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水化液体对土工织物粘土垫层水力特性的影响 摘要：土工织物粘土垫层的工程特性与孔隙液体的化学性质有着密切的关系。在垫层或填埋系统的 应用 ，补救现场履盖系统的应用，以及二次污染系统中的应用，ＧＣＬｓ似乎可渗透多种液体。在这项 研究 中，将ＧＣＬ样品水化，并由不同的液体渗透。从而可以确定出ＧＣＬ样品的水力传导率。结果示出，ＧＣＬｓ的水力传导率均受水化作用和渗透液体的化学性质控制。另外，即使仅由水状液体水化，而非饮用水，其仍然可以减缓渗滤作用。 关键词：土工织物粘土垫层 导水率 应力强度 孔液体 1．序 土工织物粘土垫层（ＧＣＬｓ）已经被广泛地用于填埋中的隔水层，污染场地的补救 ，以及次生污染系统。 在复合材料垫层中，ＧＣＬｓ可被辅设在土工膜下方，或在其它情况中，作为一种单独的垫层。 虽然ＧＣＬｓ具有较低的水力渗透率，这是公认的，但在一些情况中，将不得不限制液体的流动（指非饮用水）。例如，一些填埋物可能位于靠近海岸线处，因为寻找合适的位置，已经成为非常困难的事情。在这种情况下，使用ＧＣＬ垫层在沥滤渗透之前可能与海水接触。其它可能发生的情况是，在重 工业 区或邻近重工业区，酸雨是主要的环境影响 之一。对于这些区域的填埋，酸雨水可能是水化ＧＣＬ液体。更进一步讲，ＧＣＬ ｓ在覆盖物中可能易遭受酸雨的长期渗透作用 １．１ ＧＣＬｓ的水力传导率 有这样几项观察孔液对ＧＣＬｓ工程特性影响的研究。大多数的观察集中在水力传导 率的变化上。例如，有人已经做过用各种化学溶液，包括天然的或人造填埋物的沥出液渗入ＧＣＬｓ样品的试验。 阳离子、电解质、渗透常数和水化液对ＧＣＬｓ中膨润土的水力传导率具有很强的影响。通过渗透一个自来水水化液ＧＣＬ样本，用０ ２５ Ｍ ＣａＣｌ ２溶液，作用于３５ｋＰａ应力下，ＧＣＬ样品的水力传导率增加近１０倍。试验由格力森等人完成，结果示出，当渗透物由自来水转换为０ ２５ Ｍ ＣａＣｌ ２溶液时，压实的砂性膨润土混合物水力传导率增加了约１００倍，另外，在描述ＧＣＬ安装现场时提到，此膨润土中的钠被石灰岩表层滤去的钙置换，引起了水力传导率的大量增加。 由试验中可以看出，控制ＧＣＬｓ让其能阻止化学溶液渗漏的最重要因素是水化液体 。当一个ＧＣＬ样品先于其它的渗透液水化，ＧＣＬｓ的水力传导率仍然非常低（在１０ １１ —１０ １０ｍ／ｓ范围内）。另外，ＧＣＬｓ的渗透作用与实际的冲洗液造成较 低的水力传导率（１０ １２—１０ 1０ｍ／ｓ）。从而得出结论，由于实际的冲洗液包含数量大约相等的单价和多价的阳离子，单价阳离子可抵销多价阳离子的影响。 试验结果示出，ＧＣＬ样品用蒸馏水预先水化，当ＮａＣｌ的浓度，从０ ０１增加到２ ０Ｍ时，ＧＣＬ的水力传导率增加近１ ５—２个数量级，由于ＧＣＬｓ孔隙率的增高，其水力传导率有所增加。由于浓度接近孔隙率全部作用的相同级别，造成水力传导率的增加。对比一下，用ＮａＣｌ溶液预先水化的ＧＣＬ样品，当ＮａＣｌ浓度从０ １增加到２ ０Ｍ时，ＧＣＬ的水力传导率增加近２ ５—３的数量级。结论是ＧＣＬ直接滤过的ＮａＣｌ溶液相对初始滤过蒸馏水而言，吸附层厚度比孔隙率的影响更大 在盐浓度增加时对针穿孔ＧＣＬ的水力传导率的作用进行了研究。研究人员发现，Ｇ ＣＬ的水力传导率随ＮａＣｌ的浓度而增加，不管ＧＣＬ是否渗透蒸馏水或是直接渗透Ｎ ａＣｌ溶液。结果表明，盐溶液浓度增加可收缩吸附层并显著增加水力传导率，甚至当渗液仅包括单价阳离子时 用各种溶液对ＧＣＬ进行膨胀试验和水力传导率试验。试验结果指出，ＧＣＬｓ渗透的溶液包括二价的，三价的阳离子具有较高的水力传导率和较低的自由膨胀率（与ＧＣＬ ｓ渗透单价溶液或消离子水比较）。另外，也推断出，当ＰＨ值非常低（＜３）或非常高 （＞１２）时，才影响ＧＣＬｓ的膨胀和水力传导率 对ＧＣＬ渗透不标准液的水力传导率作用因素试验进行了讨论。试验结果表明，不标准液包括单价阳离子的高浓度和低浓度的多价阳离子，可以导致水力传导率的显著增加，试验提供充分的时间进程，以使吸附的阳离子进行交换。在化学平衡之前，水力传导率（包括预水化的ＧＣＬｓ）的试验结束，可能导致测得的水力传导率不代表化学平衡时的水力传导率，而可能是很低的。 进一步讲，还进行了其中包括非水液体渗透ＧＣＬｓ的研究。土地管理部门采用汽油 、柴油和煤预先水化渗透ＧＣＬ。结果示出在有效压力２０７ｋＰａ作用下，样品的水力传导率低于１×１０ １１ｍ／ｓ。还发现，当被有机液体和化学溶液渗透时，水化作用的 ＧＣＬｓ的水力传导率没有看出有显著的增加。 对乙醇浓度对针穿孔ＧＣＬ的水力传导率的作用进行了研究。乙醇浓度≤５０％时， 水力传导率是下降的，反之，当乙醇浓度高于５０％时，水力传导率逐渐增加。这种情况可解释为受到吸附层的厚度和粘滞度作用的影响。 ２ 试验程序 为了