粘性土弱透水层固结释水机理研究

摘要

本文通过室内试验，研究饱和软粘土在不同荷载条件下渗透性的变化规律，通过试验成果分析和渗流理论建立能够描述粘性土在荷载作用下渗透以及变形特性的经验关系，以及在现有的地下水开采条件下上层咸水的越流是否会对下层含水层的水质产生影响，来确定滨海地区的粘性土弱透水层和地下咸水越流之间的相互关系，主要结论为: (1)粘性土压缩主要分为两个阶段即塑性变形和粘滞压缩变形（蠕变）。粘滞压缩变形一直进行，这一阶段的压缩量达到总变形量的10％～25％。 (2)粘性土样品随着深度的增加，其压缩变形量呈逐渐减少的趋势，越深的土样变形量越趋于稳定。深度的增加，土样逐渐变密实，其压缩变形量逐渐减小。粘性土样在相同应力作用下，发生应变相对稳定，这也表征了粘性土压密导致的地面沉降发展的特点。 (3)在给原状土施加稳定压强后，先产生形变，后开始释水，两者不同步，存在一定的时间差。粘性土样的压缩变形量与释水量随饱和度的升高而减小。变形初期不会发生释水，随着观测序列的延长，部分非结合水释出。压缩变形第二阶段孔隙水压力逐渐消散，有效应力相应增高，孔隙瞬间被压缩，释出结合水，但结合水的释出是十分困难的，所以后期的变形量变化也较小。在快速形变阶段，释出非结合水，但含量少;在粘滞压缩变形阶段，释出结合水。 (4)渗透系数随渗透压力影响不大，不同的渗透压力下所测得的渗透系数的差别并不明显。在自然状态下，深层粘性土随着埋深的增加，自然荷载加大，固结程度相应增加。在相同时间段内，随着地下粘性固结程度越大，地下含水层的越流水量越小。 (5)在自然状态下，粘性弱透水层固结程度过高，粘性土的土粒排列密集相互挤压，有少部分粘性土孔隙中的重力水和弱结合水会随着渗透溶解在流出液当中，而包裹在土粒周围的结合水则很难被析出。此时发生越流时，析出的离子浓度较低。 (6)由于粘土颗粒表面阳离子是水化阳离子，阳离子所吸附的水分子阻碍着阳离子的聚集。同理，弱结合水中的阴离子吸附的水分子也阻碍着阴离子的聚集。实验证明天津滨海地区的粘性土主要吸附的是阳离子，且粘性土对二价离子的截留效果要大于一价离子，截留效果Ca2+＞Mg2+＞Na+＞Cl-。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1研究背景及意义

1．1．1研究背景

1．1．2研究意义

1．2研究现状

1．2．1粘性弱透水层固结释水的研究

1．2．2地下水越流过程中的溶质迁移

1．3研究内容

1．4研究方法与技术路线

1．4．1研究方法

1．4．2基本理论和方法

1．4．3技术路线

1．5论文特色和创新点

2咸水水质特征

2．1研究背景

2．1．1地理位置

2．1．2地形地貌

2．1．3地层

2．2研究目的

2．3区域水文地质概况

2．4研究方法

2．4．1水文钻探成井

2．4．2地下水水质分析

2．5水质分析结果

2．5．1各地区地下水的水化学特征

2．5．2天津市地下水的水化学特征

2．5．3各地区地下水水质评价

2．5．4天津地下水的质量评价

3粘性土弱透水层固结释水机理研究

3．1研究目的

3．2试验样品与方法

3．2．1试验样品采集

3．2．2原状土的理化性质

3．2．3实验装置

3．2．4粘性土压缩试验

3．2．5渗透试验

3．3本章小结

4固结条件下粘性土弱透水层对咸水越流的反渗透研究

4．1研究目的

4．2研究方法和试验步骤

4．3蒸馏水等梯度固结释水实验结果

4．4天然咸水等梯度固结释水实验结果

4．4．1截留效果研究

4．5本章小结

5．1结论

5．2建议

6展望

6．1论文不足之处

参考文献

8攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢