透气真空快速泥水分离技术对淤泥水分的促排作用

 透气真空快速泥水分离技术适用于高含水率高黏粒含量疏浚淤泥的堆场处理,可快速减小堆场中淤泥的体积,加速堆场的周转利用,并能解决常规真空处理方法中存在的滤层淤堵问题。通过自行研制的室内模型试验装置,进行透气真空快速泥水分离和自然静置泥水分离的室内模型对比试验,可以看出透气真空快速泥水分离技术对淤泥中水分有促排作用,不仅能快速通过滤层管道抽吸出大量水分,而且其表面水增厚速度也大于自然静置下的增厚速度。透气真空技术中淤泥存在2个排水面,土颗粒与孔隙水存在渗流作用,渗流使得固相与液相产生相对运动。相对渗流使得土颗粒受到拖拽力的作用,拖拽力的大小和方向与相对渗流中的等速界面有关。在拖拽力作用下,淤泥内部会发生“胶结—断裂”压缩过程并产生“稀薄”效应,使得淤泥骨架的体积压密速度大于抽出孔隙水体积速度,进而解释透气真空对淤泥促排作用的机制。     

疏浚淤泥中的拱架结构防淤堵机理

透气真空快速泥水分离技术适用于高含水率高粘粒含量疏浚淤泥的堆场处理,可以快速减小堆场中淤泥的体积,加速堆场的周转利用,并能解决常规真空处理方法中存在的滤层淤堵问题。通过对透气真空快速泥水分离试验和常规真空抽水试验结束后进行试样取样颗粒分布试验,可以看出透气真空方法中滤层材料附近的淤泥土体中细颗粒流失,粗颗粒富集,形成拱架结构;而常规真空抽水方法中不存在细颗粒流失,没有形成拱架结构,造成了淤堵。分析了拱架结构层形成的过程,其能够保护土体内部的细颗粒不再流失,同时保证较高的渗透性。解释了常规真空抽水方法容易产生淤堵,而透气真空方法能够解决淤堵问题的原因。     

高含水率疏浚淤泥透气真空防淤堵模型

透气真空技术解决了传统真空处理高含水率疏浚淤泥存在的淤堵问题,但其防淤堵控制尚缺乏有效分析方法.利用Ruth滤水理论建立了高含水率疏浚淤泥径向排水模型,采用透气真空抽水模型的试验结果验证了模型的有效性.同时,明确了反映淤泥排水层滤水性能的径向平均比阻arav在抽水过程中的变化规律:传统真空抽水形成的淤泥排水层有一个被压密的过程,孔隙结构不稳定,排水管道易发生淤堵;而采用透气真空抽水可以使淤泥排水层形成相对稳定的孔隙结构,有效地防止淤堵现象的发生.     

浅层真空预压法在太湖疏浚淤泥固化中的应用

对湖泊疏浚淤泥进行固化处理,防止其产生二次污染是目前生态治理湖泊中的一个重要内容。引入浅层真空预压法对太湖疏浚淤泥进行固化处理,对施工过程中沉降、孔压、真空度、十字板剪切强度、载荷板等监、检测数据进行了分析,结果表明该方法能够对太湖疏浚淤泥进行快速处理,施工方便,加固效果能够满足设计要求。     

典型无机絮凝剂对疏浚淤泥絮凝效果及出水水质影响研究

针对淤泥堆场堆填处置中，天然底泥自重落淤固结缓慢等问题，工程中常添加化学药剂来加快泥水分离过程。利用量筒沉积柱试验研究了5种典型无机絮凝剂对高含水率疏浚淤泥的絮凝沉积效果及上覆水水质(浊度值)的影响规律。5种典型的无机絮凝剂中，CaCl₂,PAS(聚合硫酸铝)的絮凝效果相对较好。在此基础上，探明了这两种絮凝剂在不同掺量下对疏浚淤泥沉积规律的影响。试验结果表明，CaCl₂,PAS掺量不同，泥浆自重沉积固结稳定后沉降量、沉降速率、沉积稳定时间不同，得到CaCl₂和PAS的最优掺量分别为0.8%,0.2%。在最优掺量下上覆水的去浊率可达到84%左右。CaCl₂通过Ca²⁺的交换作用和电性中和作用发挥絮凝作用；PAS主要通过土颗粒表面的电性中和作用发挥絮凝作用。结果可为大规模疏浚淤泥的快速絮凝和余水排放研究和设计提供参考借鉴。     

利用海洋疏浚泥制备淤泥固化砖的研究

减量化和资源化是解决海洋疏浚泥大量堆积问题的重要工作。通过试验疏浚泥含水率、淤泥固化剂掺量和成型压力对淤泥固化砖性能的影响,采用固化免烧工艺制备了性能满足标准要求的疏浚淤泥固化砖,为疏浚泥的资源化利用提供指导。     

东湖风景区湖底淤泥脱水固结一体化施工工艺

针对东湖风景区湖底淤泥含水量高,重金属镉、汞、铅、砷等含量超标,氮、磷含量高的情况,采用脱水固结一体化工艺结合FSA泥沙聚沉剂和HEC高强高耐水土体固结剂进行处理,处理后泥饼及尾水含水率、重金属含量等都达到了相关标准。处理后泥饼可作为农业、园林用土及填方材料,尾水可达到直接排放标准。     

襄阳护城河清淤底泥处理工艺改进及工程设计

针对清淤淤泥体量大、含水率高、絮凝沉淀困难等特点,襄阳护城河清淤底泥处理工程参照武汉东湖通道湖底淤泥处理工程设计运行经验,将含水率为95%的清淤泥浆经固结压滤脱水形成含水率≤35%的脱水泥饼。固结压滤脱水改进工艺对泥浆调节池及尾水回用系统进行了适用性改造,减小了占地面积,加快了泥水分离,提高了泥浆进料浓度。泥浆进料时间由每流程55 min降至每流程40 min,每台(套)设备可多处理186.6 m3/d水下自然方底泥,每台机每流程可节省22.5 kW·h电能,实现了河湖清淤底泥的快速高效处理,可为类似项目提供借鉴。     

高含水率疏浚淤泥平板贯入剪切强度试验研究

针对中国缺乏高含水率疏浚淤泥不排水强度的有效测试方法的现状,引进了Tan课题组提出的平板贯入剪切试验方法,对分布于中国不同地区的3种疏浚淤泥进行了系列平板贯入剪切试验,分析了加载速率对不排水强度测试结果的影响以及贯入深度随贯入时间的变化规律,完善了平板贯入剪切试验测试方法。基于平板贯入剪切试验数据,分析了疏浚淤泥的不排水强度性状和主要影响因素,导入含水率与液限之比对各种疏浚淤泥的不排水强度进行归一化分析,验证了平板贯入剪切试验测试方法的有效性,为该测试方法应用于中国疏浚淤泥的强度测试奠定了基础。     

薄砂层长短板结合真空预压法处理吹填淤泥土试验研究

薄砂层长短板真空预压法是快速加固新近吹填淤泥的一种新工艺。研究表明,抽真空 90 ～ 120 d 吹填淤泥土层平均压缩量可达到 30% ,呈现明显的大变形特征;平均固结度可达到 80% 以上;强度增长明显,检测表层承载力可达到 50 kPa 以上。该方法节省用砂量,便于泥面插板施工,显著改善表层排水条件,能满足浅层快速加固的建设要求。设置护膜土工布有利于水平排水和膜下真空度稳定。设置薄砂层和长短板结合的竖向排水体形式,可平衡和抑制负压作用下新近吹填淤泥土颗粒的径向流动,避免出现排水板周围淤泥抱团而导致的径向排水通道堵塞问题,保障场地加固效果的均匀性。加固后吹填淤泥的物理力学性质得到大幅度改善,与正常淤泥质软土相比,其发展趋势和轨迹是相符的,主要指标值之间的相关性规律是基本一致的。     

真空降水联合低能量强夯在某黏土堆场中的试验与应用

通过对表层为黏性土和粉质黏土、下卧土层为粉质土场地的强夯试验,研究真空降水联合低能量强夯是否适用于上覆饱和或近饱和黏性土地基外的地基情况。并就真空降水联合低能量强夯法在上覆黏性土堆场中夯击能量、夯击击数、最佳夯击遍数以及两遍夯击的间隔时间等施工参数进行分析研究。结合加固前后的土体变形、超孔压变化,得出采用低能量、小间距进行两降两夯施工可以取得较好的加固效果。     

高含水率疏浚泥轴对称大应变固结模型

高含水率疏浚泥在外加荷载作用下通常产生大应变固结变形,不适用于传统的Barron轴对称小应变固结理论。为此,基于Gibson一维大应变固结理论和Hansbo径向固结理论,摒弃小应变假定,考虑高含水率疏浚泥的材料和几何非线性、径竖向渗流等因素,建立了等应变条件下以孔隙比为变量的轴对称大应变固结模型ALSC,Gibson、Hansbo、Kjellman等建立的固结方程是该模型的特例。基于有限差分法,编制了计算程序,进行了ALSC模型与小应变模型的数值模拟,验证了ALSC的有效性。研究结果表明:土体变形较小时,ALSC模型与Barron模型计算的固结度和超静孔压数值基本吻合;土体变形较大时,ALSC模型与"Barron+Terzaghi"理论计算的最终沉降量和固结速率取决于土体的固结参数;当C_c/C_k=1时,ALSC模型的最终沉降量小于"Barron+Terzaghi"理论,但二者固结速率相当;当压缩系数av保持不变,ALSC模型(C_k=1)与"Barron+Terzaghi"相比,最终沉降量大,固结速率慢。     

吹填淤泥土的固结特性研究

介绍了大型围海吹填造陆工程中,采用堆载预压与真空堆载联合预压法加固处理吹填淤泥与原状淤泥的工程实例。对该工程B2场地吹填淤泥落淤与软基处理前后物理力学性质、吹填淤泥与原状淤泥的压缩变形、孔压与真空度测试结果进行分析。结果表明：吹填淤泥经晾晒与自重固结作用,物理性质得到大大改善,表层0～1m平均含水量与孔隙比明显小于下层...     

Recycling dredged mud slurry using vacuum-solidification combined method with sustainable alkali-activated binder

Dredged sediments with high water content is difficult to be treated and beneficially reused because of their poor engineering characteristics. To treat those slurry, this paper introduces a novel mechanical-chemical combined method, i.e., vacuum-solidification (VS) combined method, and investigates its performance in dewatering and strength improvement. Corresponding model tests using vacuum-only preloading method and binder-only solidification method, respectively, were conducted. Ground granulated blast-furnace slag, an industrial by-product, activated by hydrated lime, magnesium oxide or carbide slag was used as the binder in the proposed method. The mass of discharged water due to vacuum consolidation was measured during the model test. Soil samples were taken after vacuum preloading for unconfined compression test, permeability test, X-ray diffraction, scanning electron microscopy and mercury intrusion porosimetry to analyze the strength development, hydraulic and microstructural properties of the treated soil. The results indicate that the VS combined method exhibits a remarkable enhancement in both volume reduction efficiency and the strength improvement effectiveness. The type and content of activators have an obvious influence on the performance of the combined method. This study preliminarily revealed the mechanism and effect of using the VS combined method with alkali-activated GGBS as binder to treat high water content dredged mud.     

Experimental study of PVD-improved dredged soil with vacuum preloading and air pressure

The PVD-vacuum method is the main method used to treat dredged soil, but sometimes it cannot completely meet engineering needs due to the limitations of vacuum pressure. Therefore, based on the traditional PVD-vacuum method, a method of air pressure combined with vacuum preloading is proposed in this paper. The air pressure is transmitted into the dredged soil by using an impermeable and flexible membrane airbag embedded in the dredged soil. A comparison of the traditional PVD-vacuum method and the combination of air pressure and vacuum preloading is investigated by the model test. The data of the settlement and water discharge during the test are monitored. After the tests, the water content and shear strength at different positions are measured. Finally, a method for calculating the volume change of dredged soil is proposed, and the results of the test are used to prove the correctness of the proposed method.     

基于GDS固结仪的吹填淤泥非线性渗透性及参数测定

 吹填淤泥具有高含水量、高压缩性、低渗透性等特性,因形成条件与应力历史等不同,表现出与一般软黏土不同的渗透特性,很难利用常规渗透试验仪测定渗透系数。GDS固结仪可克服现有渗透试验仪的缺陷,在吹填淤泥非线性渗透特性研究及参数测定方面具有很大的优势。采用GDS固结仪对深圳前湾吹填淤泥进行固结渗透试验,对软黏土常见的4种渗透系数与孔隙比之间的非线性关系进行回归拟合,获得相应的拟合参数。结果表明：(1) 在6～400 kPa的固结压力下,吹填淤泥的渗透系数随固结压力的增加呈非线性变化,降低1～2个数量级;(2) 4种渗透系数与孔隙比之间的非线性渗透关系对于深圳前湾吹填淤泥都是适合的,其中渗透系数与孔隙比之间的幂函数关系,拟合程度最好,形式简单,成为吹填淤泥等超软土大变形与非线性固结性状数值分析首选的非线性渗透关系。     

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。