垃圾堆体固有渗透率及孔隙度演化特征试验研究

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1、分类号TU411UDC628学校代码10147密级公开垃圾堆体固有渗透率及孔隙度演化特征试验研究ExperimentalstudyoftheeVolutioncharacteristicsoftheintrinsicpermeabilityandporosityofthebulksolidwaste硕士学位论文作者姓名许越指导教师易富副教授刘磊副研究员申请学位硕士学位学科专业岩土工程研究方向环境岩土工程辽宁工程技术大学关于论文使用授权的说明本学位论文作者及指导教师完全了解辽宝王猩撞苤太堂有关保留、使用学位论文的规定，同意辽室王猩堇苤太堂保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许

2、论文被查阅和借阅，学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密的学位论文在解密后应遵守此协议学位论文作者签名：跏7弓年f2月劢日屠盟瑚幺删签聊醛如致谢转眼间，二年半的研究生学习就要结束了，在本论文即将完成之际，谨向我的导师易富副教授致以最诚挚的谢意。感谢易富老师在我研二时给了我一次去中国科学院武汉岩土力学研究所学习的机会，让我有幸在一个更高的科研舞台上学习到更多的知识，这也给我的人生增添了一笔宝贵的财富!在武汉学习期间，虽然相隔甚远，但易老师仍给了我无微不至的关怀、指导和帮助，为我科研的道路扫清了迷惑和不解，恩师的谆

3、谆教诲和严格的学术作风也使我的科研素质得到了很大的提高。尤其是恩师深厚的学术功底、严谨的治学态度、求实的工作作风和朴实的人生态度时刻激励着我、鼓舞着我，他的言传身教更是让我受益匪浅、终身难忘!再次向易老师致以崇高的敬意和深深的感谢!祝愿您和您的家人身体健康，工作顺利，生活幸福，万事如意!特别感谢薛强研究院和我的副导师刘磊副研究员在我武汉实习期间给我的帮助!感谢土木与交通学院所有的老师和201l级研究生朋友们，因为有你们，我的研究生生活才变得更加精彩，和你们在一起的日子里充满了欢声和笑语，祝愿大家前途光明，事业有成!感谢评阅论文和出席答辩会的各位专家在百忙之中抽出时间予以指导，并提出宝贵的意

4、见和建议。最后特别感谢我的父母和家人对我学习和工作的理解、支持和默默奉献!本论文得到了国家重点基础研究发展计划子课题(2012CB719802)、国家自然科学基金项目(51209197、50927904、51279199)、武汉市青年科技人才培育计划晨光计划等项目的共同支持，特表感谢!摘要填埋场内气体流动的孔隙空间——“迁移通道”既受上覆载荷的作用，也同时由于垃圾土骨架自身的降解而发生改变。如何有效地对垃圾填埋气体的迁移规律及气井的收集效能进行合理评估己成为填埋场沼气收集和利用工程中的重要研究课题，而定量描述垃圾堆体渗透特性的变化规律及建立固有渗透率和孔隙度的表征模型是解决这一难点的关键性

5、科学问题之一。本文以多孔介质气．固耦合渗流理论、土力学以及生物降解动力学等多学科交叉理论为基础，以室内试验研究为主导，实现了对垃圾堆体固有渗透率和孔隙度的协同演化过程进行定量化预测；同时以数值仿真分析为依托，开展了渗流一应力全耦合条件下填埋气体迁移过程模拟。具体研究成果如下：(1)开展了不同载荷作用下垃圾堆体固有渗透率和孔隙度的协同演化试验，建立了固有渗透和孔隙度的定量表征模型，分析了不同含水率条件下固有渗透率和孔隙度的变化规律。传统K—C模型无法描述这一变化规律，而幂函数形式(r=锄B)和线性函数形式(19(r)=a+blg(胛))两种协同表征模型均与试验结果达到了良好的拟合效果；模型尺

6、寸从50mm增大至500IIⅡIl，固有渗透率从10。15m2增加至10。2m2，孔隙度从0．378增加至0．685。(2)分析了降解1个月、2个月和3个月后的垃圾固有渗透率和孔隙度的变化规律，发现降解时间越长，垃圾堆体固有渗透率和孔隙度下降的幅度越明显。当含水率为45％时，随着降解时间的增加，孔隙度最小降低至0．1，同时固有渗透率的变化幅度达到4个数量级。幂函模型对新鲜垃圾的肛门拟合效果较好，而K—C模型对降解后垃圾的缸玎拟合效果较好。(3)构建了填埋气体迁移渗流．应力全耦合模型，分析了填埋场气体迁移规律，预测了气井收集效能，结果表明：考虑红，z模型的情况下填埋场内气体压力值高于不考虑缸

7、咒模型的情况，封场10年后压力差值最大达到0．346l(Pa；由于载荷的作用，气井平均流量较无载荷作用时偏低14．8％；加入快速渗透层可有效提高填埋气体的横向迁移速率，减小填埋气体的逸散，显著增加了气井的收集量。以上研究成果为进一步丰富和完善气．固耦合条件下填埋气体迁移演化特征、有效评估垃圾填埋场内气体迁移规律以及合理设计填埋气体的收集控制系统提供了依据。关键词：载荷；生物降解；固有渗透率；孔隙度；协同表征模型Abstr