粉质粘土混合疏浚土的长期性能研究

摘要

垃圾填埋场衬垫系统需要有较好的密闭性，较高的离子吸附性，有一定的抗压强度和抗干裂能力等。粉质粘土混合疏浚土不仅能够较好地结合两者的优点(粉质粘土压实性较好并具有一定的抗剪强度，疏浚土具有高吸附能力和低透水性等优点)，还可以缓解优质粘土资源有限，消纳待处理的大量疏浚土并使其变废为宝，可谓一举多得。衬垫系统要求长期稳定地发挥防渗堵漏和截污功能，在设计使用期限内(10-30年)和封场后长期的埋置过程(可能长达数百年)能够较好地发挥功效，所以很有必要对粘土衬垫长期性能开展研究。本文基于粘土垫层长期性能所关心的几个主要因素：渗透性、强度、吸附性等，在干湿循环、冻融循环以及反复淋滤条件下，研究了粉质粘土和混合土的长期性能。主要做了以下几方面工作： 1、针对干湿循环作用会导致粘土材料的开裂问题，本文分别对经历了0次、5次、10次、20次干湿循环次数下的粉质粘土及混合土基本物理力学特性做了研究。渗透试验结果表明，两者的渗透系数均随循环次数增大而增大。20次循环后，粉质粘土的渗透系数达到3.21×10-7cm/s，不符合规范要求k≤1×10-7cm/s，而25％混合土(即粉质粘土混合25％疏浚土)仍然在规范范围之内，为8.61×1-8cm/s。直剪试验结果表明，粉质粘土及混合土抗剪强度均随循环次数增大而减小，粘聚力下降较多(约下降70％)，而摩擦角基本不变，多次循环后25％混合土强度指标要较天然土高。 2、针对温度变化的反复作用对土的性质会产生较大影响，分别对经历了0次、5次、10次、20次冻融循环作用下混合土渗透性、强度指标做了测试，并与粉质粘土做对比。结果显示，随着循环次数的增加，渗透系数不断增大，20次冻融循环后渗透系数大约增大一个数量级。其剪切强度两种土均随冻融次数的增多而降低，其中多次循环后摩擦角基本不变，而粘聚力有进一步降低趋势，20次冻融循环后25％混合土两个强度指标均高于天然土。 3、本文对土样多次干湿循环、冻融循环作用下的性质变化进行了理论分析。认为这两种作用均会导致粘土材料的累积性破坏，产生一定的裂隙，引起强度降低和渗透系数的增大。而混合土在防干裂性能上，在降低反复冻融影响上较天然土有优势。究其原因可以认为是由于疏浚土中有机质的胶结作用，使细颗粒的疏浚土和较粗颗粒的粉质粘土咬合在一起，故其结构破坏比天然粉质粘土要难。 4、本文研究了在离子吸附条件下，粘土材料的物理力学特性及微观结构的变化。结果发现吸附离子会导致土体强度和渗透系数的增大。用SEM电镜拍摄了吸附离子前后土体的微观结构，图片表明，吸附离子后土的结构发生凝聚，并形成较大较深的孔隙，这与吸附离子后强度提高，渗透系数增大的实验结果是相一致的。 5、本文也研究了粘土材料在反复淋滤作用下基本物理力学特性的变化。结果表明，反复淋滤作用下，天然土和混合土渗透性均有所上升，4次淋滤后，天然土的渗透系数不再满足规范要求，25％混合土上升幅度较小，仍然满足规范要求。在强度影响上，两者摩擦角基本不变，而随着淋滤次数的增加，粘聚力有一定程度的下降，但很明显，粉质粘土下降幅度较混合土大。 本文通过上述一系列试验研究表明，粉质粘土中添加25％疏浚土后可以大幅提高长期土工性能和环境土工性能。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第一章绪论

第二章干湿循环对土的物理力学特性的影响

第三章冻融作用对土的物理力学特性的影响

第四章土的离子吸附和淋滤特性及微观结构

4.1引言

4.2土壤性质及双电层对土体的影响机理

4.3吸附性测定方法及现有部分研究成果

4.4吸附离子后混合土土物理力学特性研究

4.5扫描电子显微镜(SEM)试验研究

4.6淋滤作用对渗透性的影响

4.7反复淋滤对强度的影响

4.8小节

第五章结论与展望

参考文献

发表论文情况