浅论基于微观分析的填埋场gcl中运移规律的理论研究

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1、河海大学博士学位论文基于微观分析的填埋场GCL中运移规律的理论研究姓名：何俊申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：施建勇20060901摘要人工合成材料粘土衬垫(GCL)用于垃圾填埋场衬垫材料时具有厚度小、防渗性能好、有较好的自愈能力和能承受较大不均匀沉降等优点，但是容易受到渗滤液成分和浓度的影响，对其防渗性能有一定的威胁。应力状态等外界条件的变化使得GCL中膨润土孔隙比有较大的变化范围，对水和污染物在GCL中的运移也有较大的影响。目前对于GCL及膨润土中运移参数的研究主要采用宏观试验方法，存在试验时间长、试验结果受试验终止指标影响等问题，而运移参数的计

2、算没有充分考虑膨润土的微观结构特征，使得化学相容性等问题的研究存在一些困难。从微观角度对运移参数进行分析对于GCL的研制和应用有重要意义。本文以GCL中起防渗作用的主要材料一膨润土为研究对象，在微观结构观察和分析的基础上，推导出运移参数的计算公式，对膨润土在孔隙比和孔隙溶液浓度变化时渗透系数和扩散系数的变化规律进行研究，并对GCL复合衬垫中污染物的运移进行计算和分析。本文的主要研究工作包括：1．对GCL中常用的膨润土微观结构特征进行定量研究，分析孔隙分布和形态特征等随干密度和孔隙溶液浓度的变化规律。并用衷观孔隙率和粒内孔隙比表征膨润土的微观结构特征，得到表观

3、孔隙率和粒内孔隙比随干密度和CaCl2溶液浓度的变化公式，为运移参数的定量研究打下基础。2．将膨澜土看作双重结构，推导粒问孔隙中凝胶态蒙脱石矿物层间距离的计算公式，基于Poiseuille公式得到膨润土饱和渗透系数的改进计算方法。得到膨润土饱和渗透系数随孔隙比和渗滤液浓度的变化公式。3．燎微观结构作为媒介，建立扩散系数与渗透系数之间的关系，得到扩散系数计算公式。用扩散试验结果对扩散系数计算公式进行验证，并得到扩散系数随孔隙比的变化公式。4．在运移参数驻孔隙比变化公式的基础上，用数值计算方法分析加载过程对GCL复合衬垫缺陷处污染物运移的影响，并对GCL复合衬垫

4、与CCL复合衬垫的等效性进行评价，明确GCL复合衬垫的适用条件。关键词：GCL；膨润土；微观结构；渗透系数；扩散系数；运移计算IIAbstractGeosyntheticclayliner(GcL)isagoodbarriermaterialtobeusedinlandfill，foritsmeritsoflittlethickness，lowhydraulicconductivity,andabilityofself-healingandbearingnon-uniformseRlement．ButhydraulicconductivityofGCLorb

5、entoniteinGCLisverysensitivetodlemicalinteractions．TheperformanceofGCLwillbeinfluencedbystressstateandhydratedcondition．Currenttestmethodsfortransportparametersstudyaretime-consumingandpronetobeinfluencedbyterminationcriteria．Andthecalculationoftransportparametersfailstoappropriate

6、lyconsideratethemicroscopycharacteristicsofbentonite,whichmakesitdifficulttostudychemicalconsistencyofliner．Theregulationofhydraulicconductivityanddiffusioncoefficientwithdrydensityandconcentrationofporosolutionwasstudiedbasedonmicrostructuresmdy,andtheeffectivityofGCLcompositeline

7、rWasevaluated．Thestudycontainedthefollowingmainparts．1．nebentonitemierostmeturecharacteristics．suchasdistributionandroughnessofpore,apparentporosityandintraparticlevoidratio．werestudiedquantitatively．11leregulationofthesecharacteristicswithdrydensityandconcentrationofporesolutionwa

8、sobtained,whichWasthebaseo