水化液體對土工織物粘土墊層水力特性的影響

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1、水化液體對土工織物粘土墊層水力特性的影響摘要:土工織物粘土墊層的工程特性與孔隙液體的化學性質(zhì)有著密切的關(guān)系。在墊層或填埋系統(tǒng)的應用,補救現(xiàn)場履蓋系統(tǒng)的應用,以及二次污染系統(tǒng)中的應用,GCLs似乎可滲透多種液體。在這項研究中,將GCL樣品水化,并由不同的液體滲透。從而可以確定出GCL樣品的水力傳導率。結(jié)果示出,GCLs的水力傳導率均受水化作用和滲透液體的化學性質(zhì)控制。另外,即使僅由水狀液體水化,而非飲用水,其仍然可以減緩滲濾作用。關(guān)鍵詞:土工織物粘土墊層導水率應力強度孔液體1.序言  土工織物粘土墊層(GCLs)已經(jīng)被廣泛地用于填埋中的隔水層,污染場地的補救,以及次生污染系統(tǒng)。  在復合材料墊

2、層中,GCLs可被輔設(shè)在土工膜下方,或在其它情況中,作為一種單獨的墊層。  雖然GCLs具有較低的水力滲透率,這是公認的,但在一些情況中,將不得不限制液體的流動(指非飲用水)。例如,一些填埋物可能位于靠近海岸線處,因為尋找合適的位置,已經(jīng)成為非常困難的事情。在這種情況下,使用GCL墊層在瀝濾滲透之前可能與海水接觸。其它可能發(fā)生的情況是,在重工業(yè)區(qū)或鄰近重工業(yè)區(qū),酸雨是主要的環(huán)境影響之一。對于這些區(qū)域的填埋,酸雨水可能是水化GCL液體。更進一步講,GCLs在覆蓋物中可能易遭受酸雨的長期滲透作用。1.1GCLs的水力傳導率  有這樣幾項觀察孔液對GCLs工程特性影響的研究。大多數(shù)的觀察集中在水

3、力傳導率的變化上。例如,有人已經(jīng)做過用各種化學溶液,包括天然的或人造填埋物的瀝出液滲入GCLs樣品的試驗。  陽離子、電解質(zhì)、滲透常數(shù)和水化液對GCLs中膨潤土的水力傳導率具有很強的影響。通過滲透一個自來水水化液GCL樣本,用025MCaCl2溶液,作用于35kPa應力下,GCL樣品的水力傳導率增加近10倍。試驗由格力森等人完成,結(jié)果示出,當滲透物由自來水轉(zhuǎn)換為025MCaCl2溶液時,壓實的砂性膨潤土混合物水力傳導率增加了約100倍,另外,在描述GCL安裝現(xiàn)場時提到,此膨潤土中的鈉被石灰?guī)r表層濾去的鈣置換,引起了水力傳導率的大量增加。  由試驗中可以看出,控制GCLs讓其能阻

4、止化學溶液滲漏的最重要因素是水化液體。當一個GCL樣品先于其它的滲透液水化,GCLs的水力傳導率仍然非常低(在1011—1010m/s范圍內(nèi))。另外,GCLs的滲透作用與實際的沖洗液造成較低的水力傳導率(1012—1010m/s)。從而得出結(jié)論,由于實際的沖洗液包含數(shù)量大約相等的單價和多價的陽離子,單價陽離子可抵銷多價陽離子的影響。  試驗結(jié)果示出,GCL樣品用蒸餾水預先水化,當NaCl的濃度,從001增加到20M時,GCL的水力傳導率增加近15—2個數(shù)量級,由于GCLs孔隙率的增高,其水力傳導率有所增加。由于濃度接近孔隙率全部作用的相同級別,造成水力傳導率的增加。對比一下,用NaC

5、l溶液預先水化的GCL樣品,當NaCl濃度從01增加到20M時,GCL的水力傳導率增加近25—3的數(shù)量級。結(jié)論是GCL直接濾過的NaCl溶液相對初始濾過蒸餾水而言,吸附層厚度比孔隙率的影響更大?! ≡邴}濃度增加時對針穿孔GCL的水力傳導率的作用進行了研究。研究人員發(fā)現(xiàn),GCL的水力傳導率隨NaCl的濃度而增加,不管GCL是否滲透蒸餾水或是直接滲透NaCl溶液。結(jié)果表明,鹽溶液濃度增加可收縮吸附層并顯著增加水力傳導率,甚至當滲液僅包括單價陽離子時?! ∮酶鞣N溶液對GCL進行膨脹試驗和水力傳導率試驗。試驗結(jié)果指出,GCLs滲透的溶液包括二價的,三價的陽離子具有較高的水力傳導率和較低的自由膨脹

6、率(與GCLs滲透單價溶液或消離子水比較)。另外,也推斷出,當PH值非常低(<3)或非常高(>12)時,才影響GCLs的膨脹和水力傳導率?! Γ牵茫虧B透不標準液的水力傳導率作用因素試驗進行了討論。試驗結(jié)果表明,不標準液包括單價陽離子的高濃度和低濃度的多價陽離子,可以導致水力傳導率的顯著增加,試驗提供充分的時間進程,以使吸附的陽離子進行交換。在化學平衡之前,水力傳導率(包括預水化的GCLs)的試驗結(jié)束,可能導致測得的水力傳導率不代表化學平衡時的水力傳導率,而可能是很低的。  進一步講,還進行了其中包括非水液體滲透GCLs的研究。土地管理部門采用汽油、柴油和煤預先水化滲透GCL。結(jié)果示出在有效

7、壓力207kPa作用下,樣品的水力傳導率低于1×1011m/s。還發(fā)現(xiàn),當被有機液體和化學溶液滲透時,水化作用的GCLs的水力傳導率沒有看出有顯著的增加。  對乙醇濃度對針穿孔GCL的水力傳導率的作用進行了研究。乙醇濃度≤50%時,水力傳導率是下降的,反之,當乙醇濃度高于50%時,水力傳導率逐漸增加。這種情況可解釋為受到吸附層的厚度和粘滯度作用的影響。2試驗程序  為了估算填埋中GCLs的

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