基于电-化学耦合软黏土电渗试验离子迁移数值模拟

摘要

基于饱和土体和电化学理论,由于软黏土体结构和土体孔隙溶液对土体中离子迁移有着重要的影响,故建立软黏土电渗过程中离子迁移多场耦合数学模型。本文采用ComsolMultiphysics有限元软件用电化学模块和化学物质传递模块两者进行耦合,通过Nernst-Planck-poisson方程建立模型,对土体孔隙溶液中离子在电渗过程中的迁移开展了数值模拟。研究结果表明:阳极附近离子浓度偏低,尤其是阳电极中部离子浓度最低。越靠近阴极,离子浓度越高;离子迁移速率在阳极和阴极的中间达到峰值。当离阴极越近,离子迁移速率越低,在阴极处达到低谷;孔隙水的排水速率在离阳极近的地方,排水速度缓慢。在阴极附近,孔隙水排水速率较快。