生活源污染黏性土結構與水理性質演化機理

生活源污染黏性土結構與水理性質演化機理

《生活源污染黏性土結構與水理性質演化機理》是依託中國礦業大學,由曹麗文擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

  • 中文名:生活源污染黏性土結構與水理性質演化機理
  • 項目類別:面上項目
  • 項目負責人:曹麗文
  • 依託單位:中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,

項目摘要

聚焦有機質為主生活源污染質滲流、化學過程協同作用下黏性土結構、水理性質演化的科學問題,突出土質學與土力學、滲流力學、化學知識融合、黏性土-生活源污染質耦合作用體系構建、體系內污染質滲流-化學協同效應及其與黏性土性質耦合關係探索的研究特色和創新思路,採用黏性土的污染質滲流-化學實驗模擬、數值模擬和工程測試相結合的方法,研究生活源污染質滲流、化學過程及其影響黏性土成分、結構和水理性質的協同效應,確定污染質滲流-化學協同效應表征參數及其獲取方法,建立污染質滲流-化學協同效應參數與黏性土孔隙比、稠度指標、滲透係數等的量化關係和黏性土-生活源污染質耦合作用體系量化模型,探討土體巨觀結構對污染質滲流和遷移的影響,闡明生活源污染土結構與水理性質時空變化特徵。以期揭示生活源污染土結構、性質演化機理,探索生活源污染土性質評價方法。為污染土環境質量評價、污染和地質災害防治提供科學依據。

結題摘要

聚焦有機質為主生活源污染質滲流、化學過程協同作用下黏性土結構、水理性質演化的科學問題,突出黏性土-生活源污染質耦合作用體系構建、體系內污染質滲流-化學協同效應及其與黏性土性質和微觀結構的研究思路,自主研發了滲流-化學協同作用的污染土樣製備與性質測試一體化裝置與試驗方法,通過物理試驗、數值模擬和現場測試方法,發現:有機質化學作用對黏土性質和微觀結構的影響強於無機鹽類、“低滲流深度階段,生活源污染質對土體的作用首先為CH3COOH的化學作用,然後是滲流作用,提高了土體滲透性,降低了抗剪強度和壓縮性;在高滲流深度階段,有機物的降解產物與土體反應生成沉澱的化學作用,降低了土體滲透性和壓縮性,提高了黏聚力”、“滲流和CH3COOH的化學作用增大了土體孔隙總面積、孔隙比,減低分形維數,而Ca-CO3則相反”等滲流和化學過程對黏性土性質、結構的協同效應。定義了淤堵物隨滲流生成率、孔隙度隨滲流降低率為協同效應表征參數。明確了表征參數的測試方法。闡明了淤堵物隨滲流生成率、孔隙度隨滲流降低率分別隨滲流時間的增加而增大和減小,隨滲流深度的增大而減小等時空變化規律。建立了包含協同效應參數、滲透係數、污染質濃度、基質吸力、滲流深度和時間等參數的黏性土-生活源污染質耦合作用體系量化模型,並給予求解和驗證。土體巨觀結構、污染質類型通過改變土體滲透性而影響污染質的滲流和運移。生活源污染土性質和結構的演化機理是:低深度階段,有機質對土體的化學作用(改變顆粒吸附電荷平衡、溶解、腐蝕黏土礦物、螯合物生成)顯現,同時,滲流力改變土體孔徑和孔隙的作用較大。隨著污染液滲流深度的增大,有機質降解和發酵產物---碳酸鹽沉澱的生成和土體孔隙的填充。確定了包含4個遞進步驟的生活源污染土性質評價方法。研究結論為污染土環境質量評價和地質災害防治提供科學依據。已發表論文16篇,其中SCI檢索6篇,EI檢索3篇,獲批發明專利2項。

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