秸稈纖維改良黏土作為填埋場(chǎng)襯墊防滲材料的可行性研究

【摘要】：針對(duì)垃圾填埋場(chǎng)運(yùn)行過程中壓實(shí)黏土襯墊開裂破壞失效中的關(guān)鍵科學(xué)問題，試圖采用農(nóng)作物秸稈纖維改良傳統(tǒng)壓實(shí)黏土襯墊，以提高襯墊系統(tǒng)的抗開裂特性以及承載能力。為評(píng)價(jià)秸稈纖維改良黏土作為填埋場(chǎng)襯墊材料的可行性，開展秸稈纖維改良黏土開裂試驗(yàn)研究，研究連續(xù)失水干燥與干濕循環(huán)作用下改良黏土的開裂規(guī)律，提出秸稈纖維黏土混合料的最佳配合比。通過室內(nèi)土工試驗(yàn)，研究不同秸稈纖維摻量的壓實(shí)黏土以及酸堿化學(xué)溶液腐蝕的改良黏土的強(qiáng)度與變形特性。開展酸堿化學(xué)溶液腐蝕下秸稈纖維改良黏土的微觀結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究，分析了化學(xué)溶液腐蝕條件下改良黏土的微觀形貌、孔隙結(jié)構(gòu)以及物質(zhì)相比的演化規(guī)律?；诹黧w運(yùn)動(dòng)方程、溶質(zhì)對(duì)流彌散方程、力平衡方程以及相關(guān)邊界條件，建立反映滲流-應(yīng)力-溶質(zhì)耦合作用下填埋場(chǎng)襯墊變形的數(shù)學(xué)模型，并采用此模型仿真分析了襯墊的變形破壞規(guī)律以及污染物運(yùn)移擴(kuò)散趨勢(shì)?；谝陨涎芯浚贸鋈缦轮饕Y(jié)論： （1）干濕循環(huán)作用對(duì)壓實(shí)黏土開裂影響顯著，隨干濕循環(huán)次數(shù)的增多，開裂愈發(fā)明顯；秸稈纖維改良黏土具有較好的抗開裂特性，隨纖維摻量的增加，開裂因子(CIF)出現(xiàn)了先增大后減小的趨勢(shì)，且當(dāng)纖維摻量為0.3%時(shí)，CIF僅為0.00813； （2）纖維摻量為0.3%的改良黏土承載能力較高，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到459.15kPa、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c、φ為80.97kPa、21.06°、滲透系數(shù)為5.0×10-8cm/s、壓縮系數(shù)α和壓縮指數(shù)Cc達(dá)到最小值分別為0.18MPa-1和0.065MPa-1，壓縮模量Es值為9.356MPa。酸堿化學(xué)溶液對(duì)秸稈纖維改良黏土強(qiáng)度特性影響顯著，其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度明顯下降，且酸性化學(xué)溶液腐蝕強(qiáng)度高于堿性化學(xué)溶液。 （3）酸堿化學(xué)溶液對(duì)黏土微觀結(jié)構(gòu)具有較大影響。腐蝕后壓實(shí)黏土表面愈發(fā)粗糙、平整度下降，溝壑明顯，比表面積增大；孔徑增大，二次孔、中孔增多，顆粒排列由片堆結(jié)構(gòu)演化至點(diǎn)-點(diǎn)排列結(jié)構(gòu)。黏土中的有機(jī)質(zhì)成分在酸堿化學(xué)溶液作用下出現(xiàn)腐蝕分解現(xiàn)象，且酸性腐蝕程度遠(yuǎn)大于堿性條件。 （4）基于秸稈纖維改良黏土襯墊變形與污染物運(yùn)移數(shù)值仿真計(jì)算結(jié)果可知，在填埋場(chǎng)運(yùn)行50天后，改良黏土襯墊層變形基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，其應(yīng)變?yōu)?.84%。襯墊層內(nèi)作用點(diǎn)的變形量是呈軸對(duì)稱變化，在襯墊層左右邊界處其變形量為最大值。改良黏土中各點(diǎn)的濃度隨時(shí)間的增加而增大，且污染物濃度隨襯墊層深度的增加而減小。在600天時(shí)，滲濾液污染物已穿透襯墊層。污染物濃度的變化是呈軸對(duì)稱變化，在襯墊層軸線處污染點(diǎn)的濃度為峰值。 【關(guān)鍵詞】：垃圾填埋場(chǎng) 襯墊系統(tǒng) 秸稈纖維 改良黏土 干燥開裂
【學(xué)位授予單位】：武漢輕工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TU993
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線16-19
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.3.2 技術(shù)路線及論文的結(jié)構(gòu)安排17-19
• 第2章 秸稈纖維改良黏土的開裂特性19-36
• 2.1 引言19
• 2.2 改良黏土的開裂試驗(yàn)19-21
• 2.2.1 試樣材料19-20
• 2.2.2 試驗(yàn)方法20-21
• 2.3 試驗(yàn)結(jié)果與討論21-34
• 2.3.1 連續(xù)干燥失水作用下改良黏土的開裂21-27
• 2.3.2 干濕循環(huán)作用下改良黏土的開裂27-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 第3章 秸稈纖維改良黏土的強(qiáng)度與變形特性36-51
• 3.1 引言36-37
• 3.2 試樣材料與方法37
• 3.3 試驗(yàn)結(jié)果與討論37-48
• 3.3.1 改良黏土強(qiáng)度與變形37-43
• 3.3.2 酸堿腐蝕作用下改良黏土強(qiáng)度與變形特性43-48
• 3.4 本章小結(jié)48-51
• 第4章 酸堿腐蝕秸稈纖維改良黏土的微觀結(jié)構(gòu)特性51-66
• 4.1 引言51-52
• 4.2 試驗(yàn)材料與方法52
• 4.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析52-64
• 4.3.1 SEM 微觀形貌52-56
• 4.3.2 微觀孔隙結(jié)構(gòu)56-61
• 4.3.3 TG-DTA 分析61-64
• 4.4 本章小結(jié)64-66
• 第5章 秸稈纖維改良黏土襯墊變形的數(shù)值仿真計(jì)算66-75
• 5.1 引言66-67
• 5.2 秸稈纖維改良黏土變形的數(shù)學(xué)模型67-74
• 5.2.1 數(shù)學(xué)模型67-68
• 5.2.2 邊界條件68-69
• 5.2.3 數(shù)值模擬與分析69-74
• 5.3 本章小結(jié)74-75
• 第6章 結(jié)論與展望75-79
• 6.1 主要結(jié)論75-77
• 6.2 展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-84
• 致謝84-85
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果85

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