水力冲挖淤泥框架真空预压法脱水试验研究

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城市黑臭水体的治理是现阶段城市建设中亟需解决的一项重要问题。水力冲挖法是一种常用的方法河道淤泥疏浚方式,但产生的疏浚淤泥含水率极高,如何实现快速高效脱水是当前的难点,开展相关研究具有十分重要的意义。
  本文依托安徽省阜阳市城区水系综合整治(含黑臭水体治理)工程项目,针对水力冲挖疏浚方式产生的高含水率淤泥开展脱水试验研究。基于真空预压法,进行了水力冲挖淤泥模型试验,探讨了真空预压法的淤泥脱水规律及其影响因素。论文的主要研究工作及成果如下:
  (1)开展了现场自然晾晒法脱水试验,结果表明:自然凉晒法可降低疏浚淤泥的含水率,但只适用于少量淤泥的处理,且要有足够的场地,同时受天气的影响也很大。自然晾晒法脱水时长达半年以上,且仅对表面淤泥有一定效果,表面以下仍为流质状淤泥。淤泥表面植被的生长导致部分表面覆盖,对自然晾晒的脱水效果影响极大。
  (2)进行了真空预压法脱水试验,结果表明:对高含水率淤泥具有一定的淤泥脱水效果,但仍存在排水板表面淤堵、真空度难以保持等问题。淤泥初始排水速率极大,随后迅速降低并保持稳定直至零。淤泥排水量先期迅速增加而后逐步变缓。体积初期变化缓慢,而后快速降低并归于稳定,淤泥体积小幅缩减达。塑料排水板对其增加分布范围内淤泥的剪切强度的增加及含水率的降低效果明显,随着淤泥深度的增加,淤泥的剪切强度逐渐增大,含水率逐渐降低。
  (3)利用自行研制的框架真空预压法,开展了水力冲挖淤泥脱水试验。结果表明:框架结构内滤管间距越小,初始排水速率越大,排水量随之增加,但排水速率的变化受滤管间距影响不大;尺寸的增大使初始排水速率成倍增长,且脱水过程所需增加的时间并不多;堆载的施加能有效提高淤泥的初始排水速率,但排水速率降低的更快,排水量可随荷载逐渐增加;联合电渗时,初始排水速率得到极大提高,但最终排水量有所降低。淤泥的体积可大幅缩减,且滤管间距越小,淤泥的体积缩减幅度越大;尺寸的增大亦使体积缩减幅度大幅增加;与堆载预压或电渗联合可更大幅度地缩减淤泥体积。框架结构内部淤泥的剪切强度高于外部,且随深度逐渐增大。剪切强度随滤管间距的减小而增大,随着模型尺寸的增加而成比例地减小。联合堆载和电渗使剪切强度明显增大。而淤泥的剪切强度越大,含水率越低。
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