桐油混合土阻隔柴油迁移的研究

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1、 分类号： TU435 单位代码： 10335 密 级： 否 申 请 号： S0812017 同等学力申请硕士学位论文 中文论文题目：中文论文题目： 桐油混合土阻隔柴油迁移的研究 桐油混合土阻隔柴油迁移的研究 英文论文题目：英文论文题目： Mixture Soil with Tung Oil to Obstruct Diesel 申请人姓名： 王周庆 指导教师： 唐晓武 教授 专业名称： 岩土工程 研究方向： 环境土工 所在学院： 建筑工程学院 申请人单位： 浙江大学 论文提交日期 二零零八年九月 桐油混合土阻隔柴油迁移的研究桐油混合土阻隔柴油迁移的研究 论文作者签名论文作者签名: 指导教师签

2、名指导教师签名: 论文评阅人 1： 评阅人 2： 评阅人 3： 评阅人 4： 评阅人 5： 答辩委员会主席： 委员 1： 委员 2： 委员 3： 委员 4： 委员 5： 答辩日期： 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得 浙江大学浙江大学 或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用

3、授权书 本学位论文作者完全了解 浙江大学浙江大学 有权保留并向国家有关部门或机 构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权 浙江大学浙江大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播， 可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后适用本授权书） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 目 录 目 录 致致 谢谢 I 摘摘 要要 II Abstract.III 第一章第一章 绪绪 论论 .1 1.1 课题背景.1 1.1.1 加油站油品渗漏污染现状及危害1 1.1.2 油品污染的路径5

4、 1.2 阻止加油站油品渗漏的方法.7 1.2.1 工程控制措施.7 1.2.2 二级防护系统常用的防渗材料.7 1.2.3 有机粘土.8 1.3 桐油的基本性质.10 1.4 本文的主要工作.11 第二章第二章 桐油对柴油阻隔性能的研究桐油对柴油阻隔性能的研究.14 2.1 前期研究成果.14 2.2 桐油油膜阻隔油品渗透的试验研究.17 2.3 土的非饱和特性研究19 2.3.1 土水特征曲线的物理意义.19 2.3.2 土水特征曲线试验原理及试验设备21 2.3.3 试样制备.24 2.3.4 土水特征曲线试验方法步骤.24 2.3.5 测得的土水特征曲线.24 2.4 小结25 第三章

5、第三章 混合土的物理力学特性研究混合土的物理力学特性研究.26 3.1 引言26 3.2 粉土的物理力学特性27 3.2.1 粉土的制备与其颗粒组成.27 3.2.2 粉土的击实试验.28 3.2.3 粉土的渗透试验.28 3.2.4 粉土的强度特性.30 3.3 混合土的物理力学特性31 3.3.1 硅烷偶联剂.31 3.3.2 混合土的渗透特性.34 3.3.3 混合土的强度特性.39 3.4 小结40 第四章第四章 对柴油污染阻隔的数值模拟对柴油污染阻隔的数值模拟.41 4.1 引言.41 4.2 基本规律及其相关概念.41 4.2.1 土壤水的形态42 4.2.2 地下水运动的基本原理

6、45 4.2.3 石油类污染物在土壤中迁移与转化的基本规律.47 4.3 溶质运移问题的数学模型及其数值解49 4.3.1 水运动数学模型.49 4.3.2 污染物迁移的数学模型.50 4.3.3 模型的有限元求解.50 4.4 数值模拟.51 4.4.1 模型参数的确定.51 4.4.2 有限元模型描述.55 4.4.3 油品渗漏的场地治理方案.55 4.5 数值模拟结果与分析57 4.5.1 油品在未处理/处理后场地中的迁移情况57 4.5.2 油品渗漏对未处理/处理后场地中的水头分布的影响.62 4.6 小结69 第五章第五章 总结与展望总结与展望.59 5.1 全文总结71 5.2 研

7、究展望72 参考文献参考文献 .74 作者简历及在学期间所取得的研究成果作者简历及在学期间所取得的研究成果.78 I 致 谢 致 谢 本文是在导师唐晓武教授的悉心指导下完成的，从论文的选题、研究思路直 到修改成稿无不凝聚着唐老师的心血和汗水。在求学期间，导师不但给予学生科 研能力方面的培养，也大大提高了学生做人做事的素质。导师严谨认真的学风、 勇于探索创新的精神及谦逊的学者风范都令我终生难忘。导师和蔼可亲、平易近 人。攻读硕士学位的过程绝不仅仅是知识，更是人格上的熏陶。值此论文完成之 际，谨向导师表示衷心的感谢和崇高的敬意！ 在论文写作过程中，李振泽、寇乃羽、王艳、魏莉鸣等同门对论文的工作给

8、予了很多的帮助，并提出了中肯的建议，在此表示诚挚的谢意！ 感谢我的家人，他们无私的慈爱和关怀是我前进的巨大动力，使我顺利完成 硕士学位！ 最后，感谢曾对作者和本文给予过支持和帮助的所有老师、同学、亲人和朋 友！感谢评阅本文和出席论文答辩的各位专家教授在百忙之中给予指导！ 王周庆 2008 年 9 月于浙大求是园 II 摘 要 摘 要 加油站普遍存在油品渗漏的现象，对环境造成严重危害，必须对加油站的地 下油罐罐区采取二级防护系统以阻隔油品向周边环境迁移。 本文对桐油混合土阻 隔柴油的性能进行了研究，通过击实试验、渗透试验、剪切试验对比了粉土掺入 桐油前后物理力学特性的变化，并且使用有限元 Geo

9、slope 软件模拟加油站和油 田系统验证制备的混合土对油品的阻隔效果。主要内容如下： 1、通过多种试验方式证明，桐油干后形成的油膜能有效地阻隔柴油的穿透。 通过测定桐油改良后土体的非饱和状态下的土水特征曲线， 验证了利用桐油能提 高土体的抗干裂能力； 2、硅烷偶联剂作为一种增粘剂，能增强桐油与粉土颗粒间的粘结强度，使 得桐油能很好地包裹土颗粒。 对比试验表明用硅烷偶联剂处理过的粉土掺入桐油 后其防渗特性不仅小而且稳定。在最佳配合比（含水量为 10%，配合比为 90:10） 的混合土对水和柴油的渗透系数均较原状粉土的渗透系数小一个数量级。 混合土 的强度较原状粉土粘聚力降低、摩擦角增大。桐油包

10、裹土颗粒将土颗粒形成较大 的团粒，使得粘聚力减小，摩擦角有所增大。 3、利用有限元软件 Goeslope 研究了柴油在典型加油站地层中的迁移，针对 新建和老旧的加油站或油库的建造、运营情况，提出了相应的治理方案。 总之，经桐油改良后的混合土体对于柴油的阻隔得到了极大的改善。 关键词：桐油；柴油；粉土；迁移；渗透系数；强度。 III Abstract The universal existence of leak in gas stations often results in serious environmental consequences. To prevent the leakage

11、and migration of oil products from tanks into the surrounding environment, it is required that every underground storage tank system must be designed to incorporate a secondary containment system to isolate the whole storage tank. In this study, tung oil was studied to retard the breakthrough of die

12、sel and silt was modified by incorporating with tung oil. Meanwhile, compaction test, permeability test and shearing test were applied to determine the physical and mechanical property of modified silt, comparing with original silt. Whats more, the effect of tung oil to cut off the oil is validated

13、by the imitation of finite element software Geoslope. The main contents and results are following: 1. The film formed by tung oil was found to be an effective barrier to diesel. Meanwhile, The soil water characteristic curve (SWCC) of the silt and the improved silt is drew by the experiment. The imp

14、rovement of silt by Tung oil could increase the water retention capability of the silt, consistent with the decreased permeability coefficient. This feature could improve the resistance of silt to evaporation in unsaturated state which might result in crack and thus give rise to the risk of gas leak

15、age in landfill liner system. 2. With silane coupling agent, tung oil can be strongly bonded to the surface of silt and fill pores. The effect of the improved silt with the silane coupling agent resistance to leakage is relatively stable, but the hydraulic conductivity is lower. The result shows that when the water content was 10% and the mass ratio of the silt and tung oil was 90:10, the hydraulic cond