多孔介质渗流过程中胶体颗粒迁移-沉积和堵塞现象在自然界和工程应用中极为常见，是地下水回灌、核废料处置以及污染场地修复研究领域的基础课题。胶体颗粒迁移机理很复杂，是一种特殊的多尺度问题，并涉及颗粒与介质表面、流体互相耦合理论。本文采用理论分析、数值模拟和实验结合的方法，按照升尺度的思路进行了系统性的研究。首先改进了单孔隙模型，提出了轴对称模型中颗粒沉积率的计算方法，揭示了胶体颗粒布朗扩散、尺寸拦截和重力沉积的基本机制。在此基础上，开发了沿程堆叠结构的多孔隙模型，根据质量守恒定律推导了胶体颗粒沉积速率系数的计算公式，基于已有理论和大量实验数据进行了验证，证明了新开发的升尺度模型提高了预测精度。最后采用多孔介质的薄片结构模型进行了试验和数值模拟，研究了胶体颗粒堵塞对多孔介质的宏观特征参数如孔隙率、渗透率的影响，发现了胶体颗粒无堵塞、深层堵塞和滤饼堵塞三种模式，采用幂律函数、经验损伤函数和改进的Kozeny-Carman公式对渗透率-孔隙率关系进行了探讨，揭示了渗透率下降过程中存在的突变点与颗粒堵塞从局部到全局发展过程的内在联系。上述研究从单孔隙、多孔隙结构模型到REV尺度的研究，有助于深入理解胶体颗粒迁移-沉积-堵塞的基本规律并提供准确的预测方法，为岩土介质渗流分析与控制、水工建筑物内部颗粒堵塞和侵蚀以及环境中微纳米颗粒物质迁移等能源和环境工程提供参考。
 

胶体颗粒,多孔介质,数值模拟,孔隙尺度