悬浮颗粒在饱和多孔介质中迁移与沉积特性的研究成为环境岩土工程领域研究的热点课题。这些研究在诸如地下水污染物迁移和扩散、地下水回灌、反滤层设计、石油开采、核废料处置和注浆加固等领域有重要的学术意义和应用价值。本文以稳态条件下颗粒迁移的对流弥散方程为基础,推导了非稳态均匀流条件下颗粒的对流弥散方程,得到了非稳态均匀流条件下颗粒在两种不同边界条件下对流弥散方程解析解。其次,通过室内土柱试验研究了孔隙结构、渗流速度、重力、颗粒尺寸分布等对颗粒迁移和沉积特性的影响规律和作用机制。另一方面,研制了可开展不同温度下颗粒渗透迁移的温控土柱渗透试验装置,并利用该装置进行了不同温度下颗粒穿透试验,揭示了温度对颗粒在饱和多孔介质中迁移和沉积的影响机制。最后,以聚丙烯酰胺颗粒为例,研究了其改性水泥土的强度和吸附重金属Pb2+的特性及聚丙烯酰胺对Pb2+在固化水泥土中的淋滤渗透特性的影响规律。主要的研究内容包括:(1)以稳态条件下颗粒迁移的对流弥散方程为基础,推导了非稳态均匀流条件下饱和多孔介质中颗粒迁移的对流弥散方程,得到了两种不同边界条件下的解析解,并且对解析解中各种迁移参数进行了讨论。对不同情况的解析解的分析可知,随着时间、沉积系数或者迁移距离增大,颗粒的浓度峰值逐渐减小。(2)对于大小和形状一定的颗粒来说,通过测试颗粒浊度来反映其浓度的变化能取得较好的结果。通过开展颗粒和示踪剂在两种不同孔隙结构多孔介质(玻璃球和石英砂)中和5种不同渗流速度下迁移的土柱渗透试验,基于一阶沉积动力学颗粒的对流弥散方程的解析解得到了颗粒及示踪剂的迁移参数,给出了孔隙结构和渗流速度对颗粒在饱和多孔介质中迁移规律影响的内在机制,揭示了颗粒在两种介质中加速效应的物理机制,表明颗粒在两种介质中加速效应均存在一个临界渗流速度,大于该流速时颗粒运移要快于示踪剂,并且两种介质中相应的临界流速不同。(3)开展了 4种不同粒径分布的颗粒(其中一种由另外三种按等体积混杂得到)在5种渗流速度和两种滲流方向(垂直向下与垂直向上)的室内土柱试验,探究了颗粒粒径、尺寸分布及重力对颗粒在饱和多孔介质中的迁移规律。证实了颗粒的穿透曲线可以很好的用考虑弥散作用修正后的对流弥散方程解析解描述拟合;给出了颗粒粒径、尺寸分布、渗流速度对颗粒出流浓度的影响规律和机理,探究了重力对颗粒出流浓度、运移参数的影响作用;研究了颗粒弥散系数与孔隙水流速的关系,给出了颗粒弥散度与中位粒径关系的经验公式。(4)利用自行研制的可开展不同温度下颗粒渗透迁移的温控土柱渗透试验装置,对水源热泵回灌过程中起主导因素的大于1Oμm的范围较广的6种不同中位粒径颗粒进行了 4种不同温度和3种不同渗流速度下的土柱渗流试验。同时探讨了不同温度下颗粒与示踪剂的迁移规律的差异性;得到了温度对饱和多孔介质中颗粒迁移和沉积的影响规律和作用机制;分析了温度对颗粒加速效应的影响机理;基于理论解析解得到运移参数,揭示了温度与各运移参数的内在关系,并给出了温度与运移参数关系的经验公式。此外,探讨了测量条件不同(温度,静置时间)对硅粉颗粒浊度和荧光素钠的荧光值测量的影响。(5)以一种典型的颗粒聚丙烯酰胺为例,探究了其改性水泥土的强度特性,开展了聚丙烯酰胺颗粒固化水泥土对重金属Pb2+的吸附机理和淋滤穿透特性,揭示了温度对聚丙烯酰胺固化水泥土中Pb2+迁移的规律,结果表明聚丙烯酰胺水泥土对铅离子的等温吸附符合Freundlich吸附模型,聚丙烯酰胺(PAM)的掺入可以改变铅离子在水泥土吸附柱中的迁移规律。