西北黄土/碎石覆盖层水分存储—释放机理及防渗设计方法
发布时间：2021-01-12 16:04
土质覆盖层以天然非胀缩性土为主要原料,利用非饱和土的水分存储及传导特性实现防渗功能,其造价及后期维护费用显著低于含土工膜的复合型覆盖层。我国西北地区气候条件以干旱、半干旱和半湿润为主,广泛分布的黄土是当地固废填埋场有前景的封顶覆盖材料。本文收集了我国西北地区近50年的气候特征,测试了黄土的持水与导水特性,据此评估了黄土作西北地区封顶覆盖层材料的可行性。依托西安江村沟垃圾填埋场封顶覆盖工程,建设了国内首个土质覆盖层现场试验基地。在试验基地开展了黄土／碎石毛细阻滞覆盖层现场极端降雨试验和自然干湿循环条件下的长期监测,测试了覆盖层中水分和孔压随气候条件的变化规律及水量平衡关系,测定了黄土／碎石覆盖层的最大储水能力,验证了黄土／碎石界面间的毛细阻滞作用,阐明了植被条件对土质覆盖层水力响应的影响规律,针对西北地区气候条件提出了毛细阻滞型黄土覆盖层的设计方法,并对黄土／碎石毛细阻滞型覆盖层的长期服役性能进行了预测。所获得的主要研究成果如下：（1）黄土持水特性受颗粒级配和压实程度（干密度）等因素的影响。不同颗粒级配的黄土持水性能略有不同且干密度越大其持水量越低。其中砂性黄土有效持水率约17%,粉性黄...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：282 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 固体废弃物填埋场封顶覆盖层的功能和技术要求
1.1.1 固体废弃物填埋场封顶覆盖层的功能
1.1.2 固体废弃物填埋场封顶技术要求
1.2 固体废弃物填埋场封顶覆盖系统发展历程
1.2.1 传统覆盖层
1.2.2 替代型土质覆盖层
1.3 毛细阻滞型覆盖层国内外研究现状
1.3.1 毛细阻滞效应和水分阻滞原理
1.3.2 毛细阻滞型覆盖层土料种类
1.3.3 毛细阻滞型覆盖层水分运移和储水能力研究
1.3.4 毛细阻滞型覆盖层长期服役性能研究
1.4 本文的主要研究工作及技术路线
第2章 土质覆盖层水分运移分析理论及水量平衡分析方法
2.1 非饱和土质覆盖层中水分运移规律
2.1.1 非饱和土质覆盖层水分运移渗流控制方程
2.1.2 土水特征曲线测试方法及其预测模型
2.1.3 非饱和渗透系数及其预测模型
2.2 土质覆盖层与大气间的蒸发与蒸腾作用
2.2.1 土质覆盖层水气传递
2.2.2 植被蒸腾模型
2.2.3 水热耦合运移
2.3 土质覆盖层初步设计厚度计算方法与水量平衡
2.3.1 土质覆盖层水量平衡分析方法
2.3.2 土质覆盖层初步设计厚度计算方法
2.4 本章小结
第3章 西北地区黄土水力特性和气候数据收集与分析
3.1 西北地区黄土分类和水力特性
3.1.1 西北地区黄土分布和黄土分类
3.1.2 西北地区各类黄土持水特性分析
3.1.3 西北地区各类黄土导水特性分析
3.2 西北地区近50年关键气候特征及未来发展趋势
3.2.1 西北地区近50年关键气候特征
3.2.2 西北地区未来气候发展趋势分析
3.3 本章小结
第4章 西北地区粘性黄土水力特性测试
4.1 粘性黄土现场取样
4.1.1 填埋场概况
4.1.2 边坡土层信息和取样方法
4.2 粘性黄土基本性质测试
4.2.1 原状黄土基本性质
4.2.2 重塑黄土的基本性质
4.2.3 黄土碳酸钙质结核含量测试
4.3 西北粘性黄土导水特性测试研究
4.4 西北粘性黄土持水特性测试研究
4.4.1 测试方法
4.4.2 测试结果
4.5 西北粘性黄土导水、持水能力分析
4.6 本章小结
第5章 西北粘性黄土覆盖层现场试验基地建设
5.1 覆盖层现场试验基地建设概况及试验方案
5.2 覆盖层现场试验基地尺寸和总平面布置
5.3 覆盖层现场试验基地结构和粗粒土土料分析
5.4 覆盖层现场试验基地结构
5.4.1 HDPE膜下气体收集层和膜上碎石层的铺设
5.4.2 黄土核心储水功能层的铺设
5.4.3 植被土层铺设
5.4.4 植被建植
5.5 地表径流与渗漏收集系统
5.6 张力计和TDR仪器埋设与标定
5.6.1 张力计的埋设
5.6.2 TDR探头埋设和标定
5.7 现场试验基地气候测试系统
5.7.1 试验区气候站和国家气候网泾河气候站概况
5.7.2 气候信息对比
5.8 施工完毕到首场极端降雨试验前覆盖层状态
5.8.1 建造完毕到首场极端降雨前覆盖层状态
5.8.2 建造完毕到首场极端降雨前的气候条件
5.8.3 建造完毕到首场极端降雨前覆盖层含水率变化
5.9 本章小结
第6章 黄土-碎石毛细阻滞型覆盖层现场极端降雨试验
6.1 覆盖层现场极端降雨试验方案
6.1.1 极端降雨雨强及总降雨量的确定
6.1.2 极端降雨设备的选型和布置
6.1.3 仪器检查与测试项目和频率
6.2 覆盖层无植被条件极端降雨试验
6.2.1 降雨前的覆盖层初始条件
6.2.2 覆盖层水量分配规律和平衡分析
6.2.3 覆盖层孔压响应
6.2.4 覆盖层水分响应
6.3 有植被条件极端降雨试验前覆盖层的状态
6.3.1 有植被条件极端降雨试验前覆盖层经历的气候条件
6.3.2 有植被条件极端降雨试验前覆盖层植被参数
6.4 覆盖层有植被条件极端降雨试验
6.4.1 有植被条件极端降雨前的覆盖层初始条件
6.4.2 覆盖层水量分配规律和平衡分析
6.4.3 覆盖层孔压响应
6.4.4 覆盖层水分响应
6.5 试验结果讨论与分析
6.5.1 试验结果数据检查与校核
6.5.2 覆盖层土层导水特性分析与校核
6.5.3 毛细阻滞覆盖层中湿润锋运移规律和毛细阻滞作用
6.5.4 植被条件对覆盖层渗透系数及水力响应的影响
6.5.5 毛细阻滞覆盖层储水能力以及植被条件对储水能力的影响
6.5.6 毛细阻滞作用对覆盖层储水能力提升效果评估
6.5.7 植被对土质覆盖层作用讨论
6.6 本章小结
第7章 自然条件覆盖层干湿循环及植被生长特征水力响应监测研究
7.1 监测试验方案
7.2 自然气候条件下干湿循环监测试验结果整理与分析
7.2.1 场地气候条件
7.2.2 土层孔压对气候响应规律
7.2.3 土层含水率对气候响应规律
7.2.4 覆盖层干湿循环原位测试土水特征点
7.2.5 现场覆盖层黄土土水特征曲线
7.2.6 自然干湿循环过程水量平衡分析和服役性能评估
7.3 植被生长特征及其对覆盖层水分运移影响监测
7.3.1 植被生长特征监测
7.3.2 植被对覆盖层水分蒸发速度的影响分析
7.4 本章小结
第8章 黄土-碎石覆盖层水力参数率定、设计方法改进和长期服役性能预测
8.1 粘性黄土-碎石覆盖层水力参数分析率定
8.1.1 数值模拟参数
8.1.2 采用现场土水特征曲线数值模拟分析结果
8.1.3 采用室内土样土水特征曲线数值模拟结果与分析
8.1.4 有植被条件极端降雨模拟试验的数值模拟
8.2 西北黄土毛细阻滞型覆盖层厚度初步设计方法
8.3 黄土毛细阻滞型覆盖层厚度初步设计方法的分析与验证
8.3.1 模型参数
8.3.2 设计方法的分析与验证
8.3.3 土性参数讨论
8.4 西北地区推荐黄土覆盖层结构
8.5 西北粘性黄土覆盖层长期服役性能预测与分析
8.6 本章小结
第9章 结论与展望
9.1 本文开展的主要研究工作
9.2 主要结论
9.3 进一步研究工作的建议
参考文献
作者简历及论文发表情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土作为西北地区填埋场覆盖层的可行性及设计厚度分析[J]. 詹良通,焦卫国,孔令刚,陈云敏. 岩土力学. 2014(12)
[2]不同降雨模式条件下填埋场封顶系统最大饱和深度[J]. 冯世进,李夕林,高丽亚. 岩土工程学报. 2012(05)
[3]含非饱和导排层的毛细阻滞型覆盖层性能模型试验研究[J]. 邓林恒,詹良通,陈云敏,贾官伟. 岩土工程学报. 2012(01)
[4]密度和干湿循环对黄土土-水特征曲线的影响[J]. 刘奉银,张昭,周冬,赵旭光,朱良. 岩土力学. 2011(S2)
[5]湿度和密度双变化条件下的非饱和黄土渗气渗水函数[J]. 刘奉银,张昭,周冬. 岩石力学与工程学报. 2010(09)
[6]压实黄土非饱和渗透系数试验研究[J]. 赵彦旭,张虎元,吕擎峰,梁晓波. 岩土力学. 2010(06)
[7]垃圾填埋场土工合成材料的界面特性试验方法研究[J]. 施建勇,钱学德,朱月兵. 岩土工程学报. 2010(05)
[8]长三角地区填埋场ET封顶系统的性能评价[J]. 张文杰,邱战洪,朱成仁,彭光磊. 岩土工程学报. 2009(03)
[9]垃圾填埋场传统封顶和ET封顶的比较研究[J]. 陆海军,栾茂田,张金利. 岩土力学. 2009(02)
[10]垃圾填埋腾发覆盖系统渗沥控制试验和数值模拟[J]. 刘川顺,赵慧,罗继武. 环境科学. 2009(01)
博士论文
[1]固废堆场终场土质覆盖层中水分运移规律及调控方法研究[D]. 贾官伟.浙江大学 2010
[2]城市生活垃圾填埋场中水分运移规律研究[D]. 张文杰.浙江大学 2007
本文编号：2973092
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：282 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 固体废弃物填埋场封顶覆盖层的功能和技术要求
1.1.1 固体废弃物填埋场封顶覆盖层的功能
1.1.2 固体废弃物填埋场封顶技术要求
1.2 固体废弃物填埋场封顶覆盖系统发展历程
1.2.1 传统覆盖层
1.2.2 替代型土质覆盖层
1.3 毛细阻滞型覆盖层国内外研究现状
1.3.1 毛细阻滞效应和水分阻滞原理
1.3.2 毛细阻滞型覆盖层土料种类
1.3.3 毛细阻滞型覆盖层水分运移和储水能力研究
1.3.4 毛细阻滞型覆盖层长期服役性能研究
1.4 本文的主要研究工作及技术路线
第2章 土质覆盖层水分运移分析理论及水量平衡分析方法
2.1 非饱和土质覆盖层中水分运移规律
2.1.1 非饱和土质覆盖层水分运移渗流控制方程
2.1.2 土水特征曲线测试方法及其预测模型
2.1.3 非饱和渗透系数及其预测模型
2.2 土质覆盖层与大气间的蒸发与蒸腾作用
2.2.1 土质覆盖层水气传递
2.2.2 植被蒸腾模型
2.2.3 水热耦合运移
2.3 土质覆盖层初步设计厚度计算方法与水量平衡
2.3.1 土质覆盖层水量平衡分析方法
2.3.2 土质覆盖层初步设计厚度计算方法
2.4 本章小结
第3章 西北地区黄土水力特性和气候数据收集与分析
3.1 西北地区黄土分类和水力特性
3.1.1 西北地区黄土分布和黄土分类
3.1.2 西北地区各类黄土持水特性分析
3.1.3 西北地区各类黄土导水特性分析
3.2 西北地区近50年关键气候特征及未来发展趋势
3.2.1 西北地区近50年关键气候特征
3.2.2 西北地区未来气候发展趋势分析
3.3 本章小结
第4章 西北地区粘性黄土水力特性测试
4.1 粘性黄土现场取样
4.1.1 填埋场概况
4.1.2 边坡土层信息和取样方法
4.2 粘性黄土基本性质测试
4.2.1 原状黄土基本性质
4.2.2 重塑黄土的基本性质
4.2.3 黄土碳酸钙质结核含量测试
4.3 西北粘性黄土导水特性测试研究
4.4 西北粘性黄土持水特性测试研究
4.4.1 测试方法
4.4.2 测试结果
4.5 西北粘性黄土导水、持水能力分析
4.6 本章小结
第5章 西北粘性黄土覆盖层现场试验基地建设
5.1 覆盖层现场试验基地建设概况及试验方案
5.2 覆盖层现场试验基地尺寸和总平面布置
5.3 覆盖层现场试验基地结构和粗粒土土料分析
5.4 覆盖层现场试验基地结构
5.4.1 HDPE膜下气体收集层和膜上碎石层的铺设
5.4.2 黄土核心储水功能层的铺设
5.4.3 植被土层铺设
5.4.4 植被建植
5.5 地表径流与渗漏收集系统
5.6 张力计和TDR仪器埋设与标定
5.6.1 张力计的埋设
5.6.2 TDR探头埋设和标定
5.7 现场试验基地气候测试系统
5.7.1 试验区气候站和国家气候网泾河气候站概况
5.7.2 气候信息对比
5.8 施工完毕到首场极端降雨试验前覆盖层状态
5.8.1 建造完毕到首场极端降雨前覆盖层状态
5.8.2 建造完毕到首场极端降雨前的气候条件
5.8.3 建造完毕到首场极端降雨前覆盖层含水率变化
5.9 本章小结
第6章 黄土-碎石毛细阻滞型覆盖层现场极端降雨试验
6.1 覆盖层现场极端降雨试验方案
6.1.1 极端降雨雨强及总降雨量的确定
6.1.2 极端降雨设备的选型和布置
6.1.3 仪器检查与测试项目和频率
6.2 覆盖层无植被条件极端降雨试验
6.2.1 降雨前的覆盖层初始条件
6.2.2 覆盖层水量分配规律和平衡分析
6.2.3 覆盖层孔压响应
6.2.4 覆盖层水分响应
6.3 有植被条件极端降雨试验前覆盖层的状态
6.3.1 有植被条件极端降雨试验前覆盖层经历的气候条件
6.3.2 有植被条件极端降雨试验前覆盖层植被参数
6.4 覆盖层有植被条件极端降雨试验
6.4.1 有植被条件极端降雨前的覆盖层初始条件
6.4.2 覆盖层水量分配规律和平衡分析
6.4.3 覆盖层孔压响应
6.4.4 覆盖层水分响应
6.5 试验结果讨论与分析
6.5.1 试验结果数据检查与校核
6.5.2 覆盖层土层导水特性分析与校核
6.5.3 毛细阻滞覆盖层中湿润锋运移规律和毛细阻滞作用
6.5.4 植被条件对覆盖层渗透系数及水力响应的影响
6.5.5 毛细阻滞覆盖层储水能力以及植被条件对储水能力的影响
6.5.6 毛细阻滞作用对覆盖层储水能力提升效果评估
6.5.7 植被对土质覆盖层作用讨论
6.6 本章小结
第7章 自然条件覆盖层干湿循环及植被生长特征水力响应监测研究
7.1 监测试验方案
7.2 自然气候条件下干湿循环监测试验结果整理与分析
7.2.1 场地气候条件
7.2.2 土层孔压对气候响应规律
7.2.3 土层含水率对气候响应规律
7.2.4 覆盖层干湿循环原位测试土水特征点
7.2.5 现场覆盖层黄土土水特征曲线
7.2.6 自然干湿循环过程水量平衡分析和服役性能评估
7.3 植被生长特征及其对覆盖层水分运移影响监测
7.3.1 植被生长特征监测
7.3.2 植被对覆盖层水分蒸发速度的影响分析
7.4 本章小结
第8章 黄土-碎石覆盖层水力参数率定、设计方法改进和长期服役性能预测
8.1 粘性黄土-碎石覆盖层水力参数分析率定
8.1.1 数值模拟参数
8.1.2 采用现场土水特征曲线数值模拟分析结果
8.1.3 采用室内土样土水特征曲线数值模拟结果与分析
8.1.4 有植被条件极端降雨模拟试验的数值模拟
8.2 西北黄土毛细阻滞型覆盖层厚度初步设计方法
8.3 黄土毛细阻滞型覆盖层厚度初步设计方法的分析与验证
8.3.1 模型参数
8.3.2 设计方法的分析与验证
8.3.3 土性参数讨论
8.4 西北地区推荐黄土覆盖层结构
8.5 西北粘性黄土覆盖层长期服役性能预测与分析
8.6 本章小结
第9章 结论与展望
9.1 本文开展的主要研究工作
9.2 主要结论
9.3 进一步研究工作的建议
参考文献
作者简历及论文发表情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土作为西北地区填埋场覆盖层的可行性及设计厚度分析[J]. 詹良通,焦卫国,孔令刚,陈云敏. 岩土力学. 2014(12)
[2]不同降雨模式条件下填埋场封顶系统最大饱和深度[J]. 冯世进,李夕林,高丽亚. 岩土工程学报. 2012(05)
[3]含非饱和导排层的毛细阻滞型覆盖层性能模型试验研究[J]. 邓林恒,詹良通,陈云敏,贾官伟. 岩土工程学报. 2012(01)
[4]密度和干湿循环对黄土土-水特征曲线的影响[J]. 刘奉银,张昭,周冬,赵旭光,朱良. 岩土力学. 2011(S2)
[5]湿度和密度双变化条件下的非饱和黄土渗气渗水函数[J]. 刘奉银,张昭,周冬. 岩石力学与工程学报. 2010(09)
[6]压实黄土非饱和渗透系数试验研究[J]. 赵彦旭,张虎元,吕擎峰,梁晓波. 岩土力学. 2010(06)
[7]垃圾填埋场土工合成材料的界面特性试验方法研究[J]. 施建勇,钱学德,朱月兵. 岩土工程学报. 2010(05)
[8]长三角地区填埋场ET封顶系统的性能评价[J]. 张文杰,邱战洪,朱成仁,彭光磊. 岩土工程学报. 2009(03)
[9]垃圾填埋场传统封顶和ET封顶的比较研究[J]. 陆海军,栾茂田,张金利. 岩土力学. 2009(02)
[10]垃圾填埋腾发覆盖系统渗沥控制试验和数值模拟[J]. 刘川顺,赵慧,罗继武. 环境科学. 2009(01)
博士论文
[1]固废堆场终场土质覆盖层中水分运移规律及调控方法研究[D]. 贾官伟.浙江大学 2010
[2]城市生活垃圾填埋场中水分运移规律研究[D]. 张文杰.浙江大学 2007
本文编号：2973092
本文链接：https://www.wllwen.com/jingjilunwen/jianzhujingjilunwen/2973092.html
