论文部分内容阅读
粘土由于其较低的渗透性常作为各类堆场的有效防污屏障,对渗液中污染物的渗漏具有极强的阻滞作用,在工程中得到了广泛应用。渗透特性是表征粘土衬垫层防渗能力及防污性能的关键控制因素,渗透系数的正确选择对堆场安全性评估及保证垫层防污效果具有极其重要的意义。以人工配置的污染溶液作为渗透液,采用三联式柔性壁渗透仪在室内开展了渗透试验,考虑了固结压力、渗液浓度及离子类型对饱和粘性土渗透性的影响,通过扫描电子显微镜观察土样受溶液侵蚀前后的结构变化,并采用Geo-studio数值分析软件针对不同的工况进行了模拟。主要研究工作和成果如下: (1)重塑土样及渗透溶液的制备。对三种制备重塑污染土样的方法进行了对比分析,包括人工拌和——击实法、击实——浸泡法和固结——渗透淋滤法,并结合工程现场实际情况选择固结——渗透淋滤法开展试验。将渗液中普遍存在的Cu2+、Cr3+和Mn2+作为渗透试验侵蚀离子,其化合物与无气纯净水的不同配比制得渗透溶液。 (2)渗液中单一组分Cu2+存在情况下,CuCl2溶液浓度保持恒定时,渗透液无论采用纯净水还是CuCl2溶液,土体渗透系数均随着施加围压的增大而减小。施加围压相同而渗透液浓度不同的情况下,土体渗透系数随着CuCl2溶液浓度的增加先急剧减小随后则逐渐增大。微观结构分析结果表明,CuCl2溶液作为渗透液时土体渗透系数与纯净水渗透存在差异的主要原因是重金属Cu2+改变了粘土的内部结构,影响了粘土的孔隙大小,从而造成了宏观渗透性的差异。 (3)渗液中多组分Cu2+和Cr3+、Cu2+和Mn2+共同存在情况下,试验结果表明,对可溶性Cu2+和Cr3+、Cu2+和Mn2+混合溶液侵蚀后的粘性土,其渗透性均随着掺入离子浓度比例的增大而逐渐增强,减弱了粘土衬垫层作为工程水力屏障服役的能力,并对粘土层的渗透性起到了劣化作用。 (4)将渗透试验结果应用于污染物运移模型中,利用Geo-studio软件针对不同工况进行了数值模拟,进一步观察了不同工况下对流扩散等势线和污染物粒子运移路径的差别,并对污染物质的运移距离和扩散趋势进行了分析和预测。