固化有机质淤泥试验研究

淤泥固化技术是淤泥资源化的一个重要方法。当采用水泥基材料对有机质淤泥固化处理时,淤泥中的有机质严重影响了淤泥固化的效果。对此,笔者进行了固化有机质淤泥的试验研究,在分析有机质对淤泥固化效果影响机理的基础上,掺加不同外加剂改善有机质淤泥的固化效果,试验结果发现,碱性剂的加入会导致有机质的溶解,削弱淤泥的固化效果,粉煤灰的加入削弱了有机质对水泥水化的阻碍作用,有效提高了固化体的强度,采用水泥一粉煤灰一硫酸钠复合固化材料大幅度提高了固化淤泥的短期强度和长期强度,粉煤灰的加入提供了大量的钙离子,其掺量越大,固化淤泥无侧限强度后期增长率越大。     

淤泥固化处理中有机物成分的影响

针对有机质对疏浚淤泥固化处理效果产生的影响,研究有机质的主要成分腐殖酸对水泥固化的影响。研究表明,腐殖酸对水泥的水化具有抑制作用,腐殖酸含量对淤泥固化土的无侧限抗压强度和破坏应变的影响存在一个极限含量（3.62 %）,超过这一极限含量,随腐殖酸含量的增加固化土的强度和破坏应变几乎不再变化。同时,研究结果表明,随着腐殖酸含量的增加,固化土塑性增强。     

碱溶液预降解淤泥有机质的效果与机制讨论

淤泥富含大量有机质,受微生物作用,有机质会逐步分解出腐殖酸;同时,腐殖酸又会影响有机质降解,进而影响淤泥固化效果。为此,通过维持恒定的碱性缓冲溶液环境（pH=9.0）,将淤泥浸泡其中,观测其有机质含量的变化过程。结果表明,碱性缓冲溶液既能加快有机质分解,也能消耗腐殖酸,使溶液保持为碱性状态;当有机质分解完成,腐殖酸也释放结束,降解过程大约持续28 d。通过掺入水泥和石灰固化淤泥,发现含有机质的固化淤泥,其强度随养护时间会先增长后衰减,但预降解有机质的固化淤泥强度不会衰减。由此说明,通过碱性缓冲溶液预降解淤泥有机质,可以提升固化土耐久性。     

城市河道淤泥特性及改良试验初探

以南京内秦淮河疏浚淤泥为例,通过土工试验、XRD和X射线荧光光谱试验等方法,研究了城市河道淤泥的物理性质、矿物成分、化学成分等特性。试验结果显示:秦淮河淤泥粘粒含量低、有机质含量极高,矿物成分主要有石英和少量粘土矿物等。为了实现淤泥的资源化处理,运用水泥、石灰无机固化材料对淤泥进行固化改良试验及改性土无侧限抗压强度试验,结果表明随着水泥掺量增加,水泥固化土由塑性破坏向脆性破坏过渡,破坏应变在1.8%~2.2%,而石灰固化土均表现为脆性破坏,且破坏应变小于水泥土,为1%左右。水泥固化土28d强度为670kPa,固化效果优于石灰,但略低于处理一般软土的固化土强度。研究结果对处置城市河道淤泥有一定参考价值。     

酸/碱溶液预降解淤泥有机质的效果与机理讨论

淤泥是一种富含有机质的特殊土。受微生物作用,其有机质会分解出腐殖酸,而腐殖酸又影响有机质降解;同时,腐殖酸还会影响淤泥固化效果。为掌握有机质的降解规律与腐殖酸的释放模式,营造3种酸/碱度的缓冲溶液环境,酸性（pH=4.0）、中性（pH=7.0）和碱性（pH=9.0）,将淤泥分别浸泡其中,观测其有机质含量和pH值的变化过程。结果发现,酸性和碱性缓冲溶液均能加快其有机质的降解速度;但只有碱性缓冲溶液能加快有机质释放腐殖酸,同时也能消耗掉腐殖酸,使溶液呈碱性;有机质分解腐殖酸呈现“释放-消耗-释放-消耗……”的交替过程;当有机质分解完成,腐殖酸也释放结束。淤泥固化土的长期强度表明,经碱溶液浸泡后,淤泥中有机质得到预先加速降解,其长期强度不会发生衰减。由此说明,通过碱性缓冲溶液预降解淤泥有机质,可以提升其固化土长期强度。     

酸/碱溶液预降解淤泥有机质的效果与机理讨论

淤泥是一种富含有机质的特殊土。受微生物作用,其有机质会分解出腐殖酸,而腐殖酸又影响有机质降解;同时,腐殖酸还会影响淤泥固化效果。为掌握有机质的降解规律与腐殖酸的释放模式,营造3种酸/碱度的缓冲溶液环境,酸性（pH=4.0）、中性（pH=7.0）和碱性（pH=9.0）,将淤泥分别浸泡其中,观测其有机质含量和pH值的变化过程。结果发现,酸性和碱性缓冲溶液均能加快其有机质的降解速度;但只有碱性缓冲溶液能加快有机质释放腐殖酸,同时也能消耗掉腐殖酸,使溶液呈碱性;有机质分解腐殖酸呈现“释放-消耗-释放-消耗……”的交替过程;当有机质分解完成,腐殖酸也释放结束。淤泥固化土的长期强度表明,经碱溶液浸泡后,淤泥中有机质得到预先加速降解,其长期强度不会发生衰减。由此说明,通过碱性缓冲溶液预降解淤泥有机质,可以提升其固化土长期强度。     

疏浚淤泥固化土的压缩特性与结构屈服应力

河道疏浚拓宽以及港口新建扩建等不可避免地产生大量疏浚淤泥,如何处置大量废弃淤泥是工程界关注的一个重要研究课题。固化方法是目前处理疏浚淤泥的常用方法,其目的是将废弃淤泥处理成土工材料加以利用。处理后的淤泥固化土作为工程建设用土必须考虑其工程力学性能。为了研究疏浚淤泥固化土的压缩性状与结构屈服应力,进行了多组不同配比下淤泥固化土的压缩试验。通过室内一维压缩试验,研究了高含水率疏浚淤泥固化土的压缩性状,探讨了固化材料掺量、初始含水率、龄期等对固化土压缩变形特性和结构屈服应力的影响。压缩试验结果表明:与许多天然沉积结构性土及水泥土类似,疏浚淤泥固化土的压缩曲线均存在一个明显的结构屈服点。当上部荷载小于结构屈服应力之前,固化土的压缩性很小; 一旦上部荷载超过结构屈服应力之后,固化土的压缩性急剧增大。分析了淤泥固化土结构屈服应力的影响因素,并将由一维压缩试验得到的结构屈服应力(Py)与由无侧限抗压试验确定的抗压强度(qu)进行了比较,给出了两者之间的定量关系。疏浚淤泥固化土在屈服前后的压缩性状差异很大,这一研究成果对工程应用很有指导意义,当上部荷载较低时,可以充分利用其屈服前的低压缩性,但应确保上部荷载不能超出其结构屈服应力,以避免固化土在缺乏预兆的情况下发生突然破坏。     

生石灰固化温州淤泥的物理力学性质研究

为替代温州地下开挖淤泥的填埋处理模式,探究生石灰对温州淤泥的固化效果,并为工程上采用生石灰对温州淤泥的固化提供直接的参考数据,在室内展开对温州淤泥的固化研究,主要探究生石灰对淤泥各项物性指标的影响;并在现场对温州淤泥进行固化研究,采用单桥静力触探试验和平板荷载试验检测固化淤泥承载力。室内试验表明,生石灰的添加对温州淤泥的多项物性指标产生影响,淤泥的工程、力学性质得到改善,当生石灰掺量为4%,固化淤泥的无侧限抗压强度可达116 kPa。现场静力触探试验表明,生石灰对温州淤泥固化效果明显,当生石灰掺量为1%～5%时,固化淤泥的比贯入阻力平均值为0.439～0.773 MPa;通过现场平板荷载试验可知,生石灰掺量为1%～5%时,固化淤泥的承载力特征值为126～330 kPa。工程上采用生石灰固化温州淤泥,其承载力特征值可通过本研究的线性方程进行预测。     

固化淤泥压缩特性的试验研究

淤泥固化技术在国内已经进入到工程应用阶段,明确固化淤泥的压缩特性对于指导淤泥固化工程的设计具有重要意义。通过单因素试验方案对不同初始含水率、不同水泥添加量、不同养护龄期的固化淤泥的压缩特性进行了研究。结果发现,固化淤泥压缩特性的最大特点是存在固结屈服应力,当荷载小于固结屈服应力时固化淤泥的压缩性非常小,而固化淤泥屈服之后的压缩性是屈服前压缩性的20倍以上,并且远大于未处理淤泥的压缩特性。淤泥本身是高压缩性的土,固化处理以后变为中等压缩性和低压缩性的土体。固化淤泥的固结屈服应力随水泥量增加线性增大,龄期越长、含水率越低固结屈服应力越大。固化淤泥的这种在固结屈服应力处发生突变的压缩特性和天然沉积结构性土类似,可以用双对数压缩模式来表示固化淤泥的这种压缩特性。     

用固化剂GX08加固杭州海湖相软土的强度特性研究

为了验证固化剂GX08加固杭州海湖相软土的效果及考察有机质对水泥固化的不利影响,对固化土的强度特性进行了试验研究。结果表明,有机质的添加会显著阻碍固化土强度的增长,而固化剂GX08能有效增强固化土的强度;固化土强度与有机质含量存在二次函数关系,与水泥掺量呈线性关系,与固化剂GX08掺量和龄期都以对数函数的形式相关;将总灰水比C/W用于固化土强度模型的建立,通过对试验数据的分析与整理,建立了同时考虑固化土中有机质含量、水泥掺量、固化剂掺量和龄期影响的固化土综合强度预测模型。最后对模型进行了推广使用,验证了模型的适用性。     

Effect of organic matter on DOM sorption on lake sediments

The effect of organic matter on the sorption of dissolved organic matter (DOM) on lake sediments is critical to understanding the fate and transport of contaminants at the sediment–water interface in lake ecosystems. Results indicate that DOM sorption on sediment is largely due to ligand exchange between the DOM and hydroxyl groups, and the amount of DOC sorbed is a linear function of added DOC. With increasing organic matter content the sediment has lower binding strength, higher releasing ability for DOM, and the higher amount of DOM sorbed by sediment naturally. There was no clear difference before and after the sediment was treated with H₂O₂, but the constant b implied that after the sediments were treated DOC release was promoted. Organic matter in the sediment tends to impede the sorption of DOC and results in a remarkable decrease in DOC sorption rates.     

强烈风化作用对烃源岩评价指标的影响 ——以额济纳旗及邻区石炭系—二叠系为例

通过对雅干地区4口浅钻井样品与二叠系埋汗哈达组、阿其德组和哈尔苏海组露头样品、XT9井岩心样品、大狐狸山剖面干泉组露头样品的有机质丰度、类型、成熟度等烃源岩评价指标的对比研究,认为强烈风化作用对烃源岩有机质丰度和常规有机质类型评价指标(H/C-O/C)的影响范围超过50m,且对有机质丰度各评价指标的影响程度不尽相同,对TOC含量的影响最小,对生烃潜量的影响最大;生物标志化合物指标受风化作用的影响较小,能对露头样品有机质类型进行有效划分。风化作用对镜质体反射率(Ro)的影响范围在10m以内。     

鄂尔多斯盆地南缘铜川地区三叠系延长组长9段浊积岩特征及对有机质富集的影响

通过岩芯观察、岩石薄片粒度分析,在鄂尔多斯盆地南缘铜川地区三叠系延长组9段识别出了浊积岩,并揭示了其垂向上典型鲍马序列组合及沉积特征。同时,对鄂尔多斯盆地延长组长9段的油页岩、富有机质泥岩等样本进行TOC、热解测试,分析了该段浊积岩特征及对有机质富集的特征及影响。结果表明:半深湖--深湖区油页岩、泥岩干酪根类型以Ⅱ1型为主,浊积岩上下层位的泥岩、泥页岩、粉砂质泥岩等干酪根类型主要为Ⅲ型和Ⅱ2型。长9段浊积岩对含油页岩段的有机质富集具有一定影响,浊积岩AB及ABC序列对底部沉积的泥岩、泥页岩有机质含量影响最大,其有机碳含量相对较低;浊积岩DE序列对底部沉积的泥岩、泥页岩有机质含量影响相对较小,有机质含量相对较高。     

川南地区龙马溪组有机质特征及其对页岩气富集规律的影响研究

四川盆地南部（简称“川南”） 广泛发育多套下古生界海相泥页岩层系,其中龙马溪组为该区一套优良的烃源岩 层,具备优越的页岩气形成条件。根据长宁和威远页岩气探区的钻井岩心、露头样品分析资料,对川南地区下志留统龙马 溪组页岩有机质特征及其对页岩气富集规律的影响进行研究后表明,川南龙马溪组页岩的有机质类型为Ⅰ～Ⅱ1型,有机 碳含量较高（平均为2.52%）,热演化程度为2.0%～3.8%,达到了高-过成熟阶段;研究区的有机质特征对页岩气的富集具 有重要的影响,干酪根的类型决定着甲烷吸附能力强弱,有机质丰度和有机演化程度决定了页岩的生气量和含气量,同时 高TOC和Ro也能促进有机质微孔隙的发育,为页岩气的富集提供更多有利空间。因此,研究认为川南地区龙马溪组有机质 特征较好,有利于页岩气的富集成藏。     

水泥加固不同地区软土的试验研究

对不同地区软土经水泥加固后的强度形成特征进行了研究。进行直接剪切试验及无侧限抗压试验测定了水泥加固土的力学指标,发现不同地区的软土经水泥加固后力学性质存在很大差异,从试样的粒度成分、有机质含量及加固后试样的微观结构特征等方面对此进行解释。结果表明,试样的粒度成分及有机质含量会对加固效果产生很大影响,黏粒含量越大,有机质含量越高,对水泥加固土强度的形成越不利。为在用水泥进行不同性质的软土加固处理时采取合理的附加措施提供了理论依据。     

哈素海沉积物中氮和有机质的分布特征

针对哈素海富营养化日趋严重的现实,系统开展了湖泊沉积物中不同形态氮及有机质的空间分布和污染特征研究。结果表明,表层沉积物中TN、Org N、NH+4 N及有机质的水平分布均表现经向分异特征,Org N的分布特征主导了TN的水平分布格局,有机质与TN具有强相关性。沉积柱芯中TN随深度增加而递减,有机质和Org N与TN的垂向分布相似,尽管 NH+4 N的垂直变化分异较大,但仍表现于表层富集的特点。Org N为表层沉积物和沉积柱芯中氮的主导形态,NH+4 N为无机氮的主导形态,成岩过程中,沉积物中TN只有极少部分在发生矿化。沉积物中有机质主要来源于湖中芦苇等大型挺水植物及陆源输入。哈素海表层沉积物的氮污染对底栖生物已经产生了严重的生态毒性效应,对底栖生物群落及整个水生生态系统构成了严重威胁。     

海相烃源岩的正反演对比分析

海相优质烃源岩有效的评价体系是海相地层油气勘探开发中的关键问题之一.沉积盆地内保存的残余有机质从生物物质到烃源岩的演化过程经历了两个阶段, 即从生物物质到沉积有机质的形成阶段和从沉积有机质到残余有机质的烃源岩形成阶段, 后者包括沉积有机质在未熟阶段经历生物化学作用成为埋藏有机质和在成熟-过成熟阶段经历热解作用成为残余或风化残余有机质两个亚阶段.烃源岩反演分析是利用残余或风化残余有机质的量来推断埋藏有机质的量或者原始生烃潜力.而正演分析则是根据沉积物沉积环境、生物物质及其介质物理化学条件特征运用地球生态学、地球微生物学、分子地球生物学和生物地球化学方法推断沉积有机质的量, 甚至推断埋藏有机质的量, 进而评估烃源岩的原始生烃潜力, 也就是利用生物生产力和保存环境等综合分析沉积有机质的量.正反演对比分析相互验证和相互补充, 更好地揭示了烃源岩基本特征, 为海相优质烃源岩的预测和评价提供了有效的研究方法.      

中国土壤有机质含量变异性与空间尺度的关系

以中国土种志资料为基础，分析了土壤有机质含量变异与空间尺度的关系及土类内和土类间的变异程度，探讨了不同空间尺度单元下，土壤有机质平均含量与土壤性质的相关性。结果表明，以土壤剖面为单元，随着土壤剖面数的增加，土壤有机质含量的变异系数增大；行政区域尺度单元内部土壤有机质变异程度大于单元间土壤有机质含量的变异程度。以土壤分类单元为空间单元，土类内的有机质含量变异程度小于土类间的变异程度。随着统计单元空间尺度的增大，土壤有机质含量与土壤性质之间的相关性减弱。因此，采用网格法或行政区划分空间区域，获得空间区域单元内土壤有机质含量或贮量的精确估算需要较多的剖面，但外推至数据不足的空间区域时，估算的不确定较小；采用土壤分类单元为空间区域单元，结果则相反。