我國當(dāng)前的環(huán)境污染問題十分嚴(yán)峻,主要表現(xiàn)有城市河道水體黑臭、“垃圾圍城”、土壤污染等。對這些環(huán)境污染問題地治理涉及到諸多的環(huán)境巖土工程范疇,常見的有污染巖土材料(污染底泥、尾礦等)的堆場處置、城市生活垃圾的填埋處理和污染底泥的水下原位覆蓋,這三種方式處理污染問題均具有時效性,如何合理地對這些治理工程進(jìn)行設(shè)計(jì)和維護(hù)使得其能夠發(fā)揮最好的防污性能值得研究。在對這些工程進(jìn)行設(shè)計(jì)和維護(hù)時,需要掌握污染物在其中的遷移規(guī)律,而這需要深入地理解這些工程中所涉及到的土體固結(jié)與污染物遷移耦合現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)理。本文基于經(jīng)過廣泛驗(yàn)證的大變形固結(jié)與污染物遷移耦合的計(jì)算模型——CST3模型,對污染淤泥的堆場處置、污染物穿越垃圾填埋場底部襯墊系統(tǒng)和污染底泥的水下原位覆蓋這三個環(huán)境巖土工程問題進(jìn)行研究,揭示這些工程問題中固結(jié)與污染物遷移耦合現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)理及固結(jié)效應(yīng)對污染物遷移過程的影響規(guī)律。本文主要內(nèi)容如下:(1)基于大變形固結(jié)方程和污染物對流-彌散方程,提出了一種自重固結(jié)與污染物遷移耦合的數(shù)學(xué)模型,并結(jié)合算例對CST3模型模擬污染淤泥堆場處置問題進(jìn)行了驗(yàn)證。運(yùn)用CST3模型對疏浚污泥堆場處置進(jìn)行了參數(shù)分析,分析了固結(jié)效應(yīng)、土體初始高度、土體壓縮性、吸附效應(yīng)和污染物的有效擴(kuò)散系數(shù)對污染物在淤泥中遷移過程的影響。分析結(jié)果表明淤泥的自重固結(jié)能顯著地加速淤泥中污染物的流出;淤泥的自重固結(jié)對污染物遷移的影響隨著淤泥的初始高度、壓縮指數(shù)和有效擴(kuò)散系數(shù)經(jīng)驗(yàn)指數(shù)的增大而增大;在淤泥自重固結(jié)發(fā)生的最初幾個月,分布系數(shù)越大淤泥固結(jié)效應(yīng)的影響越強(qiáng),隨后分布系數(shù)越大淤泥固結(jié)效應(yīng)的影響越弱。(2)提出了針對垃圾填埋場底部GMB/GCL/CCL三層復(fù)合襯墊系統(tǒng)的污染物擴(kuò)散解析解,運(yùn)用CST3模型對該解析解進(jìn)行了驗(yàn)證。運(yùn)用CST3模型分析了GMB/GCL/CCL襯墊系統(tǒng)中的固結(jié)與污染物遷移的耦合問題,并研究了GCL壓縮性、GCL滲透性、CCL壓縮性、CCL滲透性、加載時間、吸附速率常數(shù)和一階衰變常數(shù)對污染物穿越GMB/GCL/CCL襯墊系統(tǒng)的影響。分析結(jié)果表明:無論是在固結(jié)進(jìn)行的過程中還是在固結(jié)完成以后,GCL和CCL的固結(jié)均對污染物穿越GMB/GCL/CCL襯墊系統(tǒng)具有顯著的影響;GCL和CCL的固結(jié)對污染物遷移的影響受GCL壓縮性、CCL壓縮性和CCL滲透性的影響較大,而受GCL滲透性的影響很小;GCL和CCL的固結(jié)對污染物遷移的影響隨著加載時間的增大而減小,且隨著吸附速率常數(shù)和一階衰變常數(shù)的增大而增大。(3)提出了針對覆蓋層、RCM、污染底泥和潔凈底泥四層介質(zhì)體系的污染物擴(kuò)散解析解,并運(yùn)用CST3模型對該解析解進(jìn)行了驗(yàn)證。運(yùn)用CST3模型分析了污染底泥原位覆蓋中的固結(jié)與污染物遷移的耦合問題,并研究了覆蓋層厚度、污染底泥厚度、潔凈底泥厚度、RCM、RCM吸附能力和覆蓋層的種類對污染物穿越污染底泥原位覆蓋系統(tǒng)中覆蓋層的影響。分析結(jié)果表明:覆蓋層的自重會導(dǎo)致底泥固結(jié),進(jìn)而極大的加速了污染物的流出,忽略底泥固結(jié)會極大地低估污染物的流出,尤其是在固結(jié)發(fā)生期間,這一低估的數(shù)值甚至高達(dá)數(shù)萬倍;覆蓋層、污染底泥和潔凈底泥中任一厚度地增加均會加強(qiáng)底泥固結(jié)效應(yīng)的影響。在原位覆蓋系統(tǒng)中加入RCM后能顯著減小污染物的流出,并且能減弱底泥固結(jié)效應(yīng)的影響。RCM的吸附能力越強(qiáng),污染物流出得越慢,并且底泥固結(jié)效應(yīng)減弱的幅度越大�？紤]吸附效應(yīng)的黏土覆蓋層的防污性能要好于砂土覆蓋層,而不考慮吸附效應(yīng)的黏土覆蓋層的防污性能要次于砂土覆蓋層。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X131.3

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8 ;有物理基礎(chǔ)的地表地下水系統(tǒng)水流、山地侵蝕和污染物遷移的綜合數(shù)學(xué)模型(英文)[A];Collection of 2009 International Forum on Water Resources and Sustainable Development[C];2009年

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本文編號：2820169