粘土环境岩土工程特性对填埋场衬垫防渗标准的影响

采用溶质运移的一维迁移模型,研究了粘土环境岩土工程特性对填埋场衬垫防渗标准的影响,对目前采用的填埋场粘土类衬垫防渗设计标准及其有效性进行了多参数组合的计算分析;此外,还比较了粘土衬垫与复合衬垫对污染物离子的防渗阻隔性能,对土工膜在衬垫中的作用进行分析;研究表明,应针对不同地区的情况(干旱少雨或多雨等)考虑衬垫的形式。与其他因素相比,粘土的渗透系数对衬垫层渗漏影响最大,以水力渗透系数作为填埋场粘土衬垫的设计标准是可行的,但离子扩散系数的影响也不可忽略;而增强粘土的活性,提高粘土吸附离子的性能,则可延长离子通过衬垫的击穿时间;与单纯的粘土衬垫相比,复合衬垫对离子具有更好的阻隔性能,故在南方多雨地区宜采用复合衬垫;而用污染物的渗漏总量作为填埋场衬垫的设计标准比击穿时间更合理。     

对“混合粉质粘土和疏浚土填埋场防渗垫层的环境土工特性研究”讨论的答复

(1)关于扩散系数的定义当前国际岩土工程界普遍采用的“扩散系数”是不包含阻滞因子Rd的[1]。但如何获得不包含阻滞因子Rd的“扩散系数”一直是个难题。文献[2]第476页已讲明,只有在满足吸附反应是可逆的,并适合探讨文中公式(1)、(2)的条件下,才能将“表观扩散系数”和“扩散系数”区分开。疏浚土中有机质含有络合基,与金属离子形成络合物后,以离子吸附的形式表现出来,在中性条件下产生沉淀,即在中性条件下具有不可逆性。因此在本试验条件下采用包含阻滞因子Rd项的“表观扩散系数”具有合理性。原文旨从工程应用的角度出发,利用疏浚土中有机质的强吸附性能,研究粉质粘土掺入疏浚土后环境土工特性的提高,“表观扩     

考虑气固耦合填埋场沉降数学模型

为研究城市生活垃圾填埋场孔隙气压对沉降的影响程度，把填埋场简化为非稳定单向气体渗流场，采用Gibson和Lo一维压缩模型及U．S．EPA Landgem产气方程，结合达西定律、气体状态方程、有效应力原理和多孔介质流体动力学理论，建立了考虑气固耦合的填埋场沉降计算模型。填埋场的沉降按封场前和封场后2个阶段分别计算，封场前填埋场接受垃圾，堆填压力增加，而封场后的堆填压力保持不变。运用差分法求解的结果表明，填埋场垃圾体内孔隙气压与深度、时间和透气率等因素有关。封场前，气压随深度和时间的增加而增加：封场后，气压随时间逐渐消散。高透气率的填埋场有较高的气体消散速率。封场前气压的增加减小了填埋场沉降速率，从而导致填埋场的容量减少。提出在填埋场沉降计算和边坡稳定分析时考虑气压影响的必要性。     

疏浚土作为填埋场粘土垫层防渗材料的研究

基于填埋场粘土类防渗垫层的3个关键因素:渗透性、强度、吸附性,对混合土(疏浚土和粉质粘土)与原粉质粘土做了大量对比试验。结果表明,在最优含水量时,前者的渗透系数低于后者,且随疏浚土掺入量增加而降低;前者的不固结不排水抗剪强度高于后者,且随疏浚土掺入量增加而增加;前者对Cu2 ,Zn2 的吸附能力远高于后者,在高浓度时对K 的吸附能力也较后者强,且随疏浚土掺入量增加有所增强。     

城市固体废弃物的动力特性及参数确定

参照杭州天子岭填埋场城市固体废弃物(MSW)主要成分,人工配制固体废弃物试样,利用中型动三轴试验仪研究其在较大应变范围内MSW的动力特性。由于MSW的高压缩性,初始孔隙比不同对试样的动力特性影响不大。建议了归一化动剪切模量和阻尼比与动剪应变依赖关系的取值范围和平均值曲线,并将其与不同塑性指数黏土的动力特性进行对比,可以发现MSW材料剪切模量衰减和阻尼比曲线较好的呈现出中塑性黏土的特征。最后,对城市固体废弃物的动剪切模量Gd和阻尼比D随动剪应变dγ的变化曲线进行了拟合,并给出了拟合公式的参数取值。     

无纺织物单向拉伸孔径变化试验与理论预测对比分析

无纺织物作为反滤材料,常处于单向受拉工作状态。单向拉伸引起无纺织物孔径变化,易导致反滤工程失效。通过控制织物应变的干筛试验,定量测试了无侧限单向拉应变逐级增大的过程中,两种不同厚度短纤针刺无纺织物的孔径分布曲线变化。采用干筛试验结果,对现有两种体系的单向应变下无纺织物孔径预测理论解进行验证:一类是佘巍等效孔径O95理论解,一类是Rawal孔径分布曲线理论解。通过对比两种理论解对各级拉应变下的O95值预测,归纳二者的预测误差规律,从理论假设出发分析误差原因。同时采用前人图像法测得的热粘无纺织物O95变化验证两类理论解。两种理论解均能较好地预测无侧限单向拉应变下无纺织物O95的变化规律。O95随单向拉应变呈近似线性减小的规律。对于O95变化斜率的预测,佘巍解较准确,Rawal解偏大。对于O95数值预测可结合两类理论解给出变化范围。     

双尺度渐进展开计算黏土渗透率影响因素研究

在岩土工程中,可采用双尺度渐进展开法反演计算土体渗透率,其表征单元体(REV)的选取直接影响计算的准确度。以海洋黏土渗透率为例,对REV颗粒形状、排列方式、建模维度以及对土体实际性状代表性等因素进行对比分析。通过4种正多边形模型对比、圆形颗粒正对排布与交错排布对比、3D与2D模型对比,计算结果均与实测值存在较大偏差,而各对比模型彼此间差别不大,说明颗粒形状、排列方式与模型维度对计算准确度影响甚微。而在考虑黏土颗粒多呈扁平状,以及颗粒表面存在强结合水膜的情况下,采用椭圆颗粒结合水膜单元模型(E-W模型),其计算准确度大大提高,并且能够在孔隙比较小时减小结合水膜带来的计算误差,说明REV能否充分表示土体实际几何和物理特性是计算准确度的主要影响因素。E-W模型对高岭土与伊利土渗透率的计算同样有较高的准确度,因此可将其用作双尺度渐进展开法对黏土渗透率的计算REV模型。     

富水地层中重叠隧道施工引起土体变形研究

重叠隧道施工易产生隧道结构不稳定和地层变形等问题。重叠隧道富水地层施工时,土层开挖应力释放和地下水渗流共同作用使得地层和隧道变形问题显得更加突出,增加了施工难度。以深圳地铁5号线重叠隧道为背景,采用数值方法研究了开挖应力释放和渗流作用在重叠隧道施工不同阶段对隧道结构和土层变形的影响,得到富水地层重叠隧道施工土层变形规律,同时提出了控制地层变形措施。重叠隧道下洞施工时,采用设置超前注浆支护能有效控制开挖应力释放引起拱顶沉降,开挖完成后隧道拱顶在渗流作用下沉降稳定,而隧道上覆土层因失水固结产生较大工后沉降,同时地表沉降槽深度和半径在渗流作用下不断增大;为避免下洞隧道在渗流作用引起上洞隧道整体沉降,上洞在下洞施工引起土体变形稳定后进行施工。上洞开挖应力释放引起较大地层沉降,开挖应力释放引起较大地层沉降,渗流因素引起地层工后变形较小,地表沉降槽深度迅速增大而影响半径保持稳定。     

Pb(II)、Cu(II)、Cd(II)在黄土上二元竞争吸附特性研究

铅、铜、镉是3种具有代表性的重金属污染物,可用于模拟多重离子复合污染情况。研究了离子浓度、土水比等因素对3种元素在黄土上二元竞争吸附特性的影响。等温吸附模型Langmuir、Freundlich和D-R模型都能在一定程度上解释Pb(II)-Cu(II)、Pb(II)-Cd(II)、Cu(II)-Cd(II)在黄土上的竞争吸附性能。黄土对Pb(II)、Cu(II)、Cd(II)的选择顺序为Pb(II)>Cu(II)>Cd(II)。相比单一吸附,黄土对每种离子的吸附容量均有不同程度的下降。溶液的初始浓度越大,3种离子在单位黄土上的最大吸附量也随之增大,吸附效率随之降低;适当增大土水比可提高离子的去除效率。试验结果为黄土作为防污屏障和污水处理材料提供了依据。     

不同填土管涵土压力模型试验和数值模拟研究

管涵土压力作为管涵结构设计中的主要恒定荷载,其作用模式的确定是研究的重点。通过开展三种不同填土工况(碎石、粉土、黏土)下的管土相互作用足尺物理模型试验,得到不同填土工况下马蹄形管涵土压力的作用模式,并对比填土类型对管涵土压力的影响。结果表明:试验条件下,粉土工况的管顶土压力集中效应表现最强,黏土工况最弱,碎石工况介于中间。同时采取有限元软件对模型试验进行模拟分析,与试验结果较为吻合,从而为管涵土压力的进一步研究提供科学依据。