土工織物膨潤土墊防滲有效性研究及相關(guān)機(jī)理分析.pdf

1、近年來，土工織物膨潤土墊(GCL)被越來越多地應(yīng)用到各種防滲工程之中，它的防滲有效性越來越引起了人們的重視，同時(shí)對室內(nèi)試驗(yàn)研究和機(jī)理分析也提出了越來越高的要求。GCL的防滲有效性至少包括三個(gè)方面：①工程應(yīng)用條件下GCL滲透系數(shù)的大?。虎谠谝后w滲過GCL的過程中，膨澗土對液體中有害物質(zhì)的吸附能力；③用于防滲系統(tǒng)的GCL內(nèi)部剪切強(qiáng)度的高低。這三方面重要特性指標(biāo)將直接影響防滲工程的穩(wěn)定安全性和功能有效性。本文針對土工織物膨澗土摯的室內(nèi)試驗(yàn)以及

2、試驗(yàn)結(jié)果的機(jī)理分析，從上述三個(gè)方面入手進(jìn)行了研究工作，并得到一些有價(jià)值的結(jié)論和成果： 1)研制土工合成材料滲壓儀Geo-Syn，可以實(shí)現(xiàn)GCL試樣在豎向常應(yīng)力或水平常應(yīng)變條件下對不同水化液、滲透液的滲透試驗(yàn)； 2)對GCL及其中膨潤土進(jìn)行自由膨脹試驗(yàn)和水化膨脹試驗(yàn)，以研究GCL所表現(xiàn)出來的膨脹特性及其影響因素，包括正應(yīng)力、加壓水化順序和水化液體類型。結(jié)果表明上述因素都對GCL的膨脹特性產(chǎn)生了影響，兩種試驗(yàn)的結(jié)果可以得到類

3、似的影響規(guī)律。 3)采用蒸餾水、垃圾滲濾液等液體和含單一種類陽離子的溶液作為水化液和滲透液，對GCL表現(xiàn)出來的滲透性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)水化、滲透液體中陽離子的離子價(jià)、濃度以及水化離子半徑都對GCL的滲透系數(shù)產(chǎn)生了影響。 4)采用X射線衍射、壓汞試驗(yàn)和掃描電子顯微鏡等試驗(yàn)手段，對GCL中膨潤土的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，揭示了水化、滲透液體對GCL滲透性能產(chǎn)生影響的原因。并采用膨潤土分階段水化理論和雙電層理論對GCL所表

4、現(xiàn)出來的膨脹特性和滲透性能變化規(guī)律進(jìn)行了機(jī)理分析。 5)通過滲透試驗(yàn)研究了應(yīng)力水平及加壓水化順序?qū)CL滲透性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)GCL所承受的豎向應(yīng)力、水平應(yīng)變大小以及加壓水化順序都影響著滲透系數(shù)的變化。 6)對滲入、滲出 GCL 的液體進(jìn)行等離子光譜分析，研究在液體滲透過程中GCL所表現(xiàn)出來的吸附能力及其影響因素，包括水化液類型、滲透時(shí)間。采用X射線衍射和X射線熒光光譜分析對膨潤土的吸附結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果發(fā)現(xiàn)GCL對

5、滲過的液體有很強(qiáng)的吸附能力，但是隨著滲透量的增大，吸附能力逐漸降低。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)水化液體類型對GCL吸附能力的變化也存在較大的影響。 7)采用室內(nèi)剪切試驗(yàn)對膨潤土的剪切強(qiáng)度進(jìn)行了試驗(yàn)研究，分析了正應(yīng)力和水化液體類型的影響。將試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用于某垃圾填埋場工程中，采用運(yùn)動(dòng)破壞分析法計(jì)算分析不同條件下的穩(wěn)定安全系數(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)填埋場防滲系統(tǒng)的安全系數(shù)受到眾多因素的影響，包括垃圾體力學(xué)性質(zhì)、GCL的剪切強(qiáng)度等，因此將室內(nèi)剪切試驗(yàn)應(yīng)用于防滲工程時(shí)，選擇