大型水泥土屏障模型试验研究

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1、120—126．2013地质学刊第37卷第1期doi：10．3969／j．issn．1674-3636．2013．01．120大型水泥土屏障模型试验研究解子军(上海岩土工程勘察设计研究院有限公司，上海200032)摘要：由于帷幕注浆和深层搅拌桩防渗在技术与经济上具有一定的优势，在填埋场工程及污染场地中常作为首选方案，现有室内试验都是采用纯黏土作为隔离屏障。但在实际工程中水泥土垂直隔离屏障却应用得更加广泛，而在国内外针对水泥土屏障的研究却鲜有报道。拟通过大型模型试验来分析屏障厚度和水泥掺量对隔离效果的影响进行初步研究。关键词：大型模型试

2、验；水泥土屏障；重金属离子；扩散；水泥掺量；上海中图分类号：TU452文献标识码：A文章编号：1674—3636(2013)01—0120—070引言目前，国内填埋场采用的防渗措施主要有垂直隔离防渗和水平防渗。常见的用于控制污染物迁移的垂直隔离措施有：帷幕注浆、地下隔离墙、深层搅拌桩墙、钢板桩墙、高压喷射灌浆板墙等(许丽萍等，2006)。由于帷幕注浆和深层搅拌桩防渗在技术与经济上具有一定优势，在填埋场工程及污染场地中常作为首选方案(席永慧，2003)，其方法是水泥浆与土壤颗粒胶结形成渗透系数较小的隔离帷幕，以截断污染物溶质的迁移路径，

3、隔离污染物。但是在常规的设计中只把它当成防渗屏，未考虑污染物还可能通过扩散的形式迁移，所以需要测得隔离屏障的迁移参数，求出合理的使用寿命，以正确评价屏障的隔离效果。考虑通过现场试验测定迁移参数虽然较准确，但很难控制试验条件，不仅试验周期长，且会对环境造成污染，而模型试验是排除法，可以重点研究1—2个影响因素。故本次研究拟通过大型模型屏障试验来测定迁移参数。根据调研，现有室内试验都是采用纯黏土作为隔离屏障，但在实际工程中，水泥土垂直隔离屏障却应用得更加广泛，而在国内外针对水泥土屏障的研究却鲜有报道。因此，希望通过本模型试验获得水泥土屏障

4、迁移参数的研究成果，为指导水泥土屏障在工程中的应用进行初步研究。1试验方法1．1试验方案设计屏障的扩散系数主要取决于屏障本身的特性，本试验选取水泥掺量和屏障厚度作为2个主要影响因素，设计了6个屏障试验(表1)。表l屏障参数表屏障编号怒水紫量H10C9109H15C5155H10C121012H20C5205H10C151015H30C53052．2试验材料2．2．1土样取自上海市某工地(第③层土，淤泥质粉质黏土)，风干后磨细过2．5mm筛后储存待用。具体颗粒组成见表2。收稿日期：2012—06—06；编辑：陆李萍基金项目：上海市建设技

5、术发展基金项目“上海城市污染(受损)土处置与修复技术研究”作者简介：解子军(1980一)，男，工程师，主要从事岩土工程设计与咨询工作，E．mail：sk”zjl980@163．com第37卷解子军：大型水泥土屏障模型试验研究12l表2土样颗粒级配表砂／％粉粒／％黏粒／％。船二m荽怒跚二。躲二<。．oos一土名0．cr75mmO．晒I姗0．0lI姗0．0C15IlⅡn～⋯⋯15．98．565．34．116．2粉质黏土2．2．2水泥标号425。2．2．3仪器设备试验中使用的主要仪器设备有离心机(将取得的水样、泥浆样离心取得清样)和原子吸收

6、分光光度计(测金属离子浓度)等。2．2．4污染物质经过对上海地区大量的污染场地的取样调查，检测结果显示上海地区重金属污染较重的元素是cd、Pb、cu、zn，故本试验选择其中的zn作为污染离子，使用氯化锌(分析纯，质量分数大于98．0％)作为污染物进行试验。2．3试验步骤2．3．1屏障模型的试验装置制作根据一维屏障迁移扩散理论，设计的试验模型如图1所示。该模型由PVC板加工而成，板厚10mm。模型的内部尺寸如图1所示：长×宽×高为1200mm×300mm×300mm。模型由2道水泥土屏障分成3个仓，中间仓作为污染源，其长度为600mm，

7、远远大于屏障厚度；两边仓长度为300mm，装未受污染的土。进7k孔7k泥土屏障7敝昆i：屏障i井7k孔单位：mm图1试验模型总共制作4个模型，其屏障参数如表1。(1)制作水泥土屏障时，两侧用Pvc板作为模板，先将一定量的土和水泥事先混合均匀，再加入水泥质量5％的水玻璃起到快凝作用，最后按60％的比例加水注入模板中。加水保证最后的拌合物有很好的流动性，便于制作较薄的水泥土墙。(2)养护成型：14天后，将需要装土的一侧的模板先拆除，用不锈钢钢丝网支护，外侧再用木条支撑(图2、图3)。图2一侧拆模后的屏障图3屏障支护详图2．3．2土体密实本

8、试验土样为重塑土，在试验前需先经过风干、敲碎、过筛处理。过筛后的土体放入4个加工成型的模型两端的空仓中，并分层人工密实，密实过程中加少量水以增加密实度。2．3．3加水固结土样土样密实过后，为了使土样充分饱和，开始2天加3