脫水固結(jié)一體化技術(shù)釋義

脫水固結(jié)一體化技術(shù)是指將高含水率的河湖淤泥或工程泥漿進(jìn)行絮凝沉降、濃縮、調(diào)理、機(jī)械脫水并固化，實(shí)現(xiàn)“減量化、無害化、穩(wěn)定化”處理，最終產(chǎn)生含水率低于40%泥餅，固化泥餅強(qiáng)度可達(dá)200kPa以上，遇水不泥化，無二次污染；過程中產(chǎn)生的余水經(jīng)水處理系統(tǒng)處理后達(dá)標(biāo)排放或回用的一套處理技術(shù)。

脫水固結(jié)一體化技術(shù)是將機(jī)械脫水與泥漿固化兩者相結(jié)合，以機(jī)械脫水為手段，用脫水及固結(jié)材料對泥漿進(jìn)行調(diào)理，實(shí)現(xiàn)泥漿的脫水固化處理。通過使用無機(jī)的和有機(jī)的高分子調(diào)理劑對泥漿進(jìn)行調(diào)理處置，中和泥漿中膠體和懸浮物顆粒表面電荷，克服膠體和懸浮物顆粒間的靜電排斥力，從而使微細(xì)顆粒脫穩(wěn)。膠體和懸浮物顆粒與無機(jī)的和有機(jī)的高分子化合物的極性基團(tuán)或帶電荷基團(tuán)作用，以及橋連網(wǎng)捕作用，形成比微細(xì)顆粒體積大得多的沉淀物。泥漿因顆粒粒徑迅速增大而沉降，從而使泥漿脫水更為容易實(shí)現(xiàn)，緊接著再加入固結(jié)劑，使脫水泥漿立即經(jīng)過復(fù)雜的固結(jié)、水化反應(yīng)，增強(qiáng)形成的土體的物理力學(xué)性能。

脫水固結(jié)一體化技術(shù)包括預(yù)處理子系統(tǒng)、泥漿調(diào)理子系統(tǒng)、脫水固化子系統(tǒng)。其中，泥漿預(yù)處理子系統(tǒng)完成對泥漿的雜物分選去除、重力濃縮調(diào)節(jié)、漿體通量控制；泥漿調(diào)理子系統(tǒng)完成對脫水固結(jié)材料的配置與控制添加，采用紊流驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)充分反應(yīng)與均化、漿體調(diào)理與調(diào)質(zhì)；脫水固化子系統(tǒng)通過完成泥漿的機(jī)械脫水與固化。

脫水固結(jié)一體化技術(shù)是目前河湖淤泥和工程泥漿處理處置方法中最具有可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ奶幹霉に嚒Ｓ倌嘟?jīng)脫水固結(jié)后具有一定的自硬能力，形成的固結(jié)土透氣性、承載力、酸堿度都與一般土壤相當(dāng)，具有與一般土壤同等程度或更好的工程性質(zhì)，便于后續(xù)開發(fā)利用，真正地實(shí)現(xiàn)了淤泥的合理化、資源化、無害化、經(jīng)濟(jì)化處理。

按照前期固結(jié)壓力與現(xiàn)有壓力相對比的狀況，可將土（主要為粘性土和粉土）分為正常固結(jié)土、超固結(jié)土（超壓密土）和欠固結(jié)土三類。正常固結(jié)土層在歷史上所經(jīng)受的先期固結(jié)壓力等于現(xiàn)有現(xiàn)有覆蓋土重。在研究沉積土層的應(yīng)力歷史時(shí)，通常把土層歷史上所經(jīng)受過的先期固結(jié)壓力p_c與現(xiàn)有覆蓋土重p₁進(jìn)行對比，兩者的比值定義為超固結(jié)比（OCR）。正常固結(jié)土、超固結(jié)土和欠固結(jié)土的超固結(jié)比分別為OCR=1、OCR>1和OCR<1。

當(dāng)考慮土的應(yīng)力歷史進(jìn)行沉降計(jì)算時(shí)，應(yīng)進(jìn)行高壓固結(jié)試驗(yàn)，確定先期固結(jié)壓力、壓縮指數(shù)等。確定先期固結(jié)壓力最常用的方法是

卡薩格蘭德經(jīng)驗(yàn)作圖法，步驟如下：

1從e-logp曲線上找出曲率半徑最小的一點(diǎn)A，過A點(diǎn)作水平線A1和切線A2；

2作∠1A2的平分線A3，與e-logp曲線中直線段的延長線相交于B點(diǎn)；

3B點(diǎn)所對應(yīng)的有效應(yīng)力就是先期固結(jié)壓力。

固結(jié)是指松軟土壤在外力作用下發(fā)生壓縮、去水而逐漸密實(shí)的過程。當(dāng)有壓力施加在土體時(shí)，土粒會(huì)更加緊密的壓在一起，使土體孔隙中水分逐漸排出、體積變小、密度增大。土壤的固結(jié)現(xiàn)象在基礎(chǔ)工程中意義重大，是地基沉降的主要因素。土壤的固結(jié)度是研究地基沉降量與時(shí)間關(guān)系的主要依據(jù)。

正常固結(jié)土超固結(jié)土

超固結(jié)土是先期固結(jié)壓力大于現(xiàn)有自重壓力的土(Pc>Po)。說明土在歷史上曾受過比現(xiàn)有自重壓力大的固結(jié)壓力。超固結(jié)土具有以下特性：

壓縮變形特性

對于超固結(jié)土，外加荷載小于其先期固結(jié)壓力時(shí)，土層的壓縮很微小，外加荷載一旦超過先期固結(jié)壓力，土的變形將顯著增大。

含水量較低

由于受前期固結(jié)壓力的影響，超固結(jié)軟土的孔隙性較小，故含水量一般低于軟土的含水量。

透水性差

由于受前期固結(jié)壓力的影響，超固結(jié)軟土的透水性一般較差。

蠕變

土的蠕變特性是土體變形時(shí)效特性最典型反應(yīng)之一，從宏觀上描述的軟土蠕變現(xiàn)象與其他材料有許多相似之處之外，不同之處在于蠕變變形收固結(jié)特性的影響，因此，分析超固結(jié)軟土蠕變變形時(shí)必須考慮土體的滲透性和孔隙水壓力的消散。在長期恒定應(yīng)力作用下，軟土將產(chǎn)生緩慢的剪切變形，并導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度的衰減；在固結(jié)沉降完成之后，軟土還可能繼續(xù)產(chǎn)生可觀的次固結(jié)沉降 。

正常固結(jié)土欠固結(jié)土

由于人類的工程活動(dòng)或自然地質(zhì)條件的變遷，導(dǎo)致在現(xiàn)存的自重壓力作用下未完成固結(jié)過程以致仍在繼續(xù)緩慢地進(jìn)行著排水固結(jié)的土體(層)。其判別標(biāo)志是現(xiàn)存的自重壓力大于其先期固結(jié)壓力或者超固結(jié)比OCR<1。特點(diǎn)：土粒在重力作用下未固結(jié)，在沉積壓密過程中產(chǎn)生鹽類析出或膠結(jié)作用，形成“結(jié)構(gòu)強(qiáng)度”，土體壓縮曲線變緩。土層形成的此類土一旦“結(jié)構(gòu)強(qiáng)度”遭到破壞，則會(huì)產(chǎn)生進(jìn)一步固結(jié)壓密，直至形成正常固結(jié)狀態(tài)。如濕陷性黃土受雨水浸泡后產(chǎn)生大量變形。

由于非超載因素和氣候干燥產(chǎn)生的水分蒸發(fā)和土體干縮，特別是土體次固結(jié)過程的作用所形成的先期固結(jié)壓力。先期固結(jié)壓力是指天然土層在其歷史中所受過的最大有效應(yīng)力。先期固結(jié)土是區(qū)分土為正常固結(jié)土、超固結(jié)土和欠固結(jié)土的關(guān)鍵指標(biāo)。