大连地区淤泥高温固结处理技术研究

摘要

我国的地貌形态多样，有很多的河滩、湖滩以及海岸线，这样的地貌条件使得这些地区形成了大范围的淤泥或淤泥质土地层。由于近年来工业的发展，河流、湖泊以及海滩内被排放了大量的污染物并造成了严重的水污染，因此淤泥的质量也逐渐下降，逐渐演变成为了一种污染物。淤泥由于其本身的高压缩性以及较强的流变性会造成在淤泥地质上施工中的断桩、桩基偏位等问题，甚至在完工后会造成地基下沉路面下沉等问题。淤泥对施工、环境以及工程的安全方面均有危害，因此当在淤泥地层施工时应针对淤泥地层采取有效、合理并且环保的处理方法。
　　本文基于淤泥烧结砖的烧结原理，用高温对于淤泥本身性质的改变来尝试改善局部淤泥地层的承载力。本文所研究的淤泥地基处理方法可以归纳为用高温加热管插入淤泥当中并通过热传导（主要方式）和热辐射（次要方式）的方式使淤泥升温从而提升淤泥工作性能。本文通过试验、函数拟合以及建立等温面模型等方法对淤泥高温固结技术提供了一定的试验数据和理论根据。本文主要研究内容如下:
　　(1)对大连东港地区地基土进行采样，并测定了土样的有机质含量含水率、干密度及孔隙比，确定试验用土为淤泥。
　　(2)对采集的淤泥土样进行大体积淤泥高温固结试验。通过室内土工试验模拟现场情况，记录并分析淤泥中各个采集数据点的温度数据。
　　(3)对大体积淤泥高温固结试验的土体进行采样，对所采集的固结样品进行单轴抗压试验，总结出固结土体的强度变化规律。通过室内无机化学试验对单位淤泥产生的硫化氢气体进行量化，并提出硫化氢气体的处理方法。
　　(4)对淤泥进行导热系数测定试验。应用试验测得的导热系数制作大体积淤泥高温固结试验的COMSOL热学试验模型。通过改变热学试验模型中的某些条件重塑模型对现场的条件进行模拟，得到相对具有指导意义的现场热源分布方式。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 选题意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 淤泥固化的相关问题研究

1．2．2 淤泥高温烧结的相关问题研究

1．3 本文主要研究内容

1．3．1 研究思路

1．3．2 研究内容

1．3．3 研究目的

第2章 淤泥物理性质研究

2．1 引言

2．2 试验目的

2．3 淤泥有机质含量试验

2．4 含水量试验

2．5 界限含水量试验

2．6 孔隙比试验

2．6．1 密度试验

2．6．2 土粒比重试验

2．6．3 孔隙比计算

2．7 小结

第3章 淤泥高温固结模拟试验及分析

3．1 引言

3．2 大体积淤泥高温固结试验

3．2．1 试验材料

3．2．2 试验设备

3．2．3 试验台说明

3．2．4 试验设计

3．2．5 试验结果

3．3 试验结果分析

3．3．1 试验数据整理

3．3．2 淤泥升温过程中固结温度范围变化规律分析

3．4 小结

第4章 淤泥高温固结抗压强度变化规律

4．1 引言

4．2 抗压强度试件取样试验

4．2．1 取样设备

4．2．2 取样设计

4．2．3 取样结果

4．2．4 试件修复

4．3 单轴抗压强度测试试验

4．3．1 试件准备

4．3．2 试验设备

4．4 试验结果分析

4．4．1 试验数据整理

4．4．2 高温淤泥固结试验淤泥抗压强度分布规律

4．5 小结

第5章 淤泥高温固结等温面模拟

5．1 引言

5．2 试件导热系数测定试验

5．2．1 试件制备

5．2．2 试验设备

5．2．3 试验数据整理

5．3 COMSOL等温面模型

5．3．1 模型参数

5．3．2 COMSOL等温面模拟(试验组)

5．3．3 COMSOL等温面模拟(现场单热源组)

5．3．4 COMSOL等温面模拟(现场多热源组)

5．3．5 COMSOL模拟结果分析

5．4 小结

第6章 淤泥固结技术污染气体处理

6．1 引言

6．2 碘量法试验原理

6．3 硫化氢气体判定检测及淤泥定量预试验

6．3．1 试验材料

6．3．2 试验器材

6．3．3 硫化氢判定试验试验步骤

6．3．4 硫化氢判定试验试验结论

6．3．5 硫化氢定量试验预试验试验步骤

6．3．6 硫化氢定量试验预试验试验分析及结论

6．4 硫化氢排放量定量试验

6．4．1 试验材料

6．4．2 试验器材

6．4．3 试验步骤

6．4．4 试验结果

6．5 硫化氢气体处理方案

第7章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢