【摘要】：毛細(xì)阻滯覆蓋層主要應(yīng)用于垃圾填埋場防滲處理,防止大量雨水入滲到垃圾填埋物中形成污染液,經(jīng)過滲流遷移污染地下水以及周圍環(huán)境。本文提出了一種新型的毛細(xì)阻滯防滲層,即具有抽吸作用的毛細(xì)阻滯防滲覆蓋層,采用室內(nèi)試驗(yàn)和理論分析對其防滲機(jī)理和性能進(jìn)行研究。本文首先研究了壓實(shí)度對于土體土水特性的影響。采用花崗巖風(fēng)化寬級配土進(jìn)行研究,采用濾紙法與WP4C法,測定了不同壓實(shí)度土體的swcc,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:同一土體材料,隨壓實(shí)度的增大,進(jìn)氣值逐漸變大,且進(jìn)氣值取對數(shù)與壓實(shí)度成線性關(guān)系,壓實(shí)度對基質(zhì)吸力swcc的低吸力階段影響較大,對中間段以及殘余段影響很小。土水特征曲線的實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明:實(shí)測滲透吸力隨著飽和度的降低而提高,在低飽和度條件下,土體的滲透吸力會快速增加,甚至比理論計(jì)算值高達(dá)數(shù)千千帕的數(shù)值,其物理機(jī)理可能是結(jié)合水在低飽和度階段的影響,在高飽和度階段,結(jié)合水含量的占比很小,對滲透吸力的影響不顯著,隨著飽和度降低,其占比越來越大,結(jié)合水對滲透吸力的影響就凸顯出來了,并提出了考慮結(jié)合水含量影響的理論滲透吸力計(jì)算公式�；诓煌瑝簩�(shí)度土體的土水特征曲線測量結(jié)果,對不同壓實(shí)度土體進(jìn)行降雨入滲土柱模型試驗(yàn)。濕潤鋒前進(jìn)時刻位置與含水率傳感器變化相吻合,壓實(shí)度越高的土柱,濕潤鋒前進(jìn)速率越小,基于試驗(yàn)數(shù)據(jù),利用濕潤鋒前進(jìn)法原理求出不同壓實(shí)度土體的滲透系數(shù)函數(shù),發(fā)現(xiàn)壓實(shí)度對于土體滲透系數(shù)函數(shù)的影響在低吸力階段較大,在吸力與滲透系數(shù)快速變化段,壓實(shí)度對土體的滲透系數(shù)影響不大。利用數(shù)值模擬的方式,基于粘土,砂土,礫石土三種典型土體,對濕潤鋒前進(jìn)法進(jìn)行了適應(yīng)性研究,以便指導(dǎo)其室內(nèi)試驗(yàn)的設(shè)計(jì)和測量。模擬計(jì)算結(jié)果表明:任何一個高于土體初始含水率的含水率都可以作為濕潤鋒鋒面,突破了濕潤鋒鋒面“肉眼法觀察”這一局限。在監(jiān)測截面含水率時間變化曲線中,只有第一段含水率快速上升段適用于濕潤鋒前進(jìn)法原理。土柱中含水率傳感器安置的個數(shù)與間距對濕潤鋒求解結(jié)果精度影響不大,對于50cm高土柱,建議沿高度方向均勻布置3個傳感器即可。濕潤鋒前進(jìn)位置時刻函數(shù)采用多項(xiàng)式函數(shù)進(jìn)行擬合,精度最高。為了求出最大范圍的滲透系數(shù)函數(shù),需采用干土進(jìn)行試驗(yàn),選擇土柱最高含水率監(jiān)測截面數(shù)據(jù),降雨入滲強(qiáng)度盡量控制在飽和滲透系數(shù)左右。對于礫石土,砂土,粘土來說,粘土選擇濕潤鋒前進(jìn)法求解精度最高,但在容許誤差范圍內(nèi),三者都能夠利用濕潤鋒前進(jìn)法求解出滲透系數(shù)函數(shù)�；趯τ趥鹘y(tǒng)毛細(xì)阻滯覆蓋層的室內(nèi)土柱試驗(yàn),本文利用數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了計(jì)算模型的改進(jìn)與驗(yàn)證,進(jìn)一步優(yōu)化了計(jì)算模型。抽吸作用的毛細(xì)阻滯覆蓋層的主要結(jié)構(gòu)包括:上層細(xì)粒土覆蓋層,下層粗粒土層以及側(cè)邊抽吸導(dǎo)排層。本文采用理論分析,討論了抽吸層發(fā)揮導(dǎo)排作用的條件,同時本文還進(jìn)行了具有抽吸作用的毛細(xì)阻滯覆蓋層室內(nèi)降雨模型試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明:增加抽吸層寬度對于抽吸區(qū)域發(fā)揮作用的提高不大,而增大抽吸區(qū)域土體的滲透性是抽吸區(qū)域發(fā)揮作用的關(guān)鍵�；诔槲鼘訉�(dǎo)排作用的機(jī)理,提出了一個簡單的防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)擬定準(zhǔn)則,并對四個典型氣候區(qū)域的城市進(jìn)行了覆蓋層設(shè)計(jì)參數(shù)的初步擬定。
【圖文】：

覆蓋層的結(jié)構(gòu)形式主要經(jīng)歷了一個發(fā)展進(jìn)程：簡單覆土一一壓實(shí)粘土覆蓋層一一逡逑復(fù)合型覆蓋層（土工膜和壓實(shí)粘土）一一設(shè)置排水層的復(fù)合型覆蓋層一一新型覆逡逑蓋層結(jié)構(gòu)＇如圖１－３所示。逡逑}哪邐找及搶逡逑々．Ｊ邋．厶．．．．邐土工．嗔逡逑一邋．Ａ邐“偦粒土Ｓ邐，、0邋１邋■鍵粒土層逡逑心々邐－Ａ邐Ａ邋＾逡逑0邋．邋■邋？邋．．逡逑：ｒＶ邐＇邋ｔ＾■逡逑卜邋＋0＋邐＋邐＋邋十邐＋邐＋邐＋邐＋邐＋邐＋邋丨逡逑—＋＋＋＋＋＋％＋＋邋垃購邐—＋＋％＋＋＋＋＋＋邋岕物逡逑＋邐＋邐＋邐＋邐＋邐．邐＋邐＋邐＋邐４＊邐＋逡逑ａ）單一粘土封頂覆蓋層邐ｂ）單一粘土復(fù)合型封頂覆蓋層逡逑ｊｖｙｙＶ＼／＼／＼表層土以及植被逡逑．邐：逡逑．，，邐．ｉ邋：．逡逑４…韁粒土層逡逑－邐＊邐４邋＜逡逑二．二．．一二一一二逡逑４■十邐＋邐＋邐＋邐＋逡逑＋邋＋邋＋邋＋邋＋邋垃圾物逡逑ｆ邐十邐＋邐＋邐＋邐＋逡逑＋邋＋邋＋邋＋邋＋邋■逡逑Ｃ）設(shè)置導(dǎo)水層單一粘土復(fù)合型封頂覆蓋層逡逑圖１－３傳統(tǒng)封頂覆蓋層（ａ－ｃ）逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ邋ｃｏｖｅｒｉｎｇ邋ｌａｙｅｒ邋（ａ－ｃ）逡逑如圖１－３邋（ａ）所示，傳統(tǒng)封頂覆蓋層為單一壓實(shí)粘土封頂覆蓋層，對于粘土，逡逑進(jìn)行夯實(shí)處理，只要密實(shí)程度夠高，就能夠達(dá)到很低的滲透性能，由此可以抑制逡逑與減少雨水的入滲，從這一點(diǎn)來說，可以達(dá)到防滲的良好效果，在此覆蓋層作用逡逑的初期，能夠達(dá)到預(yù)期的效果，防滲能力很好

隨著研宄的不斷進(jìn)行，對于單一壓實(shí)粘土封頂覆蓋層的改良，學(xué)者們提出了逡逑一種復(fù)合型封頂覆蓋層，復(fù)合型封頂覆蓋層是壓實(shí)粘土和土工膜有效結(jié)合的覆蓋逡逑層，如圖１－３邋（ｂ）所示是壓實(shí)粘土覆蓋層的一種改進(jìn)，滲透性效果較壓實(shí)粘土覆逡逑蓋層要好很多，但是造價比較高，壓實(shí)粘土和土工膜之間能夠有效且保持良好的逡逑結(jié)合成了一個問題，它們兩種不同材料之間容易發(fā)生失穩(wěn)問題，土工膜的使用壽逡逑命也是一個問題，，耐久性都值得檢驗(yàn)［Ｉ３］［Ｍ］。逡逑為了降低復(fù)合型封頂覆蓋層的滲水量，在封頂覆蓋層頂部增設(shè)一層導(dǎo)水層，逡逑如圖１－３邋（ｃ）所示，首先進(jìn)行入滲水分的導(dǎo)排工作，對入滲到土體內(nèi)部的雨水進(jìn)逡逑行了一次再分配工作，減少水分進(jìn)入壓實(shí)粘土層，這樣來保持壓實(shí)粘土的防滲性逡逑能，有些研究在此基礎(chǔ)上，在壓實(shí)粘土與垃圾填埋物之間也增加了一層導(dǎo)水層，逡逑進(jìn)行水分的導(dǎo)排
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X705

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2683696