颗粒粒径和水溶液性质对多孔介质渗透性的影响

作者：彭昌盛; 刘惠; 张倩; 谷庆宝; 徐兴永; 于洪军

来源：中国海洋大学学报(自然科学版), 2015, 45(03): 107-115.

DOI：10.16441/j.cnki.hdxb.20130409

• 渗透性
• 水化膜厚度
• 颗粒粒径
• 水溶液性质
• 有效孔隙率

水化膜厚度对多孔介质渗透性的影响已为人们所认知,很多文献对此进行了定性的阐述,但这方面的量化研究至今尚处空白。本文首先总结了不同领域有关水化膜厚度的研究成果,确定不同水溶液环境中水化膜厚度的范围在0200nm,并在此基础上,模拟计算了水化膜厚度对不同粒径球体多孔介质渗透性的影响。为验证模拟结果,试验选用平均粒径分别为8.86(S1)和1.67μm(S2)的2种玻璃微珠进行渗透试验,利用变水头渗透仪,测定不同浓度NaCl和CaCl2溶液在S1和S2样品中的渗透系数。试验结果表明,水化膜对多孔介质渗透性影响显著,在水化膜厚度为75.479.4nm的淡水环境中,S1样品的渗透系数为(12.0712.61)×10-8 m/s,而S2样品的渗透系数仅为(2.052.28)×10-8 m/s;水化膜厚度的变化对渗透性也有显著影响,5%NaCl溶液中,水化膜厚度被压缩至60.6nm,从而导致S1样品的渗透系数由12.07×10-8 m/s升高至13.15×10-8 m/s,S2样品的渗透系数则由2.28×10-8 m/s升高至3.91×10-8 m/s;5%CaCl2溶液中,水化膜厚度被压缩至32.4nm,从而导致S1样品的渗透系数由12.61×10-8 m/s升高至15.55×10-8 m/s,S2样品的渗透系数则由2.05×10-8 m/s升高至8.86×10-8 m/s。

• 单位
  环境基准与风险评估国家重点实验室; 中国环境科学研究院; 国家海洋局第一海洋研究所; 中国海洋大学