土-膨潤土系豎向隔離工程屏障阻滯污染物運移的模型試驗研究.pdf

1、本文依托國家自然科學基金重點項目《城市化過程中天然沉積土污染演化機理與控制技術研究》(41330641)、自然科學基金《膨潤土系豎向隔離墻阻滯重金屬污染物運移的機理及性能研究》(50878052)與江蘇省杰出青年基金《特殊路基填土固化穩(wěn)定再生利用的關鍵問題研究》(BK2012022)，通過室內試驗及理論分析對砂土-膨潤土系豎向隔離工程屏障（簡稱S-B隔離屏障）阻滯重金屬運移特性進行了系統(tǒng)研究。得出主要結論如下:
　　(1)通過施工

2、和易性試驗及一維壓縮滲透試驗研究了S-B隔離工程屏障材料與南京黏性土材料的基本特性。結果表明漿液膨潤土摻量為10％，回填料含水率為41％時，摻有8％膨潤土的S-B隔離工程屏障材料能滿足和易性要求，且其滲透系數(shù)受固結壓力影響不顯著，范圍為3.0×10-10m/s-1.0× 10-10 m/s;南京黏性土材料滲透系數(shù)隨固結壓力增大而減小，其范圍為5.4× 10-9m/s-4.4×10-10m/s。
　　(2)通過批處理吸附試驗研究了S

3、-B隔離工程屏障材料與南京黏性土材料的對重金屬Pb、Zn的吸附特性。結果表明上述兩種材料對重金屬Pb、Zn的吸附量均隨溶質濃度增大而增大，吸附去除率呈相反趨勢。陽離子間競爭性吸附導致上述兩種材料對單一重金屬離子環(huán)境下Pb、Zn的吸附量要比同濃度下復合重金屬離子下吸附量高3％-11％。
　　(3)通過一維化學滲透土柱試驗研究了S-B隔離工程屏障材料與南京黏性土材料對典型重金屬Pb、Zn的阻滯規(guī)律。結果表明S-B工程屏障材料對Pb、Z

4、n具有一定的化學滲透膜效應，其化學膜效率系數(shù)ω隨溶質濃度增大而減小，且在半對數(shù)坐標下呈現(xiàn)良好的線性關系;Pb、Zn濃度在5 mmol/L-60 mmol/L時，其化學膜效率系數(shù)ω的范圍為0.008-0.030。而南京黏性土對Pb、Zn的化學膜效應基本為零。同時，Pb、Zn在上述兩種材料中的有效擴散系數(shù)D*均隨溶質濃度增大而增大，并逐漸趨于穩(wěn)定，且前者略高于后者。復合重金屬離子環(huán)境下Pb、 Zn在S-B工程屏障材料中的有效擴散系數(shù)D*比單

5、一重金屬離子環(huán)境下分別減小8％-15％和13％-27％。
　　(4)通過室內模型試驗研究了S-B工程屏障對Pb-Zn復合污染液的實際阻滯性能。結果表明隔離墻體施工不良（底部接觸不良）條件下，Pb的遷移速率要快于Zn;且多層含水層間的水力條件直接影響重金屬離子的遷移路徑，從而影響隔離屏障的阻滯性能。
　　(5)通過數(shù)值模擬分析了不同工況下(完整墻體、底部接觸不良、墻體局部缺陷(window)）S-B豎向工程屏障對Pb的阻滯性能