垃圾堆存场地下卧土层结构演化特性及变形规律

发布时间：2020-04-17 08:07

【摘要】：大量非正规生活垃圾堆放点和不达标生活垃圾处理设施(统称存量垃圾场)引发的环境灾害与安全问题已成为当前和今后最突出的问题之一。在长期垃圾渗沥液化学腐蚀影响作用下,填埋场的衬垫防渗系统被穿透而造成渗沥液的泄漏。这些过程消除了防渗系统的保护功能,改变了填埋场下卧黏土层的土体工程特性,降低了填埋场下卧土层的承载能力。本文通过开展固结不排水的三轴压缩试验(CU)、XRD试验、扫描电镜试验、激光粒度试验、核磁共振试验分别检测与分析不同渗沥液污染条件下的原状、重塑黏土的强度特性、物相组成、微观结构形貌、颗粒组成、孔隙结构特征等。并通过微观试验获取的参数计算得到了反映垃圾渗沥液污染黏土结构性特征参数π、κ。基于以上试验,得到如下研究成果:(1)随着渗沥液污染时间或浓度的增大,原状、重塑土的最大偏应力、粘聚力、内摩擦角和结构强度发挥度持续下降。原状土的各项强度指标始终大于重塑土的各项强度指标。当渗沥液侵蚀365天时,围压50、100、150 kPa下的结构强度发挥度分别为8.93%、8.79%、6.64%。渗沥液侵蚀初期(15天)或浓度较小的渗沥液侵蚀后的土样变形破坏呈现剪切破坏面,其应力-应变曲线为应变软化。随着侵蚀程度加剧,土样的变形破坏呈现“鼓胀”型变形破坏,其应力-应变曲线也逐渐向应变硬化转化。(2)粘土矿物(伊利石、蒙脱石)的含量随着渗沥液侵蚀天数或浓度的增加而逐渐减少。渗沥液侵蚀365天后,原状土中伊利石、蒙脱石分别减小了29.09%、35.63%。当渗沥液浓度为100%时,二者含量分别减小了26.02%、23.93%。渗沥液污染重塑土各矿物成分变化较原状土更为复杂。(3)随着渗沥液侵蚀天数或浓度的增加,土体表面架空孔隙增多,多为不稳定的蜂窝状结构,表面出现多处贯穿裂缝。粒径分布曲线总体呈单峰正偏型。粗颗粒所占体积曲线逐渐趋于平缓,原状土平均粒径减小,比表面积增加,中值粒径先减小后趋于稳定,渗沥液侵蚀的土颗粒逐渐向细小、均匀、多孔隙的趋势发展。(4)渗沥液污染后的原状、重塑土中的孔隙主要为颗粒间孔隙、团粒内孔隙、团粒间孔隙,其中,颗粒间孔隙占比最大。渗沥液污染不同时间后土体的孔径主要集中在0.02~1μm、2~50μm范围内。随着渗沥液污染不同天数或浓度的增加,孔隙体积百分含量、最大和最优孔径均增大。(5)渗沥液污染黏土的粘聚力、内摩擦角与平均粒径呈正相关、与比表面积呈负相关。计算得到了渗沥液污染和应力共同作用后原状、重塑土的结构性参数π、κ,并进一步获得结构性参数与渗沥液污染不同天数和不同浓度之间的数学表达式。
【图文】：

技术路线图

X射线衍射图,原状土,X射线衍射图,可溶性盐

武汉轻工大学硕士学位论文表 2.2 试验黏土的基本化学性质指标与矿物成分组成矿物组成/%可溶性盐/%有机物/% 石英伊利石蒙脱石白云母钠长石高岭石0.6 1.8 23.41 23.10 20.94 21.09 6.69 4.76
【学位授予单位】：武汉轻工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X799.3;TU43

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