【摘要】：毛細阻滯覆蓋層主要應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阻滯防滲層,即具有抽吸作用的毛細阻滯防滲覆蓋層,采用室內試驗和理論分析對其防滲機理和性能進行研究。本文首先研究了壓實度對于土體土水特性的影響。采用花崗巖風化寬級配土進行研究,采用濾紙法與WP4C法,測定了不同壓實度土體的swcc,實驗結果表明:同一土體材料,隨壓實度的增大,進氣值逐漸變大,且進氣值取對數與壓實度成線性關系,壓實度對基質吸力swcc的低吸力階段影響較大,對中間段以及殘余段影響很小。土水特征曲線的實驗結果還表明:實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,甚至比理論計算值高達數千千帕的數值,其物理機理可能是結合水在低飽和度階段的影響,在高飽和度階段,結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,結合水對滲透吸力的影響就凸顯出來了,并提出了考慮結合水含量影響的理論滲透吸力計算公式。基于不同壓實度土體的土水特征曲線測量結果,對不同壓實度土體進行降雨入滲土柱模型試驗。濕潤鋒前進時刻位置與含水率傳感器變化相吻合,壓實度越高的土柱,濕潤鋒前進速率越小,基于試驗數據,利用濕潤鋒前進法原理求出不同壓實度土體的滲透系數函數,發(fā)現(xiàn)壓實度對于土體滲透系數函數的影響在低吸力階段較大,在吸力與滲透系數快速變化段,壓實度對土體的滲透系數影響不大。利用數值模擬的方式,基于粘土,砂土,礫石土三種典型土體,對濕潤鋒前進法進行了適應性研究,以便指導其室內試驗的設計和測量。模擬計算結果表明: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法原理。土柱中含水率傳感器安置的個數與間距對濕潤鋒求解結果精度影響不大,對于50cm高土柱,建議沿高度方向均勻布置3個傳感器即可。濕潤鋒前進位置時刻函數采用多項式函數進行擬合,精度最高。為了求出最大范圍的滲透系數函數,需采用干土進行試驗,選擇土柱最高含水率監(jiān)測截面數據,降雨入滲強度盡量控制在飽和滲透系數左右。對于礫石土,砂土,粘土來說,粘土選擇濕潤鋒前進法求解精度最高,但在容許誤差范圍內,三者都能夠利用濕潤鋒前進法求解出滲透系數函數。基于對于傳統(tǒng)毛細阻滯覆蓋層的室內土柱試驗,本文利用數值模擬結果進行了計算模型的改進與驗證,進一步優(yōu)化了計算模型。抽吸作用的毛細阻滯覆蓋層的主要結構包括:上層細粒土覆蓋層,下層粗粒土層以及側邊抽吸導排層。本文采用理論分析,討論了抽吸層發(fā)揮導排作用的條件,同時本文還進行了具有抽吸作用的毛細阻滯覆蓋層室內降雨模型試驗,試驗結果表明: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)揮作用的關鍵�；诔槲鼘訉抛饔玫臋C理,提出了一個簡單的防滲結構設計參數擬定準則,并對四個典型氣候區(qū)域的城市進行了覆蓋層設計參數的初步擬定。
【圖文】：

覆蓋層的結構形式主要經歷了一個發(fā)展進程：簡單覆土一一壓實粘土覆蓋層一一逡逑復合型覆蓋層（土工膜和壓實粘土）一一設置排水層的復合型覆蓋層一一新型覆逡逑蓋層結構＇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）設置導水層單一粘土復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粘土封頂覆蓋層，對于粘土，逡逑進行夯實處理，只要密實程度夠高，就能夠達到很低的滲透性能，由此可以抑制逡逑與減少雨水的入滲，從這一點來說，可以達到防滲的良好效果，在此覆蓋層作用逡逑的初期，能夠達到預期的效果，防滲能力很好

隨著研宄的不斷進行，對于單一壓實粘土封頂覆蓋層的改良，學者們提出了逡逑一種復合型封頂覆蓋層，復合型封頂覆蓋層是壓實粘土和土工膜有效結合的覆蓋逡逑層，如圖１－３邋（ｂ）所示是壓實粘土覆蓋層的一種改進，滲透性效果較壓實粘土覆逡逑蓋層要好很多，但是造價比較高，壓實粘土和土工膜之間能夠有效且保持良好的逡逑結合成了一個問題，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［Ｉ３］［Ｍ］。逡逑為了降低復合型封頂覆蓋層的滲水量，在封頂覆蓋層頂部增設一層導水層，逡逑如圖１－３邋（ｃ）所示，首先進行入滲水分的導排工作，對入滲到土體內部的雨水進逡逑行了一次再分配工作，減少水分進入壓實粘土層，這樣來保持壓實粘土的防滲性逡逑能，有些研究在此基礎上，在壓實粘土與垃圾填埋物之間也增加了一層導水層，逡逑進行水分的導排
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X705

【參考文獻】

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本文編號：2683696