GCL与CCL复合衬垫的等效性分析

土工合成材料粘土衬垫(GCL)与土工膜(GM)形成的复合衬垫在垃圾填埋场中的应用日益广泛。我国规范中允许在特殊情况下用GCL代替压实粘土(CCL)做垃圾填埋场的衬垫,但是对于“特殊情况”没有明确说明。本文采用数值方法对复合衬垫中无机污染物的对流和扩散进行了计算,从衬垫底部污染物通量和累积量两个角度对GCL复合衬垫和CCL复合衬垫阻滞污染物运移的效果进行了比较,分析两种复合衬垫的等效性,并研究了GCL复合衬垫的适用范围。结果表明,当渗滤液水头较高时,GCL复合衬垫体现出其优势。     

模拟渗滤液作用下压实黏土的力学性质

垃圾填埋场中渗滤液的作用可能对压实黏土衬垫及地基土的力学性质产生一定的影响,但目前研究成果存在矛盾之处。以CaCl2溶液和苯酚溶液作为渗滤液中无机和有机污染物的代表,对添加10%钠基膨润土的压实黏土进行力学性质的试验研究。结果表明,（1）两种模拟渗滤液的作用使土的压缩性增强,抗剪强度降低。（2）苯酚对压实黏土力学性质的影响更为显著,不排水强度约为自来水和0.05molL-1CaCl2溶液的55%。（3）土样初始孔隙比相同时,溶液作用下扩散双电层变薄造成孔隙变大,可能是产生这种现象的主要原因。（4）模拟渗滤液的作用对压实黏土衬垫及地基土具有不利的影响。     

煤矸石淋滤液中污染物在GCL中的扩散性能

为验证土工合成黏土衬垫（Geosynthetic Clay Liners,GCL）作为煤矸石处置场衬垫层建设材料的可行性,采用垂直式双筒扩散装置进行室内扩散试验,研究了煤矸石淋滤液中典型污染物Zn2+、Mn2+和SO₄2-在人工钠化膨润土GCL中的扩散性能,使用有限层法模拟软件POLLUTE V7对污染物随时间变化的曲线进行拟合,确定3种污染物在人工钠化膨润土GCL中的扩散系数。研究结果表明,污染物在GCL中的扩散系数低于它们在传统压实黏土衬垫层中的扩散系数,从而能更有效地控制煤矸石淋滤液中污染物在GCL中的扩散迁移行为。      

渗透系数的变异性对压实黏土衬垫性能的影响

压实黏土衬垫是填埋场等环境岩土工程中常用的屏障材料,其厚度和渗透系数是主要的设计参数。考虑渗透系数的变异性,用衬垫底部污染物相对浓度和通量等指标分析了设计参数对衬垫有效性的影响。研究表明,渗透系数的变异性对衬垫性能有很大的影响：当衬垫厚度较小或渗透系数均值较大时,衬垫底部出现高浓度（接近于1）的概率很大,这个浓度区间可能比相对浓度的均值高很多,对周围环境污染有较大的威胁。从非反应性溶质的运移来看,我国规范中对衬垫厚度和渗透系数的规定是合理的。相对于污染物的通量,厚度和渗透系数对衬垫底部相对浓度的影响更为显著,相对浓度更适合作为评价衬垫性能的指标。     

垃圾填埋场衬垫系统穿刺性能评价

垃圾中含有铁、玻璃和陶瓷等尖锐物,在荷载作用下极有可能使衬垫系统发生破坏,导致渗滤液流入地下污染周边环境,如何正确评价衬垫系统的穿刺性能很重要。考虑材料的抗拉强度、厚度以及穿刺棒的直径提出了衬垫系统穿刺力的评价公式,并与试验结果进行了比较。结果表明,单层土工膜的抗穿刺力试验结果与评价值比较吻合,但由土工膜与无纺布组成的衬垫系统抗穿刺力的试验值与评价结果有一定偏差;土工膜与无纺布一起使用能大幅度提高衬垫系统的抗穿刺能力,因此土工膜上应铺设无纺布有利于保护衬垫系统;土工膜的抗拉强度越大,抗穿刺能力越强;基础的存在能在一定程度上提高衬垫系统的抗穿刺性能。所得结果对垃圾填埋场衬垫系统的设计具有一定的指导意义     

垃圾卫生填埋衬垫系统工程地质研究的若干进展与问题

总结了衬垫材料、结构、渗滤液运移规律、污染质与岩土体的耦合关系等方面的研究进展,分析了中国城市卫生填埋衬垫系统在机理研究和工程实践中存在的问题。提出了衬垫系统的工程地质研究思路,将垃圾体、衬垫作为统一的人工地质体系统,利用工程地质学理论和研究方法,研究这一人工地质体系统在渗滤液、填埋气体等作用下的工程地质规律与特征及其与天然地质体之间的矛盾协调关系。     

颗粒膨胀对膨润土复合衬垫防渗性能的影响及介观机制分析

膨润土复合衬垫(geosynthetic clay liners,GCL)的防渗性能与膨润土颗粒水化后的多孔介质特性密切相关。通过建立去离子水环境下颗粒尺度GCL渗流的COMSOL数值计算模型,量化研究了颗粒膨胀对GCL有效孔隙率、迂曲度以及渗透系数的影响。研究结果表明,介观尺度膨润土颗粒的膨胀是影响GCL整体有效孔隙率、迂曲度及最终渗透系数的关键因素。膨润土颗粒膨胀会明显影响流径数量及流径通道宽度。当GCL的渗透系数接近10^-11 m/s量级时,存在一条明显的主流径,初始孔隙率从0.5上升至0.6时,颗粒膨胀后的有效孔隙率从0.07上升至0.11,最小流径通道的宽度约为0.001 mm,大约为水分子的2 500倍。随着膨润土颗粒的膨胀,GCL内主流径迂曲度逐渐增加。当初始细颗粒直径为0.1 mm,初始孔隙率从0.5增加至0.6时,GCL内主流径迂曲度在1.2～1.4之间,但所有初始孔隙率下的主流径迂曲度变化范围在0.07左右。同时,渗透系数接近10^-11 m/s量级时,膨润土颗粒膨胀对GCL渗透系数的影响非常显著,当孔隙膨胀率大于0.96后...     

GCL防水毯中膨润土的水化膨胀应力特征研究

GCL(Geosynthetic clay liner)防水毯是广泛用于工程建筑的一种防水材料。一般认为其防水机理是由于其中的膨润土颗粒吸水膨胀后,形成胶体状隔水层,阻隔水分子进一步扩散而达到防水目的。但水化膨胀过程中产生的应力特征迄今没有深入研究。本次试验采用自制膨胀应力测定仪,对美国CETCO公司膨润土防水毯饱和吸水条件下膨胀应力进行了直接测定,结果表明:1应力测定仪工作性能稳定,测定结果重现性好。2膨润土防水毯吸水膨胀应力随时间的变化可明显分出3个阶段。1(0～50h)应力快速增加,增幅为7×10-4～1×10-3MPa/h;2(50～1730h)应力缓慢增…     

垃圾填埋场砂土衬垫中膨润土添加剂的防渗能力

大部分垃圾填埋场选有低洼、底部由砂组成的地带,开发利用砂土作为填埋场防渗衬垫具有十分重要的意义。本文介绍了砂土中渗和膨润土添加２剂对砂土衬垫防渗性能改善的研究方法及研究结果。     

废旧轮胎胶粉-黏土混合土的击实性能

废旧轮胎橡胶颗粒用于填埋场衬垫材料改性,有望提高衬垫系统的有效性。击实性能是衬垫设计和施工的基础,但目前缺乏针对性研究,击实机理不够明确。开展废旧轮胎胶粉-黏土混合土的击实试验研究,探讨橡胶颗粒粒径、掺入比等因素对混合土击实性能的影响规律和压实机制。研究表明,当橡胶掺入比从0增大到25%时,胶粉-高岭土的最优含水率增大,胶粉-红黏土的最优含水率减小,变化在2.4%范围内; 混合土的最大干密度从1.65gcm-3减小至约1.40gcm-3; 试验选用的橡胶颗粒粒径对最优含水率和最大干密度差异不显著。在击实过程中橡胶颗粒回弹和橡胶颗粒比表面积变化两种效应下,最优含水率随橡胶掺入比的增加表现出减小(大颗粒时)、不变和增加(小颗粒时)的变化规律,并与基质土的性质密切相关。给出了初步设计时改性黏土含水率和干密度的控制方法,能够基本满足规范中对压实黏土的含水率和压实度的要求,且其渗透系数小于1.010-7cms-1。