高密度电阻率法用于垃圾填埋体液气分布探测的试验研究

发布时间：2017-08-24 07:29

  本文关键词：高密度电阻率法用于垃圾填埋体液气分布探测的试验研究

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【摘要】：高密度电阻率法是一种由主机通过供电电极向地下空间发射直流电形成稳定的人工地电场,然后采集测量电极所在区域的电位,获得地断面电学特性的非侵入测试技术。它能够对测试区域进行时空电阻率分布成像,并且可获得电阻率在时域上变化的规律。本文通过大量的理论分析与试验,对该技术应用于填埋体液气赋存形态及分布的检测进行了深入研究。首先,针对我国高厨余生活垃圾进行了大量的室内测试,获得垃圾的电学特性后,利用软件对垃圾体液气分布形式进行了正反演数值模拟。其次,自主设计了大型填埋单元的电法监测系统,并对该系统进行了相关精度测试,提出了一套处理异常数据的方法。最后,在大型模型槽中对处于水解阶段低水位条件下的垃圾、加速降解阶段高水位条件下的垃圾以及处于稳定产甲烷化阶段的垃圾进行大量测试,获得了垃圾体液气赋存形态及分布规律,并在某简易垃圾填埋场进行了应用。基于大量的理论分析和试验,本文主要的研究成果包括：(1)针对生活垃圾的电学特性进行了大量室内测试。生活垃圾电阻率室内测试结果表明垃圾组分电阻率存在很大区别,在10-1～105Ω.m范围均有分布；在岩土介质中,填埋垃圾体呈低阻特性,电阻率特征范围为100～102 Ω.m；垃圾各个组分用渗滤液饱和后电阻率均小于30 Ω.m。此外,三组垃圾的电阻率正交试验结果表明,相同孔隙比条件下垃圾电阻率随质量含水率增加而呈幂函数规律显著降低。(2)利用RES2MOD与RES2DINV电法数值分析软件,构建了生活垃圾的液气分布的几种地电模型,并对这些地电模型进行正反演。数值模拟结果表明,在地下空间存在多个异常体时,实测获得的视电阻率剖面(也即正演结果),将受到旁侧的异常体的影响,难以全面反映地下异常体的分布。随后,将数据导入进行反演,反演结果可以较为全面反映地下异常体的分布情况,并且异常体的分布形态更加收敛,但也相应的产生了假象。因此,在实际测试工作中,可在揭示的异常区进行取样,进行室内测试电阻率,为反演提供可靠的参数,以便获得更为可靠的解译结果。(3)基于大型填埋单元,对填埋垃圾处于不同水位的条件进行了测试研究。重力水排空状态下,生活垃圾的视电阻率介于10-～103Ω.m量级的范围内,主要分布在0～150 Ω.m之间；根据电阻率与生活垃圾饱和度的相关性,初步推测生活垃圾体内存在大面积分布的滞水区和气体贯通区。其次,高水位条件下的生活垃圾测试结果表明,在渗滤液水位以下,生活垃圾视电阻率较小且分布较为均匀,变化范围在20～37Ω.m之间；在渗滤液水位以上,生活垃圾视电阻率较大且具有一定的离散性,变化范围在48～121Ω.m之间；因此,利用高密度电法可推测出生活垃圾填埋场渗滤液水位的大致埋深。(4)在填埋单元长达一个月的连续测试中,渗滤液水位以下的生活垃圾的电阻率总体上变化较小,基本稳定在22～27 Q.m之间；由视电阻率圈定的几处较高阻区的面积随时间分别呈基本保持不变、先增大后消失、先减小后基本保持不变等现象；根据U型管测试结果,发现固废体内孔压存在基本保持不变、先缓慢上升后迅速上升、先迅速上升后缓慢下降、先迅速上升后迅速下降等现象；推测上述现象的发生均与渗滤液水位以下气体的累积和消散有关。(5)在某简易垃圾填埋场进行现场电法探测试验,结果表明高密度电阻率法探测的低阻区域与生活垃圾土分布的区域有很好的对应关系,有效的反映了生活垃圾土的位置和范围,能够为填埋场后期治理提供有利的支持。此外,通过将ERT-V1测试结果与其附近的BZ07、CZ09钻孔结果对比,可知钻孔取样能真实原位的反映该点各个深度土层的分布情况,然而当工程地质条件较为复杂的时候,钻孔取出来的圆柱样直径过小缺乏综合代表性。相比之下高密度电法探测范围广,其结果更能有效反映地下土层分布范围及趋势。
【关键词】：高密度电阻率法 生活垃圾 检测 渗滤液 填埋气 分布
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X705;P631.322
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第一章 绪论14-29
• 1.1 填埋场液气相关的环境污染问题14-15
• 1.2 填埋场液气分布主要的测试方法15-17
• 1.3 垃圾电学特性的研究现状17-19
• 1.4 ERT技术研究现状19-28
• 1.4.1 ERT仪器发展现状20-21
• 1.4.2 ERT电极排列发展现状21-24
• 1.4.3 ERT正反演模拟研究现状24-25
• 1.4.4 ERT在填埋场勘察中的应用25-28
• 1.5 本文主要研究内容与技术路线28-29
• 第二章 生活垃圾的电学特性29-41
• 2.1 引言29
• 2.2 土体的导电原理29-31
• 2.3 生活垃圾电阻率室内测试31-35
• 2.3.1 电阻率测试原理31-32
• 2.3.2 电阻率测试装置32-33
• 2.3.3 垃圾样制备33-35
• 2.4 生活垃圾电阻率测试结果35-39
• 2.4.1 各个组分的电阻率特征35-37
• 2.4.2 电阻率与孔隙比的关系37-38
• 2.4.3 电阻率与含水率的关系38-39
• 2.5 小结39-41
• 第三章 高密度电阻率法原理及垃圾体液气分布电学模拟41-80
• 3.1 高密度电阻率法技术原理41-43
• 3.2 高密度电阻率法基本结构与技术特点43-45
• 3.3 大型填埋单元45-49
• 3.3.1 高密度电法测试系统45-48
• 3.3.2 传感器测试系统48-49
• 3.4 仪器性能测试分析49-52
• 3.4.1 电阻率校验试验49-50
• 3.4.2 信号稳定性试验50-51
• 3.4.3 供电电压稳定性试验51-52
• 3.5 数据处理方法52-56
• 3.5.1 异常数据处理53-55
• 3.5.2 异常数据统计及分析55-56
• 3.6 水体存在气泡情形的物理模拟试验56-60
• 3.6.1 不同尺寸的高阻体56-58
• 3.6.2 不同测试方向的高阻体58-59
• 3.6.3 不同旁侧的高阻体59-60
• 3.7 高密度电阻率法数值模拟方法60-70
• 3.7.1 电法正反演数值模拟软件简介60
• 3.7.2 高密度电阻率法正演60-65
• 3.7.3 高密度电阻率法反演65-70
• 3.8 垃圾体液气分布形式数值模拟70-78
• 3.8.1 电极间距优选70-73
• 3.8.2 垃圾体含气泡工况数值模拟73-74
• 3.8.3 垃圾体局部滞水工况数值模拟74-75
• 3.8.4 垃圾体液气并存工况数值模拟75-78
• 3.9 本章小结78-80
• 第四章 大型填埋单元高密度电法的测试结果80-98
• 4.1 引言80
• 4.2 大型填埋单元填埋结构及测试结果80-81
• 4.3 大型填埋单元传感器测试结果81-83
• 4.4 ERT测试工况简介83
• 4.5 垃圾液渗滤液分布测试结果83-90
• 4.5.1 重力水排空状态下渗滤液赋存形态83-86
• 4.5.2 饱和状态下垃圾渗滤液赋存形态86-88
• 4.5.3 高水位状态下的渗滤液水位88-90
• 4.6. 饱和状态下垃圾填埋气分布测试结果90-94
• 4.7 垃圾液气分布的ERT测试方法94-96
• 4.8 本章小结96-98
• 第五章 高密度电阻率法在某简易填埋场污染区探测中的应用98-117
• 5.1 场地概况98-101
• 5.1.1 自然地理概况98-99
• 5.1.2 工程地质条件99-101
• 5.1.3 填埋场土层电学特征101
• 5.2 野外测线布置101-105
• 5.2.1 测线与钻孔布置101-103
• 5.2.2 野外工作方法103-104
• 5.2.4 数据预处理104-105
• 5.3 ERT探测结果与建议105-116
• 5.3.1 ERT-V1测试结果与验证105-108
• 5.3.2 ERT-V2测试结果与验证108-109
• 5.3.3 ERT-V3测试结果与验证109-111
• 5.3.4 ERT-H1测试结果与验证111-113
• 5.3.5 ERT-H2测试结果与验证113-114
• 5.3.6 ERT-H3测试结果与验证114-115
• 5.3.7 高密度电法测试结果分析与建议115-116
• 5.4 本章小结116-117
• 第六章 结论与展望117-119
• 6.1 主要结论117-118
• 6.2 进一步研究工作的建议118-119
• 参考文献119-126
• 附录 作者简历及相关科研成果126

【参考文献】

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本文编号：729986