一種垃圾填埋場騰發(fā)封頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于環(huán)境巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過室內(nèi)模型試驗，確定填埋場封頂層結(jié)構(gòu)形式及初始邊界條件的方法；包括以下步驟：步驟一，選取土層材料，測定土工特性；步驟二，選用合適的儀器設(shè)備；步驟三，改變結(jié)構(gòu)形式、初始條件及邊界條件；步驟四，通過對比HOBO小型自動氣象站采集的水分分布數(shù)據(jù)，確定最優(yōu)結(jié)構(gòu)形式和初始邊界條件；通過室內(nèi)模型實驗的方法，模擬降雨等邊界條件，選擇不同的土層結(jié)構(gòu)和初始條件，來方便有效地確定更適合垃圾填埋場封頂層的材料、結(jié)構(gòu)形式的參數(shù)。
【專利說明】
一種垃圾填埋場騰發(fā)封頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種垃圾填埋場騰發(fā)封頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)化國家城市化進(jìn)程的加快以及居民生活的不斷改善，城市生活垃圾增速顯著提高。垃圾填埋場的應(yīng)用逐漸增多，針對垃圾填埋場封頂層的研究也越來越多。
[0003]傳統(tǒng)的垃圾填埋場通常采用黏土封頂層。根據(jù)文獻(xiàn)資料，黏土封頂層成本很高，而且在干旱與半干旱地區(qū)常因失水而開裂。大量雨雪等水分進(jìn)入填埋場，導(dǎo)致填埋場的滲濾液大大增加。因此，有研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者提出，在干旱與半干旱地區(qū)，采用騰發(fā)封頂層來解決上述問題。
[0004]騰發(fā)封頂層通常由粉土、粉質(zhì)黏土等適合植物生長的細(xì)粒土組成。此層土能儲存大量水分，降雨時儲水，天晴時通過植物將水分排出，有效降低了進(jìn)入填埋場的水分，減少了滲濾液的產(chǎn)量。騰發(fā)封頂層與傳統(tǒng)封頂層相比，具有造價低廉的優(yōu)點，而且對土料的要求較低，可以就地取材。因此，在可以替代的地區(qū)，騰發(fā)封頂層的應(yīng)用逐漸增多。騰發(fā)封頂層主要有單一土層型和毛細(xì)阻隔層型兩種常見的結(jié)構(gòu)形式。結(jié)構(gòu)形式的不同對水分控制效果影響很大。隨著毛細(xì)阻隔層的位置和厚度不同，結(jié)構(gòu)整體性能也有很大區(qū)別。
[0005]目前對于填埋場騰發(fā)封頂層的研究方法多為現(xiàn)場試驗、數(shù)值模擬或兩者相結(jié)合。然而數(shù)值模擬與真實情況有一定差距，現(xiàn)場試驗耗時較長，初始及邊界條件控制較難，且需要大量的人力物力。因此，需要有一種新的方法對上述方法的劣勢進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種通過室內(nèi)模型試驗的方法來測定不同結(jié)構(gòu)形式的垃圾填埋場封頂層的水分運(yùn)移特性，從而確定控制水分效果較好的封頂層結(jié)構(gòu)形式以及材料的初始條件，為垃圾填埋場封頂層設(shè)計提供參考的垃圾填埋場騰發(fā)封頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0008]—種垃圾填埋場騰發(fā)封頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，包括以下步驟:
[0009]步驟一，選取土層材料，測定土工特性；
[0010]步驟二，選用合適的儀器設(shè)備；
[0011]步驟三，改變結(jié)構(gòu)形式、初始條件及邊界條件；
[0012]步驟四，通過對比HOBO小型自動氣象站采集的水分分布數(shù)據(jù)，確定最優(yōu)結(jié)構(gòu)形式和初始邊界條件。
[0013]所述步驟一選用粗粒土和細(xì)粒土作為試驗材料，測定土工參數(shù)。
[0014]所述步驟二所選用設(shè)備為人工降雨模擬器、蒸發(fā)皿、試驗鋼槽和HOBO小型自動氣象站；其中所述鋼槽為前面有刻度的透明有機(jī)玻璃板；所述HOBO小型自動氣象站可連接多個傳感器，傳感器埋于土層的不同深度處，對土層含水率實時監(jiān)測。
[0015]所述步驟三改變結(jié)構(gòu)形式、初始條件及邊界條件包括以下步驟:
[0016]3.1，選取封頂層結(jié)構(gòu)形式；
[0017]3.2，選取合適的初始條件；
[0018]3.3，選取合適的邊界條件；
[0019]其中所述步驟(3.1)選取封頂層結(jié)構(gòu)形式，可選用阻隔層型結(jié)構(gòu)和單一土層型結(jié)構(gòu)；所述阻隔層型結(jié)構(gòu)可選取淺阻隔層型和深阻隔層型；
[0020]所述步驟(3.2)選取合適的初始條件為，選擇合適的初始含水率、初始孔隙率和初始滲透系數(shù)，同時通過HOBO小型自動氣象站實時監(jiān)測填埋場封頂層不同深度處含水率的變化情況，從而確定最適合當(dāng)?shù)貧夂驐l件的材料初始條件；
[0021]所述(3.3)選取合適的邊界條件為通過橫向與縱向兩個方向來改變模型槽的傾角，從而實現(xiàn)填埋場封頂層上表面坡度的變化，監(jiān)測填埋場封頂層表面坡度對水分運(yùn)移的影響。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:
[0023]1.通過室內(nèi)模型實驗的方法，模擬降雨等邊界條件，選擇不同的土層結(jié)構(gòu)和初始條件，來方便有效地確定更適合垃圾填埋場封頂層的材料、結(jié)構(gòu)形式的參數(shù)，從而為填埋場封頂層設(shè)計提供參考依據(jù)；
[0024]2.所采用的方法與傳統(tǒng)方法相比，不僅能保證數(shù)據(jù)真實可靠，而且具有耗時更短、更經(jīng)濟(jì)、操作更方便的優(yōu)點；
[0025]3.本發(fā)明可以直觀方便地對填埋場封頂層水分運(yùn)移等情況進(jìn)行實時監(jiān)測和分析。
【附圖說明】
[0026]圖1是一種垃圾填埋場騰發(fā)封頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計方法流程圖。
【具體實施方式】
[0027]—種垃圾填埋場騰發(fā)封頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，包括以下步驟:
[0028]步驟一，選取土層材料，測定土工特性；
[0029]步驟二，選用合適的儀器設(shè)備；
[0030]步驟三，改變結(jié)構(gòu)形式、初始條件及邊界條件；
[0031]步驟四，通過對比HOBO小型自動氣象站采集的水分分布數(shù)據(jù)，確定最優(yōu)結(jié)構(gòu)形式和初始邊界條件。
[0032]所述步驟一選用粗粒土和細(xì)粒土作為試驗材料，測定土工參數(shù)。
[0033]選用粗粒土和細(xì)粒土作為試驗材料，如砂土和粉質(zhì)黏土。測定其土工特性，包括土水特征曲線、液限、塑限、塑性指數(shù)、干密度、最優(yōu)含水率、孔隙率、重度、飽和滲透系數(shù)、飽和含水率和殘余含水率等。
[0034]所述步驟二所選用設(shè)備為人工降雨模擬器、蒸發(fā)皿、試驗鋼槽和HOBO小型自動氣象站；其中所述鋼槽為前面有刻度的透明有機(jī)玻璃板；所述HOBO小型自動氣象站可連接多個傳感器，傳感器埋于土層的不同深度處，對土層含水率實時監(jiān)測。
[0035]所用儀器設(shè)備有人工降雨模擬器、蒸發(fā)皿、試驗鋼槽和HOBO自動氣象站等。為方便觀測土層含水率的變化，鋼槽前面為有刻度的透明有機(jī)玻璃板。HOBO小型自動氣象站，是目前應(yīng)用比較廣泛的小型自動氣象站之一，整套系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集器、傳感器、安裝支架、軟件等部件組成?？赏瑫r監(jiān)測多種環(huán)境因子、土中水分分布和溫度參數(shù)。
[0036]所述步驟三改變結(jié)構(gòu)形式、初始條件及邊界條件包括以下步驟:
[0037]3.1，選取封頂層結(jié)構(gòu)形式；
[0038]3.2，選取合適的初始條件；
[0039]3.3，選取合適的邊界條件；
[0040]其中所述步驟(3.1)選取封頂層結(jié)構(gòu)形式，可選用阻隔層型結(jié)構(gòu)和單一土層型結(jié)構(gòu)；所述阻隔層型結(jié)構(gòu)可選取淺阻隔層型和深阻隔層型；
[0041]選取封頂層結(jié)構(gòu)形式。針對不同結(jié)構(gòu)形式的填埋場封頂層，進(jìn)行相應(yīng)的室內(nèi)模型試驗。將粗粒土作為阻隔層，細(xì)粒土作為含水層，通過改變阻隔層的位置和厚度來改變封頂層的結(jié)構(gòu)形式。在不同土層深度處埋設(shè)傳感器，連續(xù)測定土層含水率等參數(shù)的變化。通過實測數(shù)據(jù)分析，模擬在當(dāng)?shù)亟涤昱c蒸發(fā)條件下，填埋場封頂層水力學(xué)特性，以此確定最適合當(dāng)?shù)貧夂虻姆忭攲咏Y(jié)構(gòu)形式
[0042]所述步驟(3.2)選取合適的初始條件為，選擇合適的初始含水率、初始孔隙率和初始滲透系數(shù)，同時通過HOBO小型自動氣象站實時監(jiān)測填埋場封頂層不同深度處含水率的變化情況，從而確定最適合當(dāng)?shù)貧夂驐l件的材料初始條件；
[0043]選取合適的初始條件。通過改變粗粒土和細(xì)粒土的初始條件，比如初始含水率、初始孔隙率和滲透系數(shù)等參數(shù)，在模擬當(dāng)?shù)亟涤昱c蒸發(fā)邊界條件下，實時監(jiān)測填埋場封頂層不同深度處含水率的變化情況，從而確定最適合當(dāng)?shù)貧夂驐l件的材料初始條件。
[0044]所述(3.3)選取合適的邊界條件為通過橫向與縱向兩個方向來改變模型槽的傾角，從而實現(xiàn)填埋場封頂層上表面坡度的變化，監(jiān)測填埋場封頂層表面坡度對水分運(yùn)移的影響。
[0045]選取合適的邊界條件。通過橫向與縱向兩個方向來改變模型槽的傾角，從而實現(xiàn)填埋場封頂層上表面坡度的變化，監(jiān)測填埋場封頂層表面坡度對水分運(yùn)移的影響。
[0046]本發(fā)明所采用的室內(nèi)模型實驗方法，可以直觀方便地對填埋場封頂層水分運(yùn)移等情況進(jìn)行實時監(jiān)測和分析，可以更方便地選擇適合當(dāng)?shù)貧夂虻奶盥駡龇忭攲拥慕Y(jié)構(gòu)形式、邊界條件和所用土層材料的初始條件，從而為填埋場封頂層設(shè)計提供參考依據(jù)。所采用的方法與傳統(tǒng)方法相比，耗時更短、更經(jīng)濟(jì)、操作更方便。
【主權(quán)項】
1.一種垃圾填埋場騰發(fā)封頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一，選取土層材料，測定土工特性； 步驟二，選用合適的儀器設(shè)備； 步驟三，改變結(jié)構(gòu)形式、初始條件及邊界條件； 步驟四，通過對比HOBO小型自動氣象站采集的水分分布數(shù)據(jù)，確定最優(yōu)結(jié)構(gòu)形式和初始邊界條件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垃圾填埋場騰發(fā)封頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于:所述步驟一選用粗粒土和細(xì)粒土作為試驗材料，測定土工參數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垃圾填埋場騰發(fā)封頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于:所述步驟二所選用設(shè)備為人工降雨模擬器、蒸發(fā)皿、試驗鋼槽和HOBO小型自動氣象站；其中所述鋼槽為前面有刻度的透明有機(jī)玻璃板；所述HOBO小型自動氣象站可連接多個傳感器，傳感器埋于土層的不同深度處，對土層含水率實時監(jiān)測。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垃圾填埋場騰發(fā)封頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于:所述步驟三改變結(jié)構(gòu)形式、初始條件及邊界條件包括以下步驟: . 3.1，選取封頂層結(jié)構(gòu)形式； . 3.2，選取合適的初始條件； . 3.3，選取合適的邊界條件； 其中所述步驟(3.1)選取封頂層結(jié)構(gòu)形式，可選用阻隔層型結(jié)構(gòu)和單一土層型結(jié)構(gòu)；所述阻隔層型結(jié)構(gòu)可選取淺阻隔層型和深阻隔層型； 所述步驟(3.2)選取合適的初始條件為，選擇合適的初始含水率、初始孔隙率和初始滲透系數(shù)，同時通過HOBO小型自動氣象站實時監(jiān)測填埋場封頂層不同深度處含水率的變化情況，從而確定最適合當(dāng)?shù)貧夂驐l件的材料初始條件； 所述(3.3)選取合適的邊界條件為通過橫向與縱向兩個方向來改變模型槽的傾角，從而實現(xiàn)填埋場封頂層上表面坡度的變化，監(jiān)測填埋場封頂層表面坡度對水分運(yùn)移的影響。
【文檔編號】G01N15/08GK106033047SQ201510111024
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月11日
【發(fā)明人】楊清雷, 于德浩, 龍凡, 張金利, 楊慶, 王康, 李霞, 韓天成, 張宣宣, 王李, 韓坦, 董德坤, 李宗科, 白帆
【申請人】中國人民解放軍沈陽軍區(qū)司令部工程科研設(shè)計所