混合型缓冲回填材料膨胀变形试验研究

选用高庙子钠基膨润土(GMZ001)为缓冲回填材料的主料,添加不同比例的石英砂,对掺砂率分别为0%、10%、20%、30%、40%和50%的膨润土-砂混合物压实试样进行室内膨胀变形试验。结果表明：膨胀率随时间呈指数增长;掺砂率一定时,最大膨胀率随初始干密度的增大而线性增长;初始干密度一定时,最大膨胀率与掺砂率呈二次函数关系。引入有效黏土密度的概念对最大膨胀率进行计算,建立了任意掺砂率和初始干密度条件下膨润土-砂混合物最大膨胀率归一化模型,为混合型缓冲回填材料在高放废物地质处置中膨胀行为的预测与控制提供了依据。     

高效废物处置库的混合型缓冲回填材料压缩特性研究

高放废物处置库中缓冲回填材料需要预先压缩到一定密实度,其压缩特性对处置库的安全设计、施工及运营有重要影响。目前,国内初步考虑将膨润土-砂混合物作为缓冲回填材料的首选。采用WG型单杠杆固结仪,对不同干密度、掺砂率的膨润土-砂混合物进行侧限压缩试验研究。试验结果表明：随着干密度的增大,压缩系数呈二次曲线减小;随着掺砂率的增大,压缩系数呈非线性增大。通过引入有效黏土密度和有效含水率的概念,对不同干密度、掺砂率的膨润土-砂混合物的压缩系数进行解释,并根据试验数据得到了回归的数学模型,试图为缓冲回填材料的配比优化研究提供相关依据。     

抗疏力固化剂改性黄土进失水能力研究

抗疏力固化剂在我国黄土加固中运用较少,探究抗疏力固化剂是否有利于维持黄土内部干燥状态很有必要。采用抗疏力固化剂对重塑Q3黄土改性,室内开展水滴入渗试验、柔性壁渗透试验、收缩试验及压力膜仪脱水试验,分别探讨抗疏力固化剂掺量对黄土进水、渗透及失水能力的影响。结果显示,随抗疏力固化剂掺量提高,土样斥水性急剧增大,明显优于粉煤灰、水泥、石灰改性土;渗透系数基本不变,水的流通性基本不变;干缩失水过程改性土样含水率及土-水特征曲线毛细作用区曲线斜率均变化不大,黄土失水能力基本不变。结合电镜及压汞试验结果可知,抗疏力固化剂对黄土中大孔隙、中孔隙体积含量影响较小,从而对黄土中水的流通及失去能力影响较少,证明抗疏力固化剂改性黄土斥水性明显提高,而失水能力基本不变,有利于维持黄土内部的干燥状态。     

冰-土混合法调配膨润土缓冲回填材料含水率研究

高放废物缓冲回填工程屏障材料膨润土塑性高,可调性差,加水制样过程中土“团聚化”及含水率分布不均匀现象明显,影响缓冲回填压实砌块质量。与传统直接喷水法对比,试验探索一种加水工艺,即采用粉状冰与膨润土粉混合调配膨润土含水率,试验含水率在5%～30%之间,分析了膨润土与水混合物的混合效率、黏附质量损失率、实际含水率与理论含水率差值、团聚体含水率与粒径关系、混合物中团聚体分布及含量等指标综合评价加水工艺优劣,提出微波辅助解冻法以提高冰-土混合法制备土样的解冻效率。结果显示,与喷水法相比,冰-土混合法混合效率高,膨润土黏附容器少,实际含水率更集中于目标含水率,团聚体数量明显减少,水分分布更均匀;配套的微波辅助解冻法能有效提高冰-土混合法解冻效率,且不影响团聚体数量及试样含水率。研究成果可供我国高放废物缓冲回填材料高效生产及其他高黏性土含水率均匀调配参考。     

填埋场防渗衬垫等效替代研究

从污染控制的角度出发,提出了垃圾填埋场底部防渗衬垫的等效性原则,在此基础上提出“替代”衬垫的设计方法,并利用压实黄土底衬作为实例进行了说明。研究结果表明,穿透衬垫的污染物累积量可以作为设计替代底衬的主要依据。     

南加利福尼亚的固体废物处置

固体废物填埋处置,实际上是在选定的适宜场地上采用工程原理设计,将废物分层碾压填埋,以最大限度地和生物圈相隔离,即给固体废物寻求一个合适的最终归宿。处置场选址及场地岩土工程设计,必须和拟处置的废物的污染能力相适应。南加利福尼亚管理法规规定,废物按其污染能力分为三组,相应的处置场主要按水文地质条件分为三级8类。本文介绍了上述分类的具体细节要求,以期对我国刚刚开始的固体废物处置研究与实践有所帮助。     

北京市平原区典型地质灾害危险性评估

北京市平原区地质灾害主要表现为活动断裂、地震砂土液化和地面沉降。文章结合具体实例对三种地质灾害危险性及其评估方法进行了探讨。活动断裂的危险性主要根据断裂的活动时期、断裂不同部位的活动性以及评估区距离断裂活动部位的远近程度进行评估。地震砂土液化判别采用现场标准贯入试验进行评估。地面沉降预测评估依据地下水累计开采量与累计地面沉降量的相关关系分析和固结理论进行。     

高庙子膨润土中蒙脱石碱性溶蚀的矿物学证据

高放废物地下处置库运营过程中,衬砌混凝土在地下水作用下产生的强碱性溶液,会扩散进入膨润土缓冲屏障,长期将使屏障性能发生退化。采用不同 pH 值的 KOH 溶液模拟衬砌混凝土溶出的碱性溶液,在室内进行为期一年的常温接触扩散试验,开展X射线荧光光谱（X-ray fluorescence spectroscopy,简称XRF）、X射线衍射（X-ray diffraction,简称 XRD）、扫描电镜（scanning electron microscope,简称 SEM）和能谱（energy dispersive spectrometry,简称 EDS）试验,研究强碱性溶液缓慢扩散对高庙子膨润土矿物的影响。XRF试验结果表明,当 KOH 溶液的 pH>12.6时,膨润土中 Si 元素的含量开始减少,即含Si 矿物蒙脱石、石英、方石英等发生了溶解;同时,K元素含量增多,表明膨润土与碱溶液发生离子交换反应,溶液中大量的K⁺进入蒙脱石层间。XRD 试验结果表明,在 pH=12.6时,蒙脱石矿物的 001峰开始右移、变宽,峰值强度大大减弱;在pH>13时,衍射角θ整体向右偏,晶面间距由原始膨润土样的1.385 3 nm（13.853 Å）减小为1.221 0 nm（12.210 Å）,表明蒙脱石矿物晶层被压缩。随着 KOH 溶液 pH 值增大,膨润土中蒙脱石、石英等矿物的含量明显减少,长石类矿物的含量逐渐增加,伊利石和斜发沸石的含量也呈现略微增多的趋势。SEM 试验结果表明,随着溶液 pH 的增大,蒙脱石部分晶层会发生重叠,进而产生部分裂隙和孔洞,加速蒙脱石的溶蚀进程。在为期一年的接触扩散试验中,pH=13.8的 KOH 溶液扩散深度超过7.5 mm,并且在碱溶液与膨润土接触面上观察到新生成的伊利石微晶,证实强碱性溶液会导致蒙脱石溶解及伊利石化。     

河西寒旱区盐渍土地层温湿度变化模式

盐渍土病害的发生与发展在很大程度上取决于土体内水、热变化状况。笔者以甘肃酒泉瓜州地区戈壁盐渍土为原型,利用硅半导体温度测量方式和时域反射技术（TDR）实时监测了盐渍土地层温度和湿度变化情况,分析了河西寒旱区盐渍土地层温湿度的变化模式。结果表明：研究区地层温度的日变化和年变化分别表现为一定周期的正弦曲线,地表处温度变化最剧烈;随深度增加温度变化幅度呈指数衰减,对环境气温的滞后效应也明显增加,日温度变化影响深度为40~50 cm,年温度变化影响深度为500~600 cm。因强烈的蒸降比和较深的地下水位,研究区地层基本无外界水分补充或损耗,地层湿度在一定时期内基本不发生明显变化,仅降水时期在浅表部有所波动。分析表明,研究区浅部100~150 cm深度范围内温度变化较大的地层中存在发生盐渍土病害的可能性,这也在很大程度上取决于地层的湿度情况,因此工程建设中应做好浅表层的防排水措施。     

污泥屏障渗透性及重金属阻截效果试验研究

目前,废弃物处置场渗滤液中的重金属污染物只能依靠极低渗透性的水力屏障来控制,还不存在利用化学场专门拦截重金属污染物的反应型屏障。在有机结合生活污泥的低渗透性与丰富的有机质和厌氧微生物特性的基础上,提出“污泥屏障”的构想。研究利用柔性壁渗透仪测量不同有效应力作用下生活污泥试样的渗透系数,并对渗出液的化学性质进行了监测,验证污泥屏障的可行性。试验结果表明：随着有效应力的增大,污泥试样干密度提高,渗透系数的对数值随孔隙比的减小线性降低。试样内部微生物厌氧呼吸形成的生物膜和无机物沉淀以及黏土颗粒双电层厚度的增大,也是污泥渗透系数降低的原因,污泥渗透系数仅为 数量级。另外,污泥强烈吸附能力及厌氧微生物呼吸作用形成的中-弱碱性还原环境,对渗透液中的Zn和Cd都起到了很好的拦截作用。