多孔介质曲折度对膨润土衬垫渗透性能的影响

作者：侯娟^*; 滕宇阳; 李昊; 刘磊

来源：湖南大学学报(自然科学版), 2022, 49(01): 155-164.

DOI：10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022017

• 膨润土衬垫
• 渗透系数
• COMSOL
• 曲折度
• 理论模型

膨润土的颗粒膨胀所引起的孔隙率及流径曲折度的改变是影响膨润土衬垫（Geosynthetic Clay Liner,GCL）防渗性能的关键.通过COMSOL建立模拟膨润土中渗流的数值模型，研究了膨润土颗粒膨胀过程对GCL防渗性能的影响. COMSOL模型研究结果表明，流体通过膨润土粒间孔隙时，边界通道的最大速度明显小于非边界通道速度，这与泊肃叶公式的基本结论一致，初步验证了模型的准确性.同时，微观粒子速度分布规律与宏观流体场的速度分布规律基本一致，因此可以从微观的角度研究GCL的宏观渗透规律.利用COMSOL中的粒子轨迹监测方法，分析了颗粒膨胀对膨润土孔隙率和流径曲折度的影响.研究结果表明，流径的曲折度随孔隙率的增加而减小，且呈指数函数关系.基于GCL试样的多孔介质毛管模型和修正泊肃叶公式，考虑GCL孔隙率与流径曲折度之间的指数函数关系，提出了能综合反映孔隙率与流径曲折度影响的GCL渗透系数理论预测模型，并将理论预测结果与已有文献试验数据进行了对比，两者的比值介于1/5～5，验证了模型的准确性.

• 单位
  中国科学院武汉岩土力学研究所; 上海大学; 岩土力学与工程国家重点实验室