形的解析解,得到了均衡吸附時非穩(wěn)態(tài)情形下污染物運(yùn)移問題的近似解;并推導(dǎo)出了非穩(wěn)態(tài)情形下非均衡吸附問題的近似解。最后,基于上述模型提出了一個描述污染物運(yùn)移中非線性吸附解吸情形的理論模型,... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：163 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 THM耦合問題
        1.2.2 污染物運(yùn)移問題
        1.2.3 熱水力及污染物運(yùn)移耦合問題
    1.3 理論基礎(chǔ)
        1.3.1 Darcy定律
        1.3.2 土水特征曲線
        1.3.3 熱力學(xué)理論
        1.3.4 有效應(yīng)力原理
        1.3.5 水動力彌散理論
        1.3.6 單相流體連續(xù)性方程
    1.4 研究內(nèi)容和方法
        1.4.1 主要內(nèi)容
        1.4.2 方法及路線
    1.5 創(chuàng)新點(diǎn)
2 飽和多孔介質(zhì)中污染物遷移特征分析
    2.1 線性非均衡吸附模型的理論推導(dǎo)
        2.1.1 控制方程及解析解求解
        2.1.2 非穩(wěn)態(tài)滲流問題求解
        2.1.3 非均衡吸附問題求解
        2.1.4 算例分析
    2.2 線性非均衡吸附模型的數(shù)值模擬及特征分析
        2.2.1 數(shù)值計(jì)算模型
        2.2.2 計(jì)算結(jié)果及運(yùn)移特征分析
    2.3 非線性非均衡吸附模型的建立及驗(yàn)證
        2.3.1 理論模型的建立及驗(yàn)證
        2.3.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
    2.4 小結(jié)
3 飽和多孔介質(zhì)中水-熱作用效應(yīng)及響應(yīng)特征分析
    3.1 熱固結(jié)耦合控制方程
        3.1.1 熱流固耦合方程
        3.1.2 非線性彈性分析
        3.1.3 狀態(tài)方程
    3.2 熱固結(jié)中的水-熱效應(yīng)及耦合響應(yīng)特征分析
        3.2.1 計(jì)算模型及參數(shù)
        3.2.2 計(jì)算結(jié)果分析
    3.3 水-熱效應(yīng)對污染物遷移過程的影響
        3.3.1 飽和多孔介質(zhì)中污染物運(yùn)移方程
        3.3.2 問題描述及數(shù)值計(jì)算模型建立
        3.3.3 數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析
    3.4 小結(jié)
4 非飽和多孔介質(zhì)中水熱作用效應(yīng)及響應(yīng)特征分析
    4.1 THM耦合控制方程及狀態(tài)方程
        4.1.1 控制方程
        4.1.2 持水特性（修正VG模型）
        4.1.3 狀態(tài)方程
    4.2 水-熱作用效應(yīng)及響應(yīng)特征分析
        4.2.1 算例及控制方程驗(yàn)證
        4.2.2 初始飽和度隨深度呈不同分布時的響應(yīng)分析
    4.3 粘土中水-熱耦合響應(yīng)過程的試驗(yàn)研究
        4.3.1 試驗(yàn)材料
        4.3.2 試驗(yàn)儀器和方法
        4.3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析和討論
    4.4 小結(jié)
5 非飽和多孔介質(zhì)中水-熱效應(yīng)對污染物運(yùn)移的影響
    5.1 非飽和多孔介質(zhì)中熱-水-力及污染物運(yùn)移耦合方程
        5.1.1 污染物運(yùn)移控制方程
        5.1.2 熱-水-力耦合方程
    5.2 數(shù)值分析模型的建立
        5.2.1 物理模型
        5.2.2 模型參數(shù)的選取
    5.3 結(jié)果分析
        5.3.1 溫度場、滲流場和應(yīng)力場響應(yīng)特征分析
        5.3.2 水-熱作用效應(yīng)對污染物運(yùn)移影響分析
    5.4 小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 進(jìn)一步研究工作的展望與建議
參考文獻(xiàn)
附錄A
附錄B
附錄C
作者簡歷及攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]描述飽和土熱固結(jié)過程的一個非線性模型及數(shù)值分析[J]. 郭志光,白冰.  巖土工程學(xué)報. 2018(11)
[2]飽和度對多孔介質(zhì)中熱–水–力耦合響應(yīng)的影響[J]. 郭志光,白冰.  巖土工程學(xué)報. 2018(06)
[3]濃度及滲流速度變化時污染物運(yùn)移過程的求解[J]. 郭志光,白冰.  中國環(huán)境科學(xué). 2017(02)
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[5]衰變熱源作用下飽和多孔介質(zhì)熱固結(jié)問題的擴(kuò)展精細(xì)積分法[J]. 王路君,艾智勇.  力學(xué)學(xué)報. 2017(02)
[6]考慮非均衡吸附的多孔介質(zhì)中循環(huán)注入污染物運(yùn)移規(guī)律[J]. 郭志光,白冰.  巖土工程學(xué)報. 2017(07)
[7]環(huán)境巖土工程研究進(jìn)展[J]. 劉松玉,詹良通,胡黎明,杜延軍.  土木工程學(xué)報. 2016(03)
[8]多級升溫及降溫引起的飽和紅黏土的熱響應(yīng)試驗(yàn)研究[J]. 白冰,趙曉龍,許韜.  巖土力學(xué). 2016(01)
[9]生活垃圾填埋場地下水污染物識別與質(zhì)量評價[J]. 韓智勇,許模,劉國,程誠.  中國環(huán)境科學(xué). 2015(09)
[10]滲透作用下多孔介質(zhì)中懸浮顆粒的遷移過程研究[J]. 白冰,張鵬遠(yuǎn),宋曉明,郭志光,陳星欣.  巖土工程學(xué)報. 2015(10)

博士論文
[1]基于多孔介質(zhì)理論的土體多場耦合模型及其在非飽和土本構(gòu)建模中的應(yīng)用[D]. 蔡國慶.北京交通大學(xué) 2012



本文編號：3036433