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摘 要

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摘要

本文以国家自然科学基金《膨润土系竖向隔离工程屏障阻滞重金属污染物运移的机理及性能研究》（6521000069）为课题依托，以敏感水环境为研究背景，选择SHMP改性膨润土作为隔离工程屏障材料，研究了敏感水环境下SHMP改性膨润土泥浆和易性，并利用改进滤失试验研究了改良回填料的渗透特性，取得了以下主要研究成果：

（1）敏感水环境的类别和浓度、改性膨润土的SHMP掺量对SHMP改性膨润土的液限和膨胀指数等工程指标有一定的影响。液限和膨胀指数在不同的水环境类别和浓度的条件下，呈现出不同的变化趋势；SHMP掺量对液限和膨胀指数的有一定积极影响，证明SHMP可以改善膨润土的化学兼容性。

（2）敏感水环境的类别和浓度、改性膨润土的SHMP掺量对SHMP改性膨润土泥浆的密度、pH、滤失量和马氏粘度等工程指标均有一定影响。密度、pH和马氏粘度在不同的敏感水环境类别和浓度、不同的SHMP掺量条件下呈现出不同的变化趋势，基本符合施工要求的限值；滤失量在不同的敏感水环境类别和浓度条件下，结果差异较大，在现场污染液环境下，滤失量基本满足施工要求，但在人工模拟海水环境下，滤失量远远超过施工要求限值。

（3）回填料的控制含水率随着SHMP掺量的增加而降低。回填料的渗透系数在自来水和现场污染液环境下，回填料渗透系数符合施工要求，但在人工模拟海水环境下，回填料渗透系数可能不能满足施工要求限值。

关键词：竖向隔离工程屏障；SHMP；改性膨润土；和易性；渗透特性；

Abstract

With the financial support of National Natural Science Foundation of China under Grant No. 6521000069, the workability of SHMP-Modified Bentonite Slurry and the permeability of SHMP-Modified Bentonite Backfill by laboratory tests and data analyses are obtained:

（1）The categories and concentrations of sensitive water environment and the content of SHMP in Modified Bentonite have influences on the engineering indices of SHMP-Modified Bentonite, such as LL-liquid limit and swelling index. LL-liquid limit and swelling index present different changing trends in different environment. The amount of SHMP in Modified Bentonite has a positive effect on LL-liquid limit and swelling index, which proves that SHMP can improve the chemical compatibility of bentonite.

（2）The categories and concentrations of sensitive water environment and the amount of SHMP in Modified Bentonite also have influences on density, pH, fluid loss and Marsh viscosity of SHMP-Modified Bentonite slurry. Density, pH and Marsh viscosity show different changing trends in different environment and basically meet the construction requirements. The results of fluid loss present huge differences in different sensitive water environment. In pollution liquid environment, the fluid loss basically meet the construction requirements；but it highly exceeds the construction requirement limit in the artificial-simulated seawater environment.

（3）The controlled moisture content of the backfill decreases as the content of SHMP increases. The hydraulic conductivity of the backfill meets the construction requirements in the tap water and pollution liquid environment, but it may don’t in in the artificial-simulated seawater environment.

Key words：Bentonite vertical cutoff wall; SHMP; modified bentonite; workability; permeability；

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.1.1 水土污染问题 1

1.1.2 自来水、海水水质调查 3

1.1.3 竖向工程屏障技术 5

1.2 国内外研究现状 6

1.2.1 土-膨润土系工程屏障材料 6

1.2.2 土-膨润土系竖向工程屏障施工 6

1.2.3 土-膨润土系竖向工程屏障渗透特性 9

1.2.4 土-膨润土系竖向工程屏障化学兼容性 9

1.2.5 六偏磷酸钠改性膨润土研究 9

1.3 研究内容和技术路线 11

1.3.1 研究内容 11

1.3.2 试验思路和方案 12

第二章 试验材料基本物理性质研究 13

2.1 试验材料 13

2.1.1 石英砂 13

2.1.2 膨润土 13

2.1.3 SHMP（六偏磷酸钠） 13

2.1.4 试验水环境 14

2.2 SHMP改性膨润土在敏感水环境下的液限试验 16

2.2.1 概述 16

2.2.2 试验方案 16

2.2.3 试验结果与分析 18

2.3 SHMP改性膨润土在敏感水环境下的膨胀指数测定试验 19

2.3.1 概述 19

2.3.2 试验方案 19

2.3.3 试验结果与分析 21

2.4 本章小结 25

第三章 敏感水环境对SHMP改性膨润土系竖向工程屏障泥浆施工和易性影响

3.1 概述 26

3.2 NBW系泥浆施工和易性试验 27

3.2.1 试验方案 27

3.2.2 试验结果与分析 29

3.3 SW系泥浆施工和易性试验 33

3.3.1 试验方案 33

3.3.2 试验结果与分析 34

3.4 本章小结 38

第四章 改进滤失试验测定土-膨润土系竖向工程屏障回填料的渗透系数 39

4.1 概述 39

4.2 回填料施工和易性试验 40

4.2.1 概述 40

4.2.2 试验方案 41

4.2.3 试验结果与分析 43

4.3 改进滤失试验原理 43

4.4 改进滤失试验方案 45

4.5 试验结果与分析 49

4.6 本章小结 51

第五章 总结与展望 52

5.1 总结 52

5.2 创新点 53

5.3 展望 53

参考文献 54

致谢 60

绪论

课题研究背景

水土污染问题

随着经济社会的高速发展，人类在农业、工业生产、各种消费等生产生活活动中创造了大量的化学物质，最终很多化合物都将排放到水环境中。于此同时，人们生活生产和工业等行业对水质的要求愈来愈高，对于健康的关注度尤为强烈，我国当下面临着巨大的环境压力。

土壤跟人类的生产生活息息相关。农业、畜牧业和种植业等依赖土壤的肥力而发展，建设行业对于土地的开发利用量也越来越大。但近些年来，由于不合理的利用和保护不当，土壤肥力下降、水土流失以及重金属污染等问题严重破坏了土壤生态，阻碍了我国农业和工业的发展。

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