氨氮在黏土防渗层中渗透和运移规律试验研究

对太湖疏浚污染底泥中含有的一种主要污染物--氨氮在底泥堆场黏土防渗层中的渗透和运移规律进行了试验研究。在室内通过渗透模拟试验和动态土柱试验,测定了不同固结压力作用下黏土的渗透系数和弥散系数,通过静态吸附试验测定了黏土对氨氮的吸附系数。试验结果表明,底泥堆场下部的黏土防渗层对底泥中的氨氮具有较强的吸附和阻隔能力。     

大变形黏土防渗层中的污染物迁移和转化规律研究

国内湖泊疏浚污染底泥堆场一般以较厚的黏土层作为主要防渗层,由于在上覆底泥作用下黏土层会发生较大的固结变形,因此,在研究黏土防渗层中的污染物运移和转化规律时,应该考虑土体变形的影响。基于Gibson一维大变形固结理论和饱和多孔介质中的污染物对流扩散方程,建立了二者耦合的可变形多孔介质中污染物的运移和转化模型,其中首次考虑了土体自重和生物降解作用的影响。利用所建立模型的数值解,研究了在可变形黏土防渗层中的污染物运移和转化规律,同时分析了模型中不同项和主要参数的作用和影响。研究结果表明,土体大变形对黏土防渗层中污染物的运移有着较复杂的影响,一方面土体变形会加速污染物的运移;另一方面土体固结带来的渗透性减小会增加污染物的穿透时间,二者的不同作用取决于众多的影响因素,如土层厚度和吸附作用等。研究结果对于评估天然黏土防渗层对污染物的阻隔作用有重要的指导意义。     

杭州西湖疏浚底泥工程性质试验研究

针对西湖疏浚底泥的沉积规律、颗粒分布、渗透特性、压缩特性等工程性质进行了室内试验,并分别对室内沉积土样和库区沉积土样的工程性质做了比较,得到了渗透系数、压缩系数等指标沿深度和距离上的变化规律。试验结果对进一步了解疏浚底泥的工程特性具有参考意义,也有利于指导蓄泥库疏浚底泥的后期处理措施的制定。     

重金属污染物在黏土固化注浆帷幕中的运移规律

基于渗透和弥散作用,探讨了黏土固化注浆帷幕对污染物的阻滞机制,通过土柱试验,分析了注浆帷幕对重金属污染物的渗透性能和弥散性能,采用污染物运移过程数值模拟的一维对流-弥散计算模型,研究了重金属污染物在注浆帷幕中的运移规律。试验表明,不同的污染物质在黏土固化注浆帷幕中的渗透性能和弥散性能不同,镉的迁移速度大于铅。数值计算表明,注浆帷幕的厚度及其渗透性、弥散性和水力梯度等重要控制参数对重金属污染物在帷幕中的运移过程具有显著影响。     

环保疏浚底泥改良用于绿化种植土技术研究

为有效解决环保疏浚底泥资源化利用难题,以武汉某湖泊环保疏浚底泥为研究对象,现场取样测试分析了其主要理化性质,以脱硫石膏及有机肥作为改良物料,配制了3种底泥改良用于绿化种植土的改良剂。通过淋溶试验,分析了淋溶量对改良底泥理化性质的影响规律。淋溶试验结果表明,添加了合适的改良剂并经过淋溶的环保疏浚底泥,其理化指标得到了明显改善,有机质、有效磷、速效钾等营养元素含量显著提升,满足绿化种植土相关技术要求。通过盆栽试验,研究了不同改良剂对供试植物生长状况的影响。盆栽种植试验结果显示,供试植物在改良底泥中生长良好,其中有机质含量最高的改良物料改良效果最佳,验证了环保疏浚底泥改良用于绿化种植土的可行性。     

考虑热扩散的黏土衬垫中污染物运移简化计算

以单层压实黏土衬垫为研究对象,在传统对流弥散方程的基础上考虑温度梯度下污染物的热扩散运移,得到简化条件下半无限边界的解析解。研究表明,考虑热扩散效应所得的衬垫底部相对浓度和通量均大于传统对流弥散方程所得结果,S_T越大时相对浓度和通量也越大,当S_T=0.5 K-1时稳定通量达到S_T=0时稳定通量2.5倍。热扩散通量是对流通量的-AS_TD/v倍,两者均随时间的增加而增大;分子扩散通量则先增加达到峰值后减小趋于零。同时考虑温度对运移参数的影响和热扩散效应时,温度升高使衬垫底部相对浓度增大,导致击穿时间提前,污染物通量显著增大;当温度从30℃升高至70℃时,击穿时间从8.5 a提前至5.1 a,稳定通量增大约1.7倍。在进行衬垫设计时不考虑温度的影响将使污染风险大幅增加。     

黏土水泥浆材特性的试验研究

黏土水泥浆材是采空区处治的优选注浆材料,但目前关于优化浆材配比的研究较少。针对毕威高速公路水塘隧道出口段采空区处治工程,提出采用黏土水泥浆液进行注浆处理,并进行室内试验研究,得到了不同配比浆液的凝结时间、结石率、结石密度、结石体抗压强度、渗透系数及冲蚀率等性能指标。试验结果表明,固相比较低的浆液凝结时间较短,抗压强度较高,渗透系数较大;随原浆比重增加,浆液的凝结时间缩短,强度提高且渗透系数降低;偏铝酸钠可有效缩短浆液的凝结时间;最终确定了黏土水泥浆材的配比和原浆比重。本次研究可为高速公路下伏采空区的注浆治理提供设计依据。     

太湖疏浚前后波浪扰动下的底泥再悬浮特征

在室内波浪水槽中,研究不同底泥容重、不同波浪动力条件下底泥的再悬浮特征.结果表明:静止状态下,水体垂向悬浮物浓度差别不大,小波作用时底泥未普遍起动,各层悬浮物浓度增加不明显.随着大波浪的作用,底部切应力远大于底泥起动临界切应力,水体悬浮物浓度急剧增加,10 min内悬浮物浓度增加10 ～ 15倍,60 min内再悬浮量...     

填埋场粘性土防渗层中强化微生物对垃圾污染物的净化作用

如何铺设价廉物美的防渗层，又不需对垃圾渗滤液进行处理，达到环保效果好、成本低的目的，是填埋场防渗衬垫铺设所追求的，但由于科学理论及技术条件的限制，这个目的一直没有达到。通过添加营养菌液强化厌氧微生物对污染物的净化作用，在实验室用土柱进行模拟实验及天然的土柱淋滤净化对比实验，研究了粘性土垫层土中添加营养菌液后，厌氧微生物对垃圾污染物的净化能力的变化，得出了加入厌氧微生物菌液后，可显著地提高微生物在土中对垃圾污染物的净化能力的结论。这为开发价廉物美的垃圾场防渗衬垫打开了思路，为有污染问题的垃圾场提供了一种用微生物治理的方法。     

填埋场粘性土防渗层中强化微生物对垃圾污染物的净化作用

如何铺设价廉物关的防渗层,又不需对垃圾渗滤液进行处理,达到环保效果好、成本低的目的,是填埋场防渗衬垫铺设所追求的,但由于科学理论及技术条件的限制,这个目的一直没有达到。通过添加营养菌液强化厌氧微生物对污染物的净化作用,在实验室用土柱进行模拟实验及天然的土柱淋滤净化对比实验,研究了粘性土垫层土中添加营养菌液后,厌氧微生物对垃圾污染物的净化能力的变化,得出了加入厌氧微生物菌液后,可显著地提高微生物在土中对垃圾污染物的净化能力的结论。这为开发价廉物美的垃圾场防渗衬垫打开了思路,为有污染问题的垃圾场提供了一种用微生物治理的方法。     

An analytical study of the effect of penetration rate on piezocone tests in clay

Finite element cavity expansion analysis investigating the effect of penetration rate on piezocone tests in clay is presented. A coupled analysis was performed, in which the rate of cavity expansion was linked to the penetration rate of the cone and the cone angle, using the assumption that the deformation was wholly radial, and took place only between the cone tip and the cone shoulder. The soil was modelled using modified cam clay with two sets of parameters and varying values of overconsolidation ratio (OCR). The influence of penetration rate on the stress and pore pressure distributions was examined. For slower penetration rates, the excess pore pressure at the cone shoulder is lower since consolidation is permitted coincident with penetration. The radial profiles of post‐penetration voids ratio demonstrate that partially drained penetration is permitted by volume change in the near field, in addition to radial movement in the far field. The radial distribution of excess pore pressure after slow penetration differs from the undrained case, with a relatively low radial gradient existing at the cone face. As a result, the dissipation curves after slow penetration lag behind those following fast penetration. The cone velocity is made dimensionless by normalizing with the coefficient of consolidation and the cone diameter. ‘Backbone’ curves of normalized velocity against normalized tip resistance and excess pore pressure capturing the transition from undrained to drained penetration are derived. The normalized pore pressure backbone curve is unique, whilst the normalized tip resistance shows a small dependency on OCR. These backbone penetration curves are compared with centrifuge model piezocone tests conducted at varying rates, and subsequent dissipation tests. The numerical and experimental results suggest that the value of consolidation coefficient operative during the dissipation phase is 2–4 times higher than the virgin compression value due to changes in the operative soil stiffness, as demonstrated from the stress paths of individual soil elements. The use of multi‐rate penetration tests to deduce values of consolidation coefficient is discussed, in light of these differences. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

滑坡锚杆锚固力时间效应试验研究

为研究陕南千枚岩边坡锚杆锚固效果,通过不同的加载方式进行了锚杆拉拔试验,对锚杆应力变化与位移的对应关系及锚杆应力的长期变化进行了总结。结果认为,采用逐级加载方式予以加载时,潜在滑面处应力增加滞后于锚头处应力值;采用瞬时加载至极限抗拉强度方式予以加载时,孔中滑面处钢筋计应力对外荷载不敏感。采用逐级加载方式予以拉拔后,锚杆锚头及潜在滑面处应力均需要经过约一年时间调整,同步达到稳定状态;采用瞬时加载至极限抗拉强度进行拉拔后,孔口应力调整需要较长时间,远长于潜在滑面处应力调整至稳定值的时间。     

The effect of grain size on the Cu, Pb, Ni, Cd speciation and distribution in sediments: a case study of Dongping Lake, China

This paper examines the surface sediments collected from Dongping Lake in China for speciation and distribution of toxic heavy metals (Cu, Pb, Ni, Cd) in different grain size fractions, and for the factors that need to be considered in potential hazard of metals to the environment. Four grain size fractions (<63, 63–78, 78–163 and 163–280 μm), divided in wet condition, and bulk samples less than 280 μm in diameter were analyzed for their distribution, density and appearance. A three-stage extraction procedure following the BCR protocol was used to chemically fractionate metals into “acid soluble”, “reducible”, “oxidizable” and “residual” fractions. Correlation analysis was used to analyze the datasets. The results showed that <63 μm grain size part constitutes the major proportion of the sediments, but its density is the smallest among the four grain size fractions. In general, the metal content curve against grain size presents “S” distribution, and the highest concentrations do not exist in <63 μm grain size. Appearance observation indicates that the adsorbed substance increases gradually along with the decreasing grain size. The dominant speciation of elements and the extent of pollution are responsible for the metal distribution in different grain size sediments. While studying bioavailability and mobilization of metals, it is advisable to take metal speciation, grain size distribution and density into consideration.