有明粘土作为垃圾填埋场隔离层的环境岩土工程评价(英文)

通过室内实验并应用现有的计算软件,反算出在文中所述的试验条件下,两种重金属离子(Cd2+,Pb2+)在有明粘土中的有效扩散系数和分配系数。在此基础之上,对假定的垃圾填埋场于其下卧含水层的水质影响进行了计算分析和评估。     

氨氮在土工合成黏土衬垫中的扩散行为研究

氨氮是垃圾渗滤液中最具代表性的污染物之一,但其在土工合成黏土衬垫(GCL)中的扩散行为至今尚未得到重视。开展批式吸附试验和扩散试样浸提试验测定氨氮在GCL中的吸附分配系数;进行扩散试验测定氨氮在GCL中的扩散系数;基于试验得到的吸附分配系数和扩散系数,使用数值软件POLLUTE v7.0对氨氮在GCL中的运移行为进行模拟。试验结果表明,氨氮在膨润土上的吸附分配系数为0.017L/g,在GCL中的扩散系数约为9.0×10-11m2/s。POLLUTE v7.0的模拟结果显示,当考虑扩散存在时,氨氮将提前30 a击穿GCL。     

氨氮在土工合成黏土衬垫中的扩散行为研究

氨氮是垃圾渗滤液中最具代表性的污染物之一,但其在土工合成黏土衬垫(GCL)中的扩散行为至今尚未得到重视。开展批式吸附试验和扩散试样浸提试验测定氨氮在GCL中的吸附分配系数;进行扩散试验测定氨氮在GCL中的扩散系数;基于试验得到的吸附分配系数和扩散系数,使用数值软件POLLUTE v7.0对氨氮在GCL中的运移行为进行模拟。试验结果表明,氨氮在膨润土上的吸附分配系数为0.017L/g,在GCL中的扩散系数约为9.0×10^-11m²/s。POLLUTE v7.0的模拟结果显示,当考虑扩散存在时,氨氮将提前30 a击穿GCL。     

非饱和土中氯离子扩散规律的试验研究

土中污染物迁移涉及对流和扩散,低流速情况下扩散起主导作用,当前对非饱和土中渗流的研究较为成熟,但对非饱和土中污染物扩散规律的认识还不够深入,其中饱和度控制是非饱和扩散系数测试的技术瓶颈。自制非饱和对流-扩散试验装置,控制入渗过程中土的含水率恒定,以氯离子为示踪剂进行对流–扩散土柱试验,通过切片法测得氯离子浓度剖面,使用非饱和对流–扩散解析解拟合得到氯离子水动力弥散系数,进而求得非饱和有效扩散系数,通过不同含水率下的试验得出有效扩散系数随含水率的变化规律;依据3层土渗流模型计算得到非饱和渗透系数随含水率的变化规律。试验结果表明,试验过程中渗透吸力对含水率的影响可以忽略,本文试验装置含水率控制精确可靠,测得0～100 kPa基质吸力下土中氯离子的有效扩散系数在1.59×10~(-6)～5.22×10~(-6) cm~2/s之间,氯离子的非饱和有效扩散系数随无量纲含水率的减小而线性减小;溶质迁移的弥散度随含水率减小而增大;对数的非饱和渗透系数随含水率线性减小。     

稀释有机污染液在HDPE土工膜中的迁移

对稀释的有机污染物水溶液渗过HDPE土工膜问题作了研究。建议了半经验方法，可用于估计稀释有机污染物水溶液通过HDPE土工膜的隔离和扩散系数。这些方法是通过用三种氯化族碳氢化合物和四种芬香族碳氢化合物，针对2.0mm厚HDPE土工膜进行了吸附试验和扩散试验而建立的。试验结果表明，隔离系数（Sgf)利用以污染物n-辛醇－水系数为基础的方法可很好地加以估计，利用以化学分子量为基础的方法则更佳。说明这些方法可以用作估计有机污染物通过HDPE土工膜迁移的起点。     

迁移机理下污染物场地隔离屏障的设计研究

重点对迁移机理下污染物填埋场地天然粘土隔离屏障的厚度设计展开研究.运用溶质在饱和土中迁移的一维平流-弥散运移模型,根据影响污染物迁移的基本参数(弥散系数、阻滞因子等),对饱和土隔离屏障建立一套估算污染物击穿屏障的时间、对指定的击穿浓度和设计寿命确定屏障厚度的设计分析方法,绘制了一些便于工程应用的设计图表,分析了扩散系数...     

低固结压力下土–膨润土防渗墙填料渗透和扩散系数测试

渗透和扩散是污染物在防渗屏障中迁移的重要方式,当前对低固结压力下土–膨润土防渗墙渗透系数和扩散系数测试是否必须采用柔性壁渗透仪、是否必须对试样进行固结尚无统一看法。按土–膨润土防渗墙施工工艺制备填料,使用柔性壁渗透仪测试了30,50和100 k Pa有效固结压力下填料渗透系数,进行刚性壁土柱渗透–扩散试验测试了10 k Pa固结压力下填料渗透系数和扩散系数,基于加速沥出试验原理提出快速测定高塌落度填料有效扩散系数的透析试验方法。柔性壁渗透试验结果表明,填料流入和流出渗透系数均随水力梯度增大而增大,存在起始水力梯度,柔性壁渗透试验的起始水力梯度在6.82~8,随固结压力由30 k Pa增至100 k Pa,渗透系数由5.21×10~(-8)降至3.78×10~(-8) cm/s。10 k Pa固结压力下,刚性壁渗透–扩散试验测得起始水力梯度为5.67,渗透系数为7.14×10~(-8) cm/s,试验不存在侧壁渗漏,填料中Cl~-有效扩散系数为3.12×10~(-6) cm~2/s。透析试验填料未经固结,测得有效扩散系数为4.45×10~(-6) cm~2/s。掺入6.02%膨润土后,粉土渗透系数降低约4个数量级,有效扩散系数仅降低约一半,扩散将是膨润土系防渗墙中污染物迁移的主要方式。     

Pu在板岩与粘土中的动态吸附模拟实验研究

以西南某地的板岩与粘土为吸附介质,采用动态吸附法来模拟放射性Pu废液在吸附介质的扩散与迁移,得出Pu浓度随时间与淋滤柱柱深的变化曲线。实验结果表明:Pu在粘土中分配系数约是板岩中4倍左右;粘土和板岩中同一柱深时,钚在土壤中数值要稍大于板岩中的含量,且流量变化是影响核素迁移的主要因素之一。     

嘉兴垃圾填埋场渗滤液的土柱淋滤实验研究

通过室内淋滤实验分析垃圾渗滤液-水-岩相互作用过程。实验发现Cl-的保守性是相对的,其中在粉砂土中Cl-存在吸附解吸现象,平衡浓度为4446mg/L时,分配系数Kd=0.18L/kg,而在壤土(亚粘土)中Cl-保持保守。SO42-和F-积极参与水岩相互作用,粉砂土和壤土对SO42-和F-均有较强的吸附作用。阴离子交换作用的结果使大量的NO 3-从粉砂土中解吸出来。     

多场耦合作用下重金属离子在粘土中的迁移性状试验研究

粘土由于截污能力强、渗透系数小及价格经济等优势,被广泛应用于填埋场衬垫系统中。在渗流场和浓度场综合作用下,粘土衬垫不能完全隔绝污染物的向下扩散。当在土中施加直流电场时,污染物在电渗透和电迁移作用下向相反方向运动。本文根据水和离子在电场、渗流场和浓度场作用下的迁移原理研制了室内动电模拟试验装置,试验研究了多场耦合作用下锌离子在粘土中的迁移性状,并对试验结束后的土样进行了浓度,含水率及pH等测定。结果表明,动电作用可以有效地阻滞锌离子在粘土中的迁移。     

混合粉质粘土和疏浚土填埋场防渗垫层的环境土工特性研究

充分利用疏浚土有机质含量高、吸附能力强和低透水性等特点,将其作为填埋场粘土衬垫的添加材料。等温吸附试验和扩散试验的结果表明:粉质粘土掺入疏浚土后,对金属离子的吸附能力得到增强,尤其对高价Cu2+的吸附能力显著提高,同时可以显著地降低Cu2+的扩散系数。研究表明,有机质对Cu2+的强吸附能力是Cu2+扩散系数降低的主要原因。粉质粘土掺入疏浚土后极大地提高了粘土衬垫的环境土工特性,非常适合作为填埋场粘土衬垫。     

具有裂隙的压实黏土衬垫污染物迁移参数研究

压实黏土衬垫中裂隙的存在缩短了渗滤液击穿屏障的时间,减少了衬垫的服役时间。获得污染物沿裂隙迁移的参数,用于预测具有裂隙的压实黏土衬垫被渗滤液击穿的时间,对于防污屏障性能的评价具有重要的意义。采用不同孔隙率的砂模拟压实黏土中的裂隙,通过室内土柱实验分别获得Cl-在裂隙中的分子扩散系数和水动力扩散系数。试验结果表明,当裂隙开度d≥15 mm时,裂隙中Cl-的分子扩散系数与其在纯水中的分子扩散系数基本一致;当d15 mm时,分子扩散系数随裂隙宽度成指数下降。裂隙的水动力扩散系数约比分子扩散系数大3个数量级,当裂隙开度d≥10mm时,在不同水力梯度情况下,裂隙的水动力扩散系数基本维持不变,数值上与采用纯砂所获得的水动力弥散系数基本一致;当水力梯度i≥0.2时,水动力弥散系数的变化基本趋于稳定,不再受到裂隙宽度的影响。     

Investigation in Mathematical Models of Chloride Diffusion Coefficient in Concrete Exposed to Marine Environment

Degradation of RC （reinforced concrete） in maritime structures has become a worldwide problem due to its excessive costs of maintenance, repair and replacement in addition to its environmental impacts and safety issues. Degradation of both concrete and steel which is the main reason of reduction in the service life of RC structures strongly depends on the diffusion process of moisture and aggressive species. In this paper, the major and popular mathematical models of diffusion process in concrete are surveyed and investigated. Predominantly in these models, the coefficient of chloride diffusion into the concrete is assumed to be constant. Whereas, experimental records indicate that diffusion coefficient is a function of time. Subsequently, data analysis and comparisons between the existing analytical models for predicting the diffusion coefficient with the existing experimental database are carried out in this study. Clearly, these comparisons reveal that there are gaps between the existing mathematical models and previously recorded experimental results. Perhaps, these gaps may be interpreted as influence of the other affecting parameters on the diffusion coefficient such as temperature, aggregate size and relative humidity in addition to the water cement ratio. Accordingly, the existing mathematical models are not adequate enough to predict the diffusion coefficient precisely and further studies need to be performed.     

人工模拟海洋潮汐区应变硬化水泥基复合材料抗氯盐侵蚀性能

通过人工模拟海洋潮汐区环境,研究了干湿循环时间比(3∶1、85.4∶1)和暴露时间(30、90d)对应变硬化水泥基复合材料(SHCC)抗氯盐侵蚀性能的影响.结合Fick第二定律,进一步分析了SHCC表面氯离子含量和扩散系数的时变规律.结果表明:干湿循环制度对SHCC氯离子侵蚀有显著影响,SHCC表面氯离子含量时变规律符合倒数模型;SHCC表观氯离子扩散系数明显高于其瞬时氯离子扩散系数,SHCC混凝土氯离子扩散系数的时间衰减系数大于C30普通混凝土.     

基于分子动力学模拟的再生剂-老化沥青扩散机理

采用Materials Studio(MS)分子动力学模拟软件对再生剂-老化沥青扩散体系进行研究.以沥青四组分试验为基础,选取12种分子模型构建再生剂分子组、复合水老化沥青分子组和复合紫外老化沥青分子组.针对在不同模拟时间、模拟温度和沥青成分条件下的老化沥青扩散体系进行模拟,得到扩散体系的扩散系数.结果 表明:随着模拟时间的延长,再生剂在老化沥青扩散体系中的扩散系数变小,同时在复合紫外老化沥青扩散体系中的扩散系数小于复合水老化沥青扩散体系;随着扩散温度的增加,扩散系数增速逐渐变缓;再生剂中油性成分(芳香分和饱和分)的扩散系数大于极性成分(胶质和沥青质),芳香分由于多为链状且相对分子质量较小,其扩散速率在4种组分中最快.     

体积分数对梯度结构混凝土扩散系数影响研究

通过室内氯离子侵蚀加速试验及氯离子分布测试,结合Fick第2定理拟合出梯度结构混凝土（GSC）的氯离子浓度扩散系数,以研究面层体积分数、加速试验龄期对扩散系数的影响;采用压汞技术测试面层材料与结构层材料的孔结构参数,分析氯离子扩散系数与孔结构之间的关系。结果表明：GSC体系的氯离子扩散系数随面层体积分数的增加而下降,并逐渐趋于平缓;GSC体系氯离子扩散系数则随加速试验龄期的延长而减小,最后也趋于稳定;与面层体积分数V=0试件相比,其它GSC试件具有更大的时间衰减系数值,说明其抵抗氯离子侵蚀的能力更好。最后根据相似性理论,建立了考虑面层体积分数变化的GSC氯离子扩散系数时变模型,分析显示,与结构层材料相比,面层材料具有较低的孔隙率及最可几孔径,使得孔的曲折性越大、连通性越低,因而面层材料具有更低的扩散系数。     

煤层瓦斯运移机制的关键参数表征

煤层的瓦斯扩散系数、浓度流动系数、初始运移强度系数和衰减系数,是煤体孔隙结构和煤质特性的力学表征。为研究煤层瓦斯运移机制,量化煤层瓦斯运移能力,依据Fick扩散理论和质量守恒方程,建立了描述煤体瓦斯浓度与扩散速率的计算模型,采用变量分离法进行数学求解,并通过数据迭代方法获取煤体内瓦斯的扩散系数和表面浓度流动系数;通过室内4种煤样瓦斯运移实验数据比较发现,煤体瓦斯质量增量与运移时间成负指数关系,且随煤阶升高而增大;瓦斯运移速度和衰减系数取决于煤的吸附能力和煤质组分,且煤种之间差异明显;渗透率与扩散系数成线性关系,与流动系数成二次函数关系,且随煤阶升高整体呈增加趋势。