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1、第22卷第10期巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)22(10)：1753～17552003年10月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringOct.，2003垃圾滲濾液對(duì)巖土的溶蝕和對(duì)其力學(xué)特性的影響余開彪張華(中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所武漢430071)摘要從化學(xué)的角度分析了垃圾滲濾液對(duì)巖土的溶蝕機(jī)理，從力學(xué)的角度分析了垃圾滲濾液對(duì)巖土的粘聚力、內(nèi)摩擦角等力學(xué)特性的影響。關(guān)鍵詞環(huán)境工程學(xué)，垃圾滲濾液，溶蝕機(jī)理分類號(hào)X705文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1000-6915(20
2、03)10-1753-03EROSIONOFRUBBISHLEACHATEONROCKANDSOILANDINFLUENCEONTHEIRMECHANICALPROPERTIESYuKaibiao，ZhangHua(InstituteofRockandSoilMechanics，TheChineseAcademyofSciences，Wuhan430071China)AbstractTheerosionmechanismispresentedofrubbishleachateontherockan
3、dsoilfromchemicalpointofview.Theinfluenceofrubbishleachateisalsoanalyzedonthemechanicalpropertiesofrockandsoil，suchasinternalcohesionandinternalfrictionangle.Keywordsenvironmentengineering，rubbishleachate，erosionmechanism填埋場(chǎng)里被微生物分解，發(fā)生一系列復(fù)雜的生化降1前言解反應(yīng)，微
4、生物(如甲烷菌)在缺氧的情況下使有機(jī)物分解，主要產(chǎn)生甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)，1kg3隨著人民物質(zhì)生活水平的提高，隨之而來(lái)的是生活垃圾約產(chǎn)生0.47m的廢氣(其中，CO2占40%，城市垃圾產(chǎn)量的迅速增長(zhǎng)。每年有數(shù)以億噸的生活CH4占55%～60%)和大量的垃圾滲濾液。其反應(yīng)過(guò)垃圾或填埋、或焚燒或堆置，對(duì)垃圾的處理已經(jīng)成程可描述為為一個(gè)社會(huì)性的問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)城市生活垃(C6H12O6)n=n(3CH4+3CO2)(1)圾的處理方式仍以填埋為主。填埋場(chǎng)中的垃圾與填在有氧階段，被覆蓋土中
5、的甲烷被甲烷氧化菌埋場(chǎng)周圍的巖土相互作用的關(guān)系，是垃圾處理中的氧化為CO2后釋放，其反應(yīng)過(guò)程可描述為一個(gè)重要課題。本文從化學(xué)和力學(xué)的角度分析了垃CH4+2O2=CO2+2H2O(2)圾滲濾液對(duì)垃圾填埋場(chǎng)周圍巖土的影響。2.2垃圾滲濾液對(duì)垃圾填埋場(chǎng)周圍巖土的溶蝕機(jī)理通常人們認(rèn)為，CO2對(duì)碳酸鹽具有溶蝕作用，2垃圾的降解及其對(duì)周圍巖土的溶蝕而CO2對(duì)碳酸鹽溶蝕機(jī)理為：CO2溶于水生成+?+H2CO3，H2CO3在水中離解為H和(HCO3)，H，?2.1垃圾的降解過(guò)程和(HCO3)與不溶于水的碳酸鹽(如
6、碳酸鈣)反應(yīng)生城市垃圾中含有一定比例的易被生化降解的有成可溶于水的碳酸鹽(如碳酸氫鈣)。其化學(xué)反應(yīng)步機(jī)物(如動(dòng)植物殘?jiān)?，其比例約為28%。有機(jī)物在驟為2001年7月30日收到初稿，2002年3月28日收到修改稿。作者余開彪簡(jiǎn)介：男，35歲，2000年于武漢理工大學(xué)(余家頭區(qū))土木工程系獲碩士學(xué)位，現(xiàn)任工程師，主要從事巖土工程與環(huán)境方面的研究工作。?1754?巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)2003年(1)CO2溶于水，生成碳酸：勢(shì)。CO2+H2O=H2CO3(3)垃圾滲濾液對(duì)巖石結(jié)構(gòu)體的溶蝕作用，使巖石內(nèi)的這
7、樣或那樣的微孔隙、微裂紋和其他缺陷加空氣中CO2的濃度越大，氣壓越高，在水中溶劇、擴(kuò)展，使巖體斷裂的內(nèi)在因素加劇。巖石結(jié)構(gòu)解的CO2越多，水溶液中的H2CO3濃度越大。+?體內(nèi)存在各種各樣的缺陷，如顆粒間的微裂紋等，(2)水溶液中的H2CO3離解成為H和(HCO3)，滲濾液的滲透作用對(duì)巖石顆粒間的微裂紋溶蝕造成+?H2CO3的濃度越大，H和(HCO3)的濃度越大，溶顆粒間的微裂紋擴(kuò)展，孔隙度增加，結(jié)構(gòu)松散，有液酸性越強(qiáng)，pH值越小，即效接觸面積減小，同時(shí)，也改變了巖石顆粒的組織+?H2CO3=H+
8、(HCO3)(4)和排列順序，在宏觀上表現(xiàn)為巖石的力學(xué)強(qiáng)度降+?低。微晶質(zhì)石灰?guī)r的孔隙度為0.8%～5.2%時(shí)，其(3)H和(HCO3)與不溶于水的碳酸鹽反應(yīng)，[2]生成易溶于水的碳酸氫鹽，反應(yīng)物的濃度越高，反單向抗壓強(qiáng)度為198.5～127.4GPa。應(yīng)速度越快。其反應(yīng)可用下式表示：垃圾滲濾液使巖體中的軟弱夾層進(jìn)一步惡化，CaCO+H++(HCO)?=Ca(HCO)(5)使裂隙擴(kuò)大。巖體中存在數(shù)量不等的軟弱夾層和發(fā)3332育程度不同的裂隙，這些軟弱夾層和裂隙是影響巖步驟(3)的反
