浅谈真空预压固结排水法在实际工程中的应用

空预压是通过覆盖于地面的密封膜下抽真空,使膜内外形成气压差,使粘土层产生固结压力。即是在总应力不变的情况下,通过减小孔隙水压力来增加有效应力的方法。真空预压是在负超静水压力下排水固结,称为负压固结。本文结合真空预压固结排水法在永定新河防潮闸工程中的应用实例,介绍了真空预压施工的准备工作,对真空预压施工方案进行了阐述,提出了真空预压施工的质量保证措施,以完善真空预压施工工艺,从而提高软基的处理水平,可供同类型工程参考借鉴。     

黏性重塑土不同制备方式对其抗剪强度的影响研究

重塑黏土样制备方法主要有击实法和固结法两种类型。本文通过对武汉红色黏土原状样、击实重塑样和固结重塑样进行直剪试验,研究了黏性重塑土不同制备方式对其抗剪强度的影响。结果表明:原状样的抗剪强度最高,其次是固结重塑样,击实重塑样的抗强强度最低;根据电镜扫描分析原因认为,原状样由于游离氧化铁的存在而形成凝聚体结构,使其具有很高的抗剪强度,而重塑样能在一定程度上恢复这种结构,但固结法制样比击实法制样恢复能力更强,此外击实法制样过程中形成的大孔隙也是击实重塑样抗剪强度较低的原因之一;在击实重塑样中有相当部分的土颗粒之间存在自由水和空气,而固结法制成的饱和样的土颗粒之间通过结合水膜连接,使土颗粒连接得更为紧密;对于击实法制样,水土混合后还需要静置足够的时间,才能保证水土作用充分,使土中水由自由水转化为结合水,从而恢复部分凝聚体结构。     

赣南凝灰岩残积土物理力学与应力-应变特性研究

凝灰岩残积土广泛分布于赣南一带,研究其工程特性对当地工程建设以及地质灾害的防治具有重要意义。在赣南地区采取典型的凝灰岩残积土原状样和重塑样,进行了基本的物理力学性质试验以及三轴固结不排水剪切试验,对其基本物理力学性质、抗剪强度特性以及结构等方面的工程特性进行了研究。试验结果表明:凝灰岩残积土依据其塑性指数和颗分曲线,可定名为粉质黏土,其孔隙比为0.91,土体渗透系数为2.25×10-7 m/s,渗透能力较差;凝灰岩残积土原状样的抗剪强度参数为c=14kPa、φ=15.63°,c′=7.83、φ′=28°,重塑样的抗剪强度参数为c=11.99kPa、φ=22.6°,c′=5.08、φ′=30.58°;凝灰岩残积土原状样的总内聚力、有效内聚力均略大于重塑样,而原状样的总内摩擦角、有效内摩擦角均略小于重塑样。     

生态复合改性黄土抗水蚀与强度特性试验研究

针对在降雨条件下,裸露的黄土边坡土体极易发生侵蚀,造成严重的水土流失问题,提出采用新型SH固化剂、木质素磺酸钙与水泥生态复合改性加固黄土的治理方法。通过单掺试验,初步确定了三种固化材料对黄土固化效果的影响规律与掺量范围;通过正交试验,确定了适宜黄土边坡植被护坡的复合改性配方的最优配比为0.5%掺量木质素磺酸钙、4%掺量SH和2%掺量水泥,在该配方下固化土的7 d无侧限抗压强度达到了2.43 MPa,满足护坡强度的要求,且耐水性能明显提高;利用扫描电镜试验,对比分析了复合改性前、后固化土的微观形貌结构变化,结果表明水泥水化产物填充孔隙与胶结土颗粒,木质素磺酸钙与黏土颗粒发生离子交换作用,SH高分子链搭接土颗粒且分子链间相互交联,三者共同促进土颗粒形成团聚结构,从而提高了土体的强度和水稳定性。该研究可为生态护坡工程中土壤的加固提供参考。     

铁改性热处理凹凸棒颗粒对水体磷的去除效果

传统粉末态除磷材料颗粒过细,从而导致其难与水分离,这极大限制了其在实际工程中的应用。以热处理颗粒态凹凸棒黏土为载体（1~2 mm）,采用氯化铁（FeCl₃）活性负载的方法制备颗粒态吸附磷材料,并详细研究了吸附材料除磷的最佳改性条件、反应时间、影响因素及其效率。结果表明:2 mol/L氯化铁溶液改性的凹凸棒达到最佳改性条件,且磷的吸附能较好地被朗格缪尔方程模拟,其最大吸附量为4.27 mg/g,是原状黏土固磷容量的2倍左右。铁改性凹凸棒土除磷效率受pH值的影响较大,当水体pH值从4提高到11,去除率下降了10%左右。吸附动力学表明,铁改性凹凸棒土对磷的吸附符合拟二级动力学方程,24 h内可以去除84.46%的磷。0.2 mol/L的盐酸对铁改性凹凸棒的再生效果最优,再生后吸附剂对磷的吸附效率下降40%左右。以上研究结果表明,铁改性凹凸棒土可以作为低浓度水体磷去除材料,具有较大的应用前景。     

水头饱和与反压饱和相结合的滑坡黄土物理力学特性研究

黄土地区滑坡等地质灾害频发,黄土的物理力学特性研究对黄土地区地质灾害的防治具有重要意义。以GDS三轴仪为试验平台,采用水头饱和与反压饱和相结合的方法对陕西蔡家坡滑坡原状马兰黄土进行饱和,然后对其进行三轴固结不排水剪切试验。试验结果表明:对初始含水率较低的原状马兰黄土,水头饱和结合反压饱和的方法可以使原状马兰黄土在较短时间、较小反压下达到较高饱和(孔压系数B=0.962);原状马兰黄土的轴向应力-应变曲线呈现为应变弱化型,表现为脆性破坏,在达到土的峰值强度前变形近似"弹性",且在较小的应变下即可达到土的峰值强度;饱和马兰黄土在剪切过程中产生正的孔隙水压力,孔隙水压力曲线先增加后保持稳定,围压越大孔隙水压力增长速率越大;饱和马兰黄土的抗剪强度参数为c=12.7kPa、φ=10.2°,c′=14.8kPa、φ′=16.2°,随着围压的增大其破坏应力随之增大,不同围岩下有效应力路径曲线的形态都近似呈直线形。     

阴-阳离子协同改性凹土对三氯乙烯的吸附

文章通过凹凸棒土对三氯乙烯(TCE)的吸附动力学实验、等温平衡吸附实验及环境影响因素实验,探讨了凹凸棒土对TCE的去除机理及其影响因素。研究发现,相对于原土,有机改性凹凸棒土对TCE的去除效果有明显的提高,并随着有机碳含量的加大而升高,其去除机制主要为凹凸棒土上的有机相对TCE的分配作用,并以阴阳离子有机凹凸棒土100 HTDMA/100 SDS的吸附效果最好。在TCE初始浓度为100 mg·L-1,温度30℃、pH为(9±0.5),吸附时间2 h条件下,采用等摩尔凹凸棒土阳离子交换容量(CEC)的HTDMA和SDS协同改性的凹凸棒土(即100 HTDMA/100 SDS凹凸棒土)对污染水中TCE的去除率达到最高,并稳定维持在62%左右。     

广州市南沙区第四系剖面镉富集特征及生物有效性

了解土壤重金属镉的分布格局及富集规律,掌握其活性及影响因素,对保障农用地和建设用地土壤环境安全,改善土壤环境质量至关重要.测试南沙区第四系剖面重金属Cd含量,采用地质累积指数(I_geo)和潜在生态风险指数法（E_r）对污染水平进行评价,采用因子分析（FA-MLR）方法,确定镉元素全量及各形态与土壤理化性质的相关性.结果表明,土壤pH值的差异导致镉含量随深度呈现不同的变化趋势,酸性环境中深层土壤镉的迁移量及纵向迁移深度更大;第四系沉积物镉含量随深度的变化趋势呈双峰分布,镉含量分别在20～25 m和5～10 m达到峰值,该段岩心沉积物多为海相沉积物的淤泥和淤泥质黏土,阳离子交换量及有机质均较高;以黏性土为主的细粒级沉积物中镉元素I_geo和E_r明显高于以砂性土为主的粗粒级沉积物;pH变化对镉迁移转化的影响不完全体现在对镉全量的影响上,更重要的是改变了镉的有效态,从而影响了镉的生物有效性;由水溶态、离子交换态和碳酸盐态组成的不稳定镉约占总镉的37.92%～49.10%,土壤镉有较强的不稳定性.今后需要进一步研...     

调理剂对多环芳烃污染黏性土壤热脱附的影响

黏性土壤具有颗粒细小和通透性弱等特点,会影响受多环芳烃(PAHs)污染的黏性土壤的热脱附效率,因此本研究选择6种调理剂(CaO、MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃、K₂CO₃和沸石)来改良黏性土壤,考察调理剂对PAHs污染黏性土壤热脱附的影响,分析了调理剂对黏性土壤塑性指数、pH、阳离子交换量、粒径的影响,探讨了调理剂对PAHs污染黏性土壤热脱附的影响机制.结果表明：(1)添加6种调理剂均提高了PAHs污染黏性土壤的热脱附效率,可有效去除总PAHs,并显著降低超标物质苯并[a]蒽(Baa)和苯并[a]芘(Bap)的残留浓度,其中在添加10%CaO条件下,总PAHs去除率最高,达97.48%.(2)分别添加6%的CaO、MgO、K₂CO₃调理剂后,黏性土壤塑性指数由18.55%分别降至14.38%、13.58%和15.25%,但添加Al₂O₃、Fe₂O<...     

有机改性膨润土治理压载水有害生物的初步研究

船舶压载水造成的有害生物外来入侵问题已经引起世界性关注,本研究以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)为改性材料,通过膨润土颗粒的表面吸附及离子交换作用对膨润土进行了改性,并以常见于我国沿海的海洋生物种小球藻(Chlorella sp.)、新月菱形藻(Nitzchia closterium)为目标生物,研究了有机膨润土对压载水中有害生物的去除作用.实验结果表明膨润土与HDTMAB发生了有效结合,微观结构和形貌发生改变.当有机膨润土的用量为0.02 g/L时,在24 h内小球藻的去除率大于85%,新月菱形藻的去除率大于90%,而未经改性处理的原土在相同用量下没有表现出明显的去除作用,这表明膨润土通过有机改性除藻能力显著增强.同时对有机膨润土除藻机理进行分析,有机膨润土表面静电作用和季铵盐离子亲脂性长脂肪链的网捕作用及灭杀作用是有机改性膨润土去除微藻细胞的主要原因.     

镁基膨润土和水泥对砷铅复合污染土壤的钝化效能与机理研究

利用镁基膨润土（MB）和水泥（SN）作为钝化剂修复化工厂砷（As）、铅（Pb）复合污染土壤,探索了两种钝化剂对土壤pH值、有机碳含量（OC）、阳离子交换量（CEC）、浸出毒性及重金属形态分布的影响,结合钝化前后土壤形貌的变化,初步揭示了钝化机理.结果表明,两种钝化剂均可使土壤pH值显著升高,有机碳含量增加,阳离子交换能力增强.钝化30 d后,MB-5对As、Pb的钝化率分别达到67.09%和65.93%;SN-5对As、Pb的钝化率分别达到65.76%和65.04%.经两种钝化剂处理后,Pb的弱酸提取态和可还原态向更加稳定的可氧化态和残渣态转化.MB处理使土壤As由可交换态、可氧化态向无定形铁结合态、结晶性铁结合态转化,SN处理使土壤As向残渣态转化.两种钝化剂均可使土壤的微观形态从片状转变为碎屑状、增加团聚颗粒.与SN相比,MB更能促使土壤As（Ⅲ）向As（V）转化,从而显著降低土壤毒性.     

玉米秸秆生物炭改善污泥脱水性能

本实验以玉米秸秆为原料,制备了生物炭和AlCl₃改性生物炭,研究了2种生物炭分别调理污泥后的脱水效果,并探讨了污泥脱水性能的改善机理.结果表明,经过2种生物炭调理后,污泥比阻（SRF）、泥饼含水率（MC）、污泥沉降体积指数（SV₃₀）、毛细抽吸时间（CST）均下降,污泥净产率（Y_N）升高,说明污泥脱水性能得到了改善,且AlCl₃改性生物炭对污泥脱水性能的改善效果明显优于生物炭.当AlCl₃（溶液浓度3mol/L）改性生物炭的用量为3g/L时,调理后的污泥SRF,MC,SV₃₀,CST分别降低至1.3×10¹²m/kg,81.9%,78.6%,35s,Y_N增加至17.8kg/（m²·h）.分析原因：一方面,经过生物炭调理后,泥饼中会形成一定的骨架结构,使得污泥中的水和EPS能够更容易地释放;另一方面,经过AlCl₃改性后,改性生物炭携带的正电荷（Al³⁺）能够与污泥颗粒所带的负电荷发生电中和作用,使得污泥颗粒更容易聚集,从而提高污泥的脱水效果.     

磷改性生物炭与沸石配施对土壤有效磷释放的影响

针对盐碱地土壤有效磷含量低且保肥能力差等问题,采用磷酸浸渍-水热法制备了菜花叶生物炭(CLH)和香蕉皮生物炭(BPH),分析了不同水热温度(120、160、200、240 ℃)对合成生物炭特性和其中磷组分含量的影响;同时,采用碱熔-水热法将煤矸石合成沸石(ZL),然后通过土壤培养试验及磷释放动力学试验,将生物炭单施及与合成沸石配施,研究其对土壤有效磷释放的影响与缓释机理. 结果表明:水热温度为200 ℃时,合成的菜花叶生物炭(CLH200)与香蕉皮生物炭(BPH200)表面含磷与含氧官能团量较高,且铁/铝结合磷含量最高,分别占CLH200与BPH200中总磷的36.58%、31.15%. 土壤培养120 d,与单施化肥和单施CLH200相比,CLH200与ZL配施(CLH200+ZL)处理下土壤有效磷含量分别提高了45.72%和19.64%,BPH200与ZL配施(BPH200+ZL)处理下分别提高了32.25%和12.13%. 此外,BPH200+ZL与CLH200+ZL处理均能显著提高土壤有机质含量、阳离子交换量及脱氢酶活性. 用准一级动力学模型、准二级动力学模型和颗粒内扩散模型对数据进行拟合发现,准二级动力学模型拟合曲线与CLH200和BPH200处理下试验测定值的相关性良好,而颗粒内扩散模型拟合曲线与CLH200+ZL和BPH200+ZL处理下试验测定值的相关性良好,两种改良剂配施后有效磷的释放主要通过离子交换进行,且扩散过程是磷释放的限制步骤. 研究显示,磷改性生物炭与煤矸石基沸石配施不但可以改善土壤特性,而且有助于土壤有效磷缓释,满足植物生长对有效磷养分的长期需求.      

泰山山前平原三种土地利用方式下土壤结构特征及其对土壤持水性的影响

不同土地利用方式因其植被和管理方式差异影响土壤结构特征而改变土壤持水性。选择泰山山前平原农田、林地和荒草地3种土地利用方式,分析不同土壤颗粒组成、颗粒粒径分布与团聚体组成及其水稳定性等土壤结构特征指标,利用原状土样测定,结合土壤水分特征曲线分析土壤持水量、持水强度及水分有效性,通过逐步回归与通径分析明确影响土壤持水性的主要结构特征指标。结果表明,与荒草地相比,农田和林地显著提高了土壤粘粒含量、有机碳含量、土壤毛管孔隙度,降低了土壤容重、> 2 mm水稳性团聚体含量及团聚体的水稳定性。农田土壤的细颗粒组成含量和颗粒比表面积显著高于林地和荒草地土壤。土壤饱和含水量的大小依次为农田>林地>荒草地,农田土壤的田间持水量为31%,分别比林地和荒草地高15%、24%。土壤容积含水量θ与吸力S之间的关系符合幂函数方程θ=A·S^-B（系数A、B为常数,A值表征土壤持水强度,大小依次为农田>林地>荒草地）。土壤有效水总量与速效水含量大小依次为林地>农田>荒草地。逐步回归与通径分析表明土壤粘粒含量通过直接和间接作用增强土壤持水性,土壤颗粒比表面积和水稳性团聚体的平均重量直径对土壤持水性的影响主要体现在间接作用,土壤水稳性团聚体的平均重量直径是抑制土壤持水性的关键因素。土壤有机碳含量对调节土壤粘粒含量和土壤水稳性团聚体形成具有重要作用。因此,在该区土地开发利用过程中,以提高土壤有机碳含量改善土壤结构性质为原则,建议土地利用方式以农业与林业轮作或间作措施为主,合理开发荒草地,为该区土壤水分管理与土地可持续开发利用提供参考依据。     

鲜水河断裂带虾拉沱盆地断面地下水化学特征及控制因素

为研究鲜水河断裂带内地下水水化学特征及离子来源,在采集虾拉沱盆地内降水、地表水、地下水、温泉水样品的基础上,综合运用离子比值、相关性分析、Gibbs图、Piper三线图和饱和指数等方法,分析了地下水中主要离子特征,并结合氢氧同位素信息分析了地下水的补给来源.结果表明,虾拉沱盆地地下水均为弱碱性,阳离子以Ca~(2+)、Mg~(2+)和Na~+为主,Ca~(2+)占总离子2. 6%～53. 6%,平均为28. 84%,Mg~(2+)占总离子2. 7%～57%,平均为40. 6%,Na~+占总离子6. 2%～93. 1%,平均为28. 6%;阴离子以HCO_3~-为主,占总离子82. 4%～98%,平均为89. 6%,而章谷温泉主要以HCO_3~-和Na~+为主,分别占阴阳离子的93. 1%和98%,TDS介于116. 11～372. 75 mg·L~(-1),均值281. 91 mg·L~(-1);地下水水化学类型为HCO_3~-Mg·Ca和HCO_3~-Ca·Mg型,水文地球化学过程受碳酸盐岩风化溶解控制;温泉受断裂带控制明显,主要发育在鲜水河主断层附近,水化学类型为HCO_3~-Na型,水文地球化学过程受硅酸盐岩溶解控制.     

超声-生物沥浸-氧化钙联合超高压压滤系统实现市政污泥深度脱水及其泥饼的毒性评估

本研究采用超声-生物沥浸-氧化钙调理联合超高压压滤系统对市政污泥进行深度脱水试验,探讨了其调理过程对污泥脱水效率的影响,并对调理后的脱水污泥的重金属含量及植物毒性进行评估.结果表明,经超声-生物沥浸-氧化钙调理后,比阻（SRF）去除率和结合水去除率分别达到90.12%和72.21%.经预调理联合超高压压滤系统处理后,泥饼含水率降低至49.94%,泥饼中Cr 、Cu、Cd、 Zn、As 和Pb的去除率分别为42.41%、36.50%、30.92%、27.97%、25.94%、22.11%,白菜发芽指数大于80%.通过分析污泥理化性质及滤液有机物含量,阐明该联合技术的作用机理.首先,超声预处理后,污泥结构被破坏,造成污泥粒径d_0.5减小、zeta电位上升,污泥中多糖和蛋白质被释放,从而改善脱水性能,促进污泥中重金属释放,植物毒性降低;经超声-生物沥浸调理后,污泥粒径d_0.5进一步减小、zeta电位趋近于中性,滤液中酪氨酸/色氨酸类氨基酸类有机物和酪氨酸/色氨酸类蛋白有机物被降解且疏水性的腐殖酸和富里酸类有机物含量升高,污泥脱水性能进一步提高,泥饼重金属含量进一步下降,但植物毒性反而加强;最后添加氧化钙后,污泥颗粒被重新絮凝,形成刚性骨架,增加了污泥的可压缩性能,在高压压滤过程释放出更多有机物,最终实现了污泥深度脱水,重金属总量减少,植物毒性显著降低.此外,经济分析表明该联合工艺具有一定潜在推广应用价值.     

不同配比农业废物堆肥过程中堆肥的阴阳离子和大分子对种子发芽的影响

为揭示不同配比农业废物堆肥过程中阴阳离子和大分子对植物毒性的影响机理，开展了以鸡粪和猪粪为主料，稻草秸秆为辅料的条垛堆肥试验，设置的试验处理包括：等质量的鸡粪+稻草秸秆+包菜（1∶1∶1）处理（T1）、鸡粪+稻草秸秆（1∶1）处理（T2）、大量猪粪+少量稻草秸秆（85∶15）处理（T3）.测定了各处理的堆温、堆肥的水溶性无机阴阳离子和有机大分子变化，以及对大白菜（Brassica rapa L.）和水堇（Lepidium sativum. L.）种子发芽指数（Germination Index， GI）等指标变化的影响.试验结果表明，T3处理堆肥的高温（>55 ℃）持续期最长，杀灭病原微生物和杂草种子的能力最好，且其堆肥的Cl^-、SO42-、K⁺、Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺浓度最低；T2处理堆肥的NH4+ 浓度最低.T1和T2处理堆肥过程中堆肥的脂肪烃可转化为稳定的芳香烃.T3处理堆肥对大白菜和水堇的种子发芽指数大于80%.堆肥中抑制种子发芽的阴阳离子及大分子浓度分别为：Ca²⁺浓度>0.98 mmol·L^-1，Mg²⁺浓度>0.92 mmol·L^-1，NH4+浓度均>5.75 mmol·L^-1，芳香C/多糖比值>0.33，羧基C/多糖比值>0.30.堆肥中脂肪族大分子增加、多糖类大分子减少可抑制种子发芽.综上所述，猪粪与稻草秸秆的质量配比为85∶15、初始C/N比为25、初始水分含量为60%、 堆肥期周为35 d是条垛式堆肥处理猪粪和稻草秸秆的最佳工艺参数.大白菜比水堇种子更能准确反映农业废物堆肥的植物毒性.本研究可为优化不同畜禽粪便与农作物秸秆的条垛堆肥工艺参数、减少土地利用的风险提供重要的决策支持.