考虑温度变化下三层复合衬垫中重金属污染物一维运移理论模型

作者：江文豪; 冯晨; 李江山^*

来源：岩土力学, 2024, 45(02): 417-432.

DOI：10.16285/j.rsm.2023.0116

• 温度变化
• 热传导
• 重金属污染物运移
• 3层复合衬垫
• 理论模型
• 击穿时间

针对考虑温度变化下由土工膜(geomembrane，简称GM)+土工复合膨润土衬垫(geosynthetic clay liner，简称GCL)+压实黏土衬垫(compacted clay liner，简称CCL)组成的3层复合衬垫中重金属污染物一维运移问题，基于相关假定发展得到了热传导与重金属污染物运移的控制方程，并建立了相应理论模型。通过有限差分，对所建理论模型进行了数值求解。随后，开展了与试验结果、解析解计算结果以及其他数值解计算结果的对比分析，验证了该模型的合理性。最后，以Cd2+为例，分析和讨论了不同因素对运移规律的影响。结果表明，上部温度升高会使复合衬垫中Cd2+的运移通量和底部浓度增大，但会使其上部浓度降低。热扩散效应对运移行为的影响会随Soret系数ST的增大而变显著，当ST为0.001、0.005、0.01、0.05、0.1 K-1时，所定义的击穿时间tb依次为37.9、37.2、36.4、31.2、26.5 a。GCL和CCL最大吸附量的增大均会使tb近似线性增加，且在一定渗沥液水头hb下，tb随GCL和CCL厚度的增大呈线性增大趋势。此外，当hb从0.5m增大到1.0m时，tb平均降低了8.33 a。在工程实践中，可结合GCL和CCL的吸附性能和厚度来设计复合衬垫，同时应考虑温度变化对阻隔效果的影响。

• 出版日期2024
• 单位中国科学院大学; 岩土力学与工程国家重点实验室; 中国科学院武汉岩土力学研究所