毛細(xì)阻滯覆蓋層的一維熱傳導(dǎo)研究

2.7萬字 67頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘 要
垃圾填埋場的頂部覆蓋系統(tǒng)對減少雨水下滲和防止垃圾體產(chǎn)生的填埋氣無組織排放起著重要作用。垃圾體在降解過程中產(chǎn)生大量的熱，引起填埋場覆蓋層上下界面溫度差，使覆蓋層內(nèi)水分發(fā)生運移，且可能導(dǎo)致覆蓋層干縮開裂影響其抗?jié)B性。毛細(xì)阻滯覆蓋層是填埋場覆蓋的一種常見形式，由一層細(xì)粒土下鋪墊一層粗粒土而成，利用粗細(xì)粒土層界面處的毛細(xì)阻滯作用來提高上部細(xì)粒土層的儲水能力。研究垃圾填埋場毛細(xì)阻滯覆蓋層一維熱傳導(dǎo)規(guī)律，有助于深入了解垃圾填埋場毛細(xì)阻滯層的服役性能。
本文通過單元試驗、一維土柱熱傳導(dǎo)試驗和數(shù)值模擬，測試各土質(zhì)在不同含水率、不同干密度條件下的導(dǎo)熱系數(shù)，研究了毛細(xì)阻滯覆蓋層的一維熱傳導(dǎo)規(guī)律，通過數(shù)值模擬對土柱試驗?zāi)Ｐ瓦M行反分析，并對土柱試驗結(jié)果進行參數(shù)分析拓展研究。主要研究工作及結(jié)論如下：
（1）通過單元試驗測定不同土質(zhì)（高嶺土、石英粉、石英砂）的導(dǎo)熱系數(shù)，發(fā)現(xiàn)含水率增加和干密度增大能夠顯著增大土體的導(dǎo)熱系數(shù)，土樣飽和時導(dǎo)熱系數(shù)趨于穩(wěn)定；在同等條件下，導(dǎo)熱系數(shù)K石英砂＞K石英粉＞K高嶺土。
（2）通過一維土柱模型和自制分層溫度監(jiān)控系統(tǒng)進行模擬試驗，研究毛細(xì)阻滯覆蓋層溫度場的一維分布情況?？刂聘采w層底部邊界溫度模擬垃圾產(chǎn)熱，在不同深度安裝張力計、土體含水率傳感器和溫度傳感器進行測量。試驗結(jié)果表明，覆蓋層溫度隨深度增加而增加，由于上層粉土層導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)大于礫砂層，使得溫度在礫砂層迅速降低，形成明顯的溫度梯度，而在粉土層溫度變化甚微。
（3）通過Geo-studio軟件的TEMP/M模塊進行數(shù)值模擬反分析，數(shù)值模擬結(jié)果和土柱試驗結(jié)果吻合。數(shù)值模擬參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，外界環(huán)境溫度變化對表層粉土溫度影響顯著，而對礫砂層溫度影響很小。不同土層干密度對毛細(xì)阻滯覆蓋層的溫度分布幾乎沒有影響。礫砂層的干濕狀態(tài)對溫度分布有很大的影響：干燥狀態(tài)下，礫砂層導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)小于粉土層，溫度在礫砂層迅速降低，形成明顯溫度梯度；當(dāng)?shù)[砂層濕潤后，其導(dǎo)熱系數(shù)迅速增大，溫度在兩個土層中呈線性趨勢降低。


關(guān)鍵詞：毛細(xì)阻滯覆蓋層；一維熱傳導(dǎo)；導(dǎo)熱系數(shù)；含水率；干密度