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1.
以颗粒状钠基膨润土防水毯为研究对象,采用改造的GDS全自动环境岩土渗透仪开展渗透试验,研究温度和压力对渗透系数的影响。研究表明:低围压下膨润土防水毯的渗透系数随温度的增加而减小,温度较高时趋于平缓或略有增大;围压增为100 kPa时,渗透系数随温度的增加而增大。固有渗透率随温度的增加而减小;低围压下固有渗透率减小更显著,仅考虑流体物理性质变化的渗透系数估算值与实测值有很大差异。膨润土吸附结合水量随温度的升高而减小,不能解释膨润土防水毯渗透系数和固有渗透率随温度的变化规律。当温度升高时,粒间孔隙减小且颗粒状膨润土分解成凝胶态蒙脱石颗粒,在低围压下凝胶态蒙脱石颗粒层间距离减小,是渗透系数和固有渗透率随温度的升高而减小的主要原因。 相似文献
2.
近年来土工织物膨润土垫（GCL）被越来越多地应用到各种防渗工程中,它的膨胀性和渗透性也成为了设计人员和研究人员所关注的焦点。通过水化膨胀试验、自由膨胀试验和渗透试验,研究了液体对GCL膨胀性能和渗透性能的影响以及膨胀性和渗透性之间存在的相关关系。试验结果表明, 水化液和渗透液的种类对GCL的膨胀性和渗透性有很大影响,其影响分别为：(1) 水化液相同时,渗透液的种类对GCL的渗透系数有影响,而渗透液相同时,水化液的种类对GCL的渗透系数也有影响;(2) GCL的水化膨胀量和渗透系数之间存在相关关系,水化膨胀量越大,渗透系数就越低;(3) GCL中膨润土的自由膨胀量和GCL的渗透系数之间也存在相关关系,自由膨胀量越大,GCL的渗透系数就越低。 相似文献
3.
膨润土复合衬垫(geosynthetic clay liners,GCL)的防渗性能与膨润土颗粒水化后的多孔介质特性密切相关。通过建立去离子水环境下颗粒尺度GCL渗流的COMSOL数值计算模型,量化研究了颗粒膨胀对GCL有效孔隙率、迂曲度以及渗透系数的影响。研究结果表明,介观尺度膨润土颗粒的膨胀是影响GCL整体有效孔隙率、迂曲度及最终渗透系数的关键因素。膨润土颗粒膨胀会明显影响流径数量及流径通道宽度。当GCL的渗透系数接近10-11 m/s量级时,存在一条明显的主流径,初始孔隙率从0.5上升至0.6时,颗粒膨胀后的有效孔隙率从0.07上升至0.11,最小流径通道的宽度约为0.001 mm,大约为水分子的2 500倍。随着膨润土颗粒的膨胀,GCL内主流径迂曲度逐渐增加。当初始细颗粒直径为0.1 mm,初始孔隙率从0.5增加至0.6时,GCL内主流径迂曲度在1.2～1.4之间,但所有初始孔隙率下的主流径迂曲度变化范围在0.07左右。同时,渗透系数接近10-11 m/s量级时,膨润土颗粒膨胀对GCL渗透系数的影响非常显著,当孔隙膨胀率大于0.96后... 相似文献
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通过对渗透前后垃圾填埋场渗滤液进行化学成分的测定和分析,研究了GCL的吸附能力及其变化规律,并采用X射线荧光光谱分析对试验结果进行了验证。研究结果表明在渗透过程中GCL对渗滤液中的有机物和阳离子存在吸附作用,水化液对GCL的吸附能力有一定影响;在渗透开始阶段,GCL对垃圾渗滤液中阳离子和有机物的吸附能力比较强,而后逐渐达到吸附饱和状态而丧失吸附能力,因此用GCL作为防渗屏障,主要是依靠其低渗透特性,而非其对溶液中有机质和有害离子的吸附作用。通过对膨润土进行X射线荧光光谱分析也发现:经过渗透后的膨润土中除常见氧化物外,还有来自渗透液中被吸附的物质,但含量不大。 相似文献
5.
《岩土力学》2017,(5):1350-1358
以模拟矿山渗滤液作为渗透溶液,使用柔性壁渗透仪,在不同有效应力条件下测定土工合成黏土衬垫(geosynthetic clay liner,GCL)的渗透系数。试验结果表明:矿山渗滤液作用下GCL渗透系数升高的幅度与其所受有效应力的大小紧密相关;当有效应力为24 kPa时,矿山渗滤液的渗透使GCL的渗透系数升高至1.52810-′m/s,比控制样(自来水渗透)的渗透系数高340倍,不能满足《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制规范》对防渗层渗透系数的要求(k≤1.0910-′m/s)。而当有效应力为93、162、231和438 kPa时,矿山渗滤液的持续作用使GCL的渗透系数只分别升高了26、21、14和10倍,且全部满足规范要求。研究结果表明,在对矿山废弃物处置场中GCL的防渗性能进行评估时,必须考虑GCL试样在场地中的受力状态。 相似文献
6.
近年来土工织物膨润土垫（GCL）被越来越多地应用到各种防渗工程之中,而水化后GCL中膨润土的微观结构会对GCL的长期防渗性能和力学性能产生影响。采用压汞试验,对水化后GCL中膨润土的微观结构进行定量分析,研究了液体对微观结构的影响,并通过化学分析来揭示液体产生影响的机制。结果表明,(1) 采用垃圾渗滤液水化后的膨润土孔隙体积密度最大,大孔径孔隙所占比例最高;(2) 出现上述规律的原因可以归结为两个方面,一是由于渗滤液中阳离子浓度最高而使得蒙脱石表面双电层厚度最小,二是更加频繁的离子交换作用使得蒙脱石表面大直径离子比例最高。 相似文献
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采用蒸馏水以及浓度不同的NaCl溶液作为浸泡溶液,对商用膨润土进行了膨胀变形试验。结果表明在相同的荷载作用下,膨胀变形随浸泡溶液浓度的增加而减小。这是因为浸泡溶液的浓度越大,溶液的渗透吸力也越大,渗透吸力的增加将引起施加在黏土颗粒上有效应力的增加,使得在外部施加荷载相同时膨润土的膨胀变形随溶液浓度的增加而减小。当压实膨润土在盐溶液中膨胀时,其有效应力pe可分为两部分,即施加荷载部分p和渗透吸力部分p。对于浸泡于蒸馏水和NaCl溶液中的膨润土试样,其膨胀后的蒙脱石孔隙比em与有效应力pe之间的关系可采用同一关系曲线表示,此时施加于黏土颗粒上的有效应力的渗透吸力部分p=(p/)0.66。 相似文献
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溶质在土工合成衬垫（GCL）长期入渗过程中具有明显的化学-渗透特性。室内渗透试验表明：阳离子之间的置换效应对GCL衬垫渗透系数影响较大,10 mM的CaCl2溶液使渗透系数上升至2.5×10-11 m/s,而30 mM的CaCl2溶液使渗透系数上升至5.6×10-11 m/s。渗透液体浓度的增加缩短了溶质穿透GCL的时间,且预饱和处理试剂对GCL渗透系数的变化影响较大,采用蒸馏水作为预饱和试剂处理GCL衬垫对其渗透系数的影响明显小于CaCl2溶液;建立了考虑膜效应和离子交换效应条件下溶质运移耦合动力学模型,并对GCL穿透试验过程中溶质浓度的变化进行了预测,仿真计算结果表明,10 mM和30 mM两种CaCl2溶液渗透条件下,Ca2+浓度变化的试验结果和计算结果均相吻合,验证了耦合动力学模型的可靠性;从Ca2+浓度及流量穿透曲线分布可知,化学-渗透效应可有效地延缓溶质的迁移速度。随着溶质浓度的降低,阻滞作用更显著。因此,在分析GCL衬垫中溶质入渗特征时,必须考虑化学-渗透效应的影响。 相似文献
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《水文地质工程地质》2017,(1)
采用改造的GDS全自动环境岩土渗透仪,分别以自来水和模拟渗滤液为试验用水,开展不同温度和围压下黏土渗透性能试验。研究表明,当温度从20℃升高至50℃时,渗透系数增大,最大增幅为3.5倍;当围压从50k Pa增大至200k Pa时,渗透系数从10-6cm/s数量级减小至10-8cm/s数量级。在温度和围压一定时,模拟渗滤液作用下黏土的渗透系数略大于自来水试验结果,二者最大比值为2.8。随着温度的升高,土中吸附结合水膜变薄,且土样体积减小,在两种效应的共同作用下,固有渗透率不是定值,相应条件下50℃与20℃固有渗透率的比值在0.72~2.99之间变化。在本试验条件下,渗透系数随温度的变化主要是由水动力黏滞系数的变化引起,但是在低围压、自来水试验时理论推算渗透系数小于实测值,高围压下理论推算值大于实测值。 相似文献
10.
《岩土力学》2020,(3)
土-膨润土竖向隔离屏障广泛应用于城市工业污染场地。化学溶液作用下屏障材料的化学相容性,即渗透系数及其变化程度,是评价防污性能的关键因素。通过柔性壁渗透试验研究重金属铅-锌复合、六价铬作用下砂-膨润土竖向隔离屏障材料渗透系数的变化规律。由于无机盐溶液中铅、锌、钙对膨润土双电层的压缩,铅-锌复合、钙溶液作用下屏障材料试样渗透系数随金属浓度升高而增大。铅-锌复合作用下,金属浓度增至500mmol/L时试样渗透系数增幅达11倍,且无法满足防渗要求。相反,由于铬以阴离子络合形式存在,其对试样渗透系数影响相对小;与未污染状态测定结果相比,渗透系数增幅≤2倍。在膨润土孔隙比基础上,考虑无机盐溶液对膨润土膨胀特性的影响,建立无机盐溶液作用前后砂-膨润土竖向隔离屏障材料渗透系数统一预测方法。 相似文献
11.
以美国怀俄明州钠基（MX80）膨润土为研究对象,采用热探针法测定碱−热环境下MX80膨润土的导热系数,探讨了温度、碱液强度和干密度对试样导热系数λ的影响规律,并选择部分试样进行了X射线衍射（X-ray diffraction,简称XRD）和扫描电镜（scanning electron microscope,简称SEM）试验,揭示了碱−热环境下MX80膨润土导热性能演变的微观机制。试验结果表明：MX80膨润土的导热系数λ随碱液含量和干密度的递增而增大;在不同碱液含量条件下,膨润土的导热系数均随温度升高而增大,且碱液含量越高,导热系数的温度效应越显著;干密度较小时,膨润土导热系数λ随温度升高而增大的影响越明显,主要原因是温度促进了试样内部的水汽潜热传输;同一温度和干密度条件下,热传导系数λ随着碱液pH值的升高而降低6,且pH值越高,则λ降幅越明显,主要原因是强碱溶液腐蚀了膨润土的蒙脱石成分,减少了试样内石英含量,增大了膨润土试样的孔隙率,进而降低了膨润土导热系数,这与测试试样的XRD和SEM结果相吻合。 相似文献
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Dynamic compaction tests of bentonite-based materials (BBMs) with 100, 70 and 50% bentonite contents have been performed using five powdery bentonites with different physicochemical properties to establish the simplified evaluation method for dynamic compaction properties of BBMs. For a given bentonite content and a total compaction energy condition, the maximum dry density, ρdmax, and the optimum water content, wopt, which are well-known indexes of compaction properties, for BBMs were determined according to the type of bentonite used for BBMs. For evaluation of those values of BBMs derived in this study, the plastic limit of BBM, wpbbm, was defined as the plastic limit that was measured using the sample pulverized to a maximum grain size of less than 425 μm in the case of BBM with sand having a maximum grain size of more than 425 μm and was measured using the powdery bentonite itself in the case of BBM without sand. This study proposed equations for evaluating ρdmax and wopt of BBMs with more than 50% bentonite content under the total compaction energy conditions of 551–2755 kN-m/m3 using wpbbm. Finally, we related the equations derived in this study to the equation for evaluating hydraulic properties of compacted BBMs proposed in previous work and proposed the preparation method of BBMs with more than 50% bentonite content for constructing BBM buffer by in-situ compaction method. 相似文献
13.
An unsaturated hydraulic conductivity model for compacted GMZ01 bentonite with consideration of temperature 总被引：1，自引：0，他引：1
W. M. Ye M. Wan B. Chen Y. G. Chen Y. J. Cui J. Wang 《Environmental Earth Sciences》2014,71(4):1937-1944
As one of the most important properties of compacted bentonite used as buffer/backfill materials, hydraulic conductivity is influenced by various factors including temperature, microstructure and suction (or degree of saturation), etc. Based on the readily available results of both temperature-controlled water-retention tests and unsaturated infiltration tests under confined (constant volume) conditions, influences of temperature and microstructure variations on unsaturated hydraulic conductivity of the compacted Gaomiaozi (GMZ01) bentonite were analyzed. Then, a revised unsaturated hydraulic conductivity model considering temperature effects and microstructure changes was developed. With this proposed model, prediction and comparison were made on the unsaturated hydraulic conductivity of the compacted GMZ01 bentonite at 20 °C. Results show that water-retention capacity of compacted GMZ01 bentonite decreases as temperature increases and the degree of the temperature influence depends on suction. Under confined conditions, influence of hydration on microstructure of compacted GMZ01 bentonite depends on pore size. The proposed model can well describe the variations of unsaturated hydraulic conductivity with suction at different temperatures. However, further improvement of the proposed model is needed to account for the phenomenon of inter-aggregate pores clogging that occurred at the initial stage of hydration of compacted GMZ01 bentonite under confined conditions. 相似文献
14.
Y. Ichikawa K. Kawamura M. Nakano K. Kitayama T. Seiki N. Theramast 《Engineering Geology》2001,60(1-4):127-138
Bentonite clay is a micro-inhomogeneous material, which consists of clay minerals (mainly montmorillonite), macro-grains (mainly quartz), water, air and others. Properties of the saturated bentonite clay are essentially characterized by the montmorillonite and water (i.e. montmorillonite hydrate). We analyze the molecular behavior of sodium montmorillonite hydrate Na1/3Al2[Si11/3Al1/3]O10(OH)2·nH2O by applying a molecular dynamics (MD) simulation method. And by using the MD results we calculate the swelling property of the montmorillonite hydrate, and compare with an experimental result. Next, by using the same MD procedure we treat a montmorillonite mineral with a large number of external water molecules to check the properties of the water. Here we treat pure- and salt-water. Then we calculate the diffusivity and viscosity of water molecules and Na+ and Cl− ions.
For extending the microscopic characteristics of constituent materials to a macroscopic seepage behavior of the micro-inhomogeneous material we apply a homogenization analysis (HA). That is, starting with the Navier–Stokes equation with distributed viscosity that is calculated by the former MD procedure we determine macroscopic permeability characteristics of bentonite for both cases of pure- and salt-water. Then, by using the permeability property we calculate long-term consolidation behavior of buffering clay, which is planed to be used for high-level radioactive waste (HLRW) management. Here the deformation is treated under the well-defined Cam clay model. 相似文献
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CO2在地下深部咸水含水层地质封存的多种封存机理中,束缚气封存的潜力很大,可占封存总量的30%左右。残余气饱和度是评价束缚气封存量的一个十分重要的参数。通过测定不同成分盐水驱CO2的残余CO2饱和度,对不同咸水含水层的束缚气封存潜力进行定性的评价,进一步为深部咸水含水层的CO2封存量的评估提供了参数依据。同时也对深部咸水含水层CO2地质封存的工程选址和目标含水层的选择具有一定的指导和借鉴意义。实验使用饱和CO2的蒸馏水、NaCl溶液、CaCl2溶液以及NaCl和CaCl2的混合溶液(质量比1∶1),溶液质量浓度都为10%,驱替饱和CO2的岩心,最后计算残余CO2饱和度。饱和CO2的溶液驱替CO2的过程可以分为两个阶段：活塞式驱替和携带式驱替。实验结果显示,4种液体驱替实验的残余CO2饱和度由小到大依次为：蒸馏水、混合溶液、NaCl溶液、CaCl2溶液。结果表明：在界面张力和流体粘性共同作用下,界面张力对岩心中CO2驱替效果的影响起主导作用;这3种类型盐水中,Cl-Ca型水束缚气封存潜力最大,其次是Cl-Na型水,Cl-Na·Ca型水最差。 相似文献
16.
受核废料衰变热影响,处置库内缓冲层的膨润土会长期处于高温状态。经历持续高温作用后,膨润土的膨胀自愈能力能否得以保持,还没有明确的结论。利用马弗炉维持105 ℃恒温环境,对粉状膨润土持续加热到预定周期;然后,获得不同加热周期试样的水-力性能。结果表明,随着加热时间增长,膨润土水-力性能出现大幅衰减。借助X射线衍射仪测试发现持续加热90 d其晶面间距缩合,出现了硅质氧化物胶结,导致颗（团）粒集聚。其红外光谱和热重特征表明,持续加热作用脱去了蒙脱石层间离子水合水,引起部分Na、Mg离子随水分蒸发而逃逸,两者共同作用导致蒙脱石颗（团）粒发生缩合作用。通过观察其扫描电镜图片也能发现,经过90 d持续加热后,蒙脱石颗（团）粒表面不再层次分明,而是紧密地相互搭接,发生了显著的缩合行为。粒度分布特征进一步证实,膨润土经历90 d加热后,即使浸泡28 d,其颗（团）粒依然未被分散,可初步推断上述缩合行为不可逆。 相似文献
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Determination of hydraulic conductivity of sand-bentonite mixtures for engineering purposes 总被引：1，自引：0，他引：1
Pollution of the environment due to leakage from waste repositories is a well-known and wide spread problem. Emphasis has therefore been put on design of liners for such repositories, focusing on hydraulic conductivity and its variation with time, liner composition, water content, compaction etc. The paper addresses the hydraulic conductivity of sand/bentonite mixtures, especially the variation of the hydraulic conductivity as a function of bentonite content, compaction and degree of saturation. In order to better understand the variation of the hydraulic conductivity of a sand–bentonite mixture a new parameter k
1 has been proposed. The parameter reflects the amount of bentonite per pore volume and can easily be calculated based on the amount of bentonite and the dry density of the soil mixture. Thereby, the hydraulic conductivity can be predicted as a function of different degres of compaction. This method can be used for engineering purposes to predict the hydraulic conductivity at an early stage of a design to get an idea of the required design and hence, cost. 相似文献
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高放废物地下处置库运营过程中,衬砌混凝土在地下水作用下产生的强碱性溶液,会扩散进入膨润土缓冲屏障,长期将使屏障性能发生退化。采用不同 pH 值的 KOH 溶液模拟衬砌混凝土溶出的碱性溶液,在室内进行为期一年的常温接触扩散试验,开展X射线荧光光谱（X-ray fluorescence
spectroscopy,简称XRF）、X射线衍射（X-ray
diffraction,简称 XRD）、扫描电镜（scanning electron microscope,简称 SEM）和能谱（energy dispersive spectrometry,简称 EDS）试验,研究强碱性溶液缓慢扩散对高庙子膨润土矿物的影响。XRF试验结果表明,当 KOH 溶液的 pH>12.6时,膨润土中 Si 元素的含量开始减少,即含Si 矿物蒙脱石、石英、方石英等发生了溶解;同时,K元素含量增多,表明膨润土与碱溶液发生离子交换反应,溶液中大量的K+进入蒙脱石层间。XRD 试验结果表明,在 pH=12.6时,蒙脱石矿物的 001峰开始右移、变宽,峰值强度大大减弱;在pH>13时,衍射角θ整体向右偏,晶面间距由原始膨润土样的1.385 3 nm（13.853 Å）减小为1.221 0 nm（12.210 Å）,表明蒙脱石矿物晶层被压缩。随着 KOH 溶液 pH 值增大,膨润土中蒙脱石、石英等矿物的含量明显减少,长石类矿物的含量逐渐增加,伊利石和斜发沸石的含量也呈现略微增多的趋势。SEM 试验结果表明,随着溶液 pH 的增大,蒙脱石部分晶层会发生重叠,进而产生部分裂隙和孔洞,加速蒙脱石的溶蚀进程。在为期一年的接触扩散试验中,pH=13.8的 KOH 溶液扩散深度超过7.5 mm,并且在碱溶液与膨润土接触面上观察到新生成的伊利石微晶,证实强碱性溶液会导致蒙脱石溶解及伊利石化。 相似文献