清淤底泥脱水干化研究Ⅰ:相变式真空预压技术

针对底泥如何快速脱水干化问题,提出了一种相变式真空预压技术,实现了原位、高效和纯物理特点的快速脱水干化。通过室内模拟实验、现场实验和工程示范,先后开展了真空负压下纯水、水砂混合物和疏浚底泥的激烈相变点模拟研究,确定了温度和真空负压之间的变化规律,以及不同介质激烈相变点的确定方法,并探究了温度对底泥脱水干化效果的影响及温压耦合加载模式。结果表明:水的激烈相变点在相同介质下,随着真空负压增加而降低,不同介质中水的激烈相变点有所差异,纯水最低,水砂混合物次之,淤泥最高;通过累计出水量、出水速率和孔隙水压力的变化规律与温度之间关系确定了底泥的激烈相变点温度为68.7℃,脱水干化后的含水率为16.1%,较常规真空预压降低了34.2%,较电渗式真空预压降低了26.5%,体积压缩率达到60.5%,固结度97.2%;确定了温压耦合加载模式,工程应用中初始真空负压为20~30 kPa,持续时间为3 d,其次为50~60 kPa,持续时间为5 d,然后真空满载(80 kPa以上),真空满载后开始持续加载温度至底泥激烈相变点附近,并采用温控电箱进行间歇式加载,保证底泥温度一直处于激烈相变点附近,脱水速率最大化,节约能耗。该研究成果为底泥快速脱水干化提供一种新技术,并为此类工程的实施提供技术指导。