利用短土柱测定黏性土等温吸附曲线的方法及应用

发布时间：2019-11-06 19:14

【摘要】：随着我国经济高速发展及工业化进程不断加快,土体及地下水受到污染,产生大量的污染场地。防污屏障作为地下污染防控措施之一,其服役性能成为关注的重点。对黏性土防污屏障而言,吸附特性研究是其服役性能评估的基础。现有基于Batch试验和土柱试验获得的吸附参数难以全面反映实际复杂工况下黏性土的非线性吸附行为。因此,黏性土防污屏障吸附特性及其对防污屏障击穿时间影响的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文在前人研究的基础上总结了污染物在防污屏障中的迁移机理及分析方法。以高岭土为研究对象,重金属Pb2+离子为目标污染物,提出了采用短土柱测定黏性土等温吸附曲线的试验方法,并通过误差分析及质量守恒分析评价了其可靠性。研究了污染源浓度、水头及土水比对等温吸附曲线及分配系数Kd的影响。针对不同污染源浓度范围提出了分段求参方法,并利用Geo-studio软件建模分析了吸附曲线及参数、污染源浓度、水头及击穿标准对击穿时间影响。总结国内外污染场地勘察工程实践经验及相关技术文献,研究了污染场地钻进取样技术。通过现场勘查和室内测试分析了渗滤液在黄土衬垫中的迁移。提出了防污衬垫服役性能评价方法的改进建议。上述研究得到的结论如下:(1)短土柱试验方法是在一批2cm高土柱上利用马氏瓶施加数米高常水头和不同浓度污染物溶液,测定目标污染物的出流曲线,直到出流稳定后对土样切片,测定土样中污染物的分配系数,直接获得短土柱等温吸附曲线。试验过程中污染物质量守恒分析结果与取样切片消解测试结果的相对准差低于8.96%,说明短土柱试验方法可靠。(2)短土柱试验获得的等温吸附曲线及分配系数Kd呈现出非线性,Kd值随浓度增加而减小,可采用langmuir吸附模式拟合。其吸附量及分配系数Kd值小于Batch试验的吸附量及Kd值。水头对等温吸附曲线及分配系数Kd的影响不明显。(3)污染源浓度达到400mg/1以上时,短土柱等温吸附曲线预测的出流与实测值吻合较好;污染源浓度在200mg/1以下时,则存在显著差异,且浓度越低,差异越明显,可通过短土柱出流曲线反分析获得线性吸附参数。(4)基于短土柱试验吸附参数求解的2m厚压实黏土衬垫击穿时间比Batch试验短,说明Batch试验高估了土体的吸附作用,应采用短土柱试验吸附参数对击穿时间进行分析。污染源浓度为50mg/1、400mg/1、1000mg/1,压实黏土衬垫的击穿时间分别为600、150、92年,说明随着浓度的增加击穿时间显著减少。在工程应用中可以通过在压实黏土衬垫表层添加高渗透性、强吸附性填料及降低污染源浓度来延长击穿时间。随着水头的增大,压实黏土衬垫的击穿时间减小。击穿标准不同,击穿时间也不一样。(5)钻进取样质量要求取决于土样测试项目及所含污染物种类;本文梳理了用于不同类型污染场地的钻进取样方法(见表6.3)。(6)黄土防污衬垫对COD吸附阻滞作用较强。在该场地高水头条件下,弥散度和阻滞因子影响不可忽略,50年后C1离子迁移深度为15m,COD为5m。
【图文】：

采用土－膨润土及水泥膨润土等常用材料回填入沟槽，经固结形成渗透逡逑性低的防渗墙（Ａｐｐｏｌｏｎｉａ，１９８０；邋ＭｃＫｎｉｇｈｔ邋ｅｔ邋ａｌ，２００１；邋Ｒｙａｎ邋ｅｔ邋ａｌ，２００３）。实际工程逡逑中，通常采用抽水井降水以及竖向防污屏障结合的治理方式（图１．１）。逡逑W逡逑图１．１抽水井与防污屏障结合治理方式（Ｓｐｏｏｎｅｒｅｔａｌ，１９８４）逡逑水平防污屏障通常应用于填埋场底部，又称防污衬垫，其基本结构形式如图逡逑１．２所示。其中渗滤液导排层的作用是收集和排出渗滤液，控制填埋场渗滤液水逡逑头；防渗层的作用是防止未及时排走的渗滤液发生渗漏。水平防渗材料包括土工逡逑膜（Ｇｅｏｍｅｍｂｒａｎｅ，简称邋ＧＭ），土工聚合黏土衬塾（Ｇｅｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ邋Ｃｌａｙ邋Ｌｉｎｅｒ，筒逡逑称ＧＣＬ），压实黏土衬呡（Ｃｏｍｐａｃｔｅｄ邋Ｃｌａｙ邋Ｌｉｎｅｒ，筒称ＣＣＬ），以及天然土壤保逡逑护层（Ａｔｔｅｎｔｕｎａｔｉｏｎ邋ｌｉｎｅｒ，简称ＡＬ）。根据防渗层材料的不同，其衬呡结构形式逡逑也不同（见图１．３）。本文主要研究图１．３－ａ结构中压实黏土衬垫的特性。逡逑４逡逑

采用土－膨润土及水泥膨润土等常用材料回填入沟槽，经固结形成渗透逡逑性低的防渗墙（Ａｐｐｏｌｏｎｉａ，，１９８０；邋ＭｃＫｎｉｇｈｔ邋ｅｔ邋ａｌ，２００１；邋Ｒｙａｎ邋ｅｔ邋ａｌ，２００３）。实际工程逡逑中，通常采用抽水井降水以及竖向防污屏障结合的治理方式（图１．１）。逡逑W逡逑图１．１抽水井与防污屏障结合治理方式（Ｓｐｏｏｎｅｒｅｔａｌ，１９８４）逡逑水平防污屏障通常应用于填埋场底部，又称防污衬垫，其基本结构形式如图逡逑１．２所示。其中渗滤液导排层的作用是收集和排出渗滤液，控制填埋场渗滤液水逡逑头；防渗层的作用是防止未及时排走的渗滤液发生渗漏。水平防渗材料包括土工逡逑膜（Ｇｅｏｍｅｍｂｒａｎｅ，简称邋ＧＭ），土工聚合黏土衬塾（Ｇｅｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ邋Ｃｌａｙ邋Ｌｉｎｅｒ，筒逡逑称ＧＣＬ），压实黏土衬呡（Ｃｏｍｐａｃｔｅｄ邋Ｃｌａｙ邋Ｌｉｎｅｒ，筒称ＣＣＬ），以及天然土壤保逡逑护层（Ａｔｔｅｎｔｕｎａｔｉｏｎ邋ｌｉｎｅｒ，简称ＡＬ）。根据防渗层材料的不同，其衬呡结构形式逡逑也不同（见图１．３）。本文主要研究图１．３－ａ结构中压实黏土衬垫的特性。逡逑４逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X505

【参考文献】

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本文编号：2556852