CN115012455A - 一种促进截流排水与填埋气均匀分布的毛细阻滞型覆盖层结构 - Google Patents
一种促进截流排水与填埋气均匀分布的毛细阻滞型覆盖层结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115012455A CN115012455A CN202210767892.2A CN202210767892A CN115012455A CN 115012455 A CN115012455 A CN 115012455A CN 202210767892 A CN202210767892 A CN 202210767892A CN 115012455 A CN115012455 A CN 115012455A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- gravel
- ridge
- soil
- drainage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 title claims abstract description 13
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 122
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 98
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000004746 geotextile Substances 0.000 claims abstract description 25
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 62
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 23
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 13
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 6
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 29
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 3
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 244000052363 Cynodon dactylon Species 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D31/00—Protective arrangements for foundations or foundation structures; Ground foundation measures for protecting the soil or the subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B1/00—Dumping solid waste
- B09B1/004—Covering of dumping sites
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D31/00—Protective arrangements for foundations or foundation structures; Ground foundation measures for protecting the soil or the subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution
- E02D31/002—Ground foundation measures for protecting the soil or subsoil water, e.g. preventing or counteracting oil pollution
- E02D31/006—Sealing of existing landfills, e.g. using mining techniques
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
- E03F—SEWERS; CESSPOOLS
- E03F3/00—Sewer pipe-line systems
- E03F3/04—Pipes or fittings specially adapted to sewers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/30—Landfill technologies aiming to mitigate methane emissions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Paleontology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Revetment (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明提供了一种应用于生活垃圾填埋场的促进截流排水与填埋气均匀分布的毛细阻滞型覆盖层结构，覆盖层结构包括碎石层(1)、导排盲沟(3)、碎石垄(4)、细粒土层(6)、土工膜(2)以及土工织物(5)，碎石垄根据计算的导排长度分段铺设。该覆盖层在降雨条件下利用细粒土层与碎石层界面形成的毛细阻滞作用阻滞雨水入渗，使水分沿着界面运移至碎石垄处；毛细界面使得碎石垄侧壁起到截流作用，水分累积在碎石垄侧壁的底部，最终击穿毛细界面下渗至导排盲沟排出覆盖层，以此减少渗滤液产生；同时甲烷可通过碎石垄进入细粒土层，促进甲烷在覆盖层中均匀分布，避免甲烷在坡顶集中排放，从而提升覆盖层中微生物甲烷氧化能力，减少甲烷排放量。
Description
技术领域
本发明涉及城市生活垃圾填埋场覆盖层结构设计领域，具体涉及一种促进截流排水与填埋气均匀分布的毛细阻滞型覆盖层结构。
技术背景
目前我国的城市生活垃圾主要是通过填埋进行处理，填埋的垃圾降解会产生大量的渗滤液和污染性填埋气(如甲烷)。一方面，在降雨条件下，雨水入渗至垃圾堆体中会加剧渗滤液的产生，从而污染周边土体以及地下水；另一方面，填埋气中的甲烷(体积比55–60％)和二氧化碳(体积比40-45％)是主要的温室气体，尤其是甲烷，其温室效应是二氧化碳约30倍。因此填埋气排放不仅加剧了温室效应，而且大量填埋气的产生还对有土工膜的覆盖层稳定性产生影响，导致鼓包等现象，另外甲烷遇明火可能发生爆炸威胁周边安全。土体中广泛存在的甲烷氧化菌为覆盖层甲烷减排提供了绿色、经济的方法，该细菌利用空气中的氧气降解甲烷气体，显著降低填埋场甲烷排放。微生物甲烷氧化作用有效弥补了填埋气收集效率(通常低于60％)低的缺陷，对于(i)无填埋气收集系统或者(ii)由于填埋气产量低而关闭填埋气收集系统的老旧填埋场，微生物甲烷氧化作用是甲烷减排的唯一途径。当前诸多研究表明甲烷在覆盖层中的均匀分布是有效利用微生物甲烷氧化作用实现甲烷减排的关键。
传统毛细阻滞型覆盖层主要由一层细粒土层与下卧的一层粗粒土组成，粗/细粒土之间是平整的界面。由于非饱和情况下，粗粒土的非饱和渗透系数小于细粒土，阻滞水分从细粒土向粗粒土的运移，从而形成毛细阻滞效应。毛细阻滞型覆盖层利用细粒土层与粗粒土界面的毛细阻滞效应提升细粒土的水分储存能力，并促进沿着粗/细粒土界面的侧向排水，从而减少雨水击穿覆盖层进入填埋的垃圾堆体。然而传统毛细阻滞型覆盖层在遭遇极端降雨条件或位于湿润地区时，当粗/细粒土的含水量大于粗粒土的进水值(当土体的吸力小于该值时，土体水分随吸力的减小而显著增加)，会出现毛细阻滞效应失效现象，导致水分入渗至垃圾堆体中，使得毛细阻滞型覆盖层防渗效果不佳，因此传统的毛细阻滞型覆盖层仅适用于干旱区或半干旱区。同时降雨过程中，在重力梯度作用下，覆盖层中水分顺坡流动，使得靠近坡趾部分的粗/细粒土的界面饱和度较坡顶高。此外，毛细阻滞效应加剧了顺坡方向水分的不均匀分布，因此填埋气易向饱和度低的坡顶运移，从而导致坡顶存在甲烷集中排放的问题，降低甲烷氧化效率，增大甲烷排放。为了更好地利用微生物甲烷氧化作用减排甲烷气体，亟需促进甲烷气体在毛细阻滞型覆盖层中的均匀分布。
为提高毛细阻滞型覆盖层在极端降雨条件和湿润地区的适应性，有学者(中国专利申请号CN102493496A)提出了一种具有非饱和导排层的毛细阻滞型覆盖层，该覆盖层在粗粒土与细粒土中间添加了非饱和导排层，以此提高覆盖层导排能力，减少水分入渗。然而该覆盖层在强降雨条件下，非饱和导排层依旧会出现饱和度较高的情况，从而发生毛细破裂。同时该覆盖层未能解决坡顶甲烷集中排放的问题。也有学者(中国专利申请号CN103572785B、中国专利申请号CN107570522A)提出了一种全天候防渗闭气的垃圾填埋场，该覆盖层通过在毛细阻滞覆盖层下方铺设一层粘土层，同时在地表设置排水沟，以此起到防渗闭气效果。然而该覆盖层由于底部铺设粘土层(或添加生物炭)，气体难以进入上覆甲烷氧化层，在高产气的垃圾填埋场中，易造成覆盖层底部气压过大，降低覆盖层稳定性；此外该覆盖层顶部两层为传统的毛细阻滞覆盖层，依然存在坡顶甲烷集中排放，导致甲烷氧化效率降低的问题。为使覆盖层中降雨入渗的水分快速排出，有学者在覆盖层的细粒土层与粗粒土界面每隔8-10m设置集水沟(中国专利申请号CN108273821A)以此收集毛细界面处的水分，然而集水沟的间距设置并不能确保水排入集水沟中，水分可能在其他未设集水沟位置处发生渗漏，同时未能解决坡顶甲烷集中排放问题。综上所述，当前毛细阻滞型覆盖层存在以下共同缺陷：
(1)细粒土与粗粒土界面的毛细阻滞效应加剧水分顺坡的不均匀分布，导致填埋气分布不均匀，坡顶存在填埋气集中排放问题；
(2)存在顺坡方向甲烷不均匀分布，降低微生物甲烷氧化作用的有效性，增大了甲烷排放；
(3)无法实现细粒土与粗粒土界面的侧向导排的截流，导致无法保证水分流入布设的排水沟。
发明内容
本发明的目的是克服上述传统毛细阻滞型覆盖层的不足，提供一种促进截流排水与填埋气均匀分布的毛细阻滞型覆盖层结构，该覆盖层能够实现水分定点导排，减少水分入渗至垃圾堆体，同时促进覆盖层中甲烷均匀分布，减少坡顶甲烷集中排放。
为实现上述覆盖层功能，采用以下技术方案：
一种具有促进截流排水与填埋气均匀分布的毛细阻滞型覆盖层结构，覆盖层结构自下而上包括：充当气体分布层的碎石层、导排盲沟、碎石垄、细粒土层，碎石垄的底部铺设于碎石层与细粒土层的交界面，导排盲沟与碎石层之间设有土工膜，细粒土层与碎石垄、碎石层的交界面均铺设土工织物，防止细粒土迁移到碎石层中导致淤堵的问题，其中：
进一步地，所述的细粒土层应选用粉土或者粉砂，主要起到储水与甲烷氧化层作用，其厚度为0.5-0.9m，土体粒径为0.005-0.075mm，其饱和渗透系数为5×10-6-5.0×10- 7m/s。
进一步地，所述的碎石层厚度为0.3-0.5m，土体粒径为2-10mm，并且碎石的饱和渗透系数应大于1×10-3m/s。
进一步地，所述的碎石垄高度为0.2H-0.4H(H为细粒土层厚度)，底边边长为0.4H-0.8H，碎石垄的碎石选取与碎石层相同的材料。
进一步地，所述的碎石垄铺设距离根据毛细阻滞覆盖层导排长度计算公式进行铺设。公式为：
其中Lcb为铺设距离(m)；β为覆盖层坡度(°)；α为细粒土非饱和渗透系数曲线在高吸力下的直线段的斜率(采用双对数坐标绘制，纵坐标为非饱和渗透系数，横坐标为水头势能；m-1)；Ks为细粒土的饱和渗透系数(m/s)；q为降雨入渗速率(m/s)；ha为细粒土的土水特征曲线中进气值对应的水头(m)；
为碎石的土水特征曲线中进水值对应的水头(m)。
进一步地，所述的毛细阻滞型覆盖层坡度不超过18°。
进一步地，所述的导排盲沟截面为梯形，上部边长为0.4m，底部边长0.17m，高度为0.2m，导排盲沟侧壁斜率为30°，导排盲沟用碎石填充，导排盲沟底部与侧壁均铺设土工膜，从而隔绝水分下渗至碎石层中，并使水分沿土工膜导排至坡趾排水装置中，导排盲沟位于碎石垄与细粒土层、碎石层上部共同交点(即碎石垄中法向指向坡顶的侧壁与顺坡方向碎石层与细粒土界面的交点)的正下方。
进一步地，所述的土工膜厚度为1-6mm，土工织物厚度为2-5mm。
一种促进截流排水与填埋气均匀分布的毛细阻滞型覆盖层铺设步骤如下：
(1)覆盖层材料选取，选取覆盖层所需细粒土、碎石，通过测量两种土体的土水特征曲线与饱和渗透系数，基于公式(一)计算导排长度，确定碎石垄的铺设距离，从而确定碎石垄与导排盲沟的铺设位置；
(2)在垃圾堆体表面铺设碎石层，当碎石层铺设至设计高度后，根据计算得到的碎石垄铺设长度，标出碎石垄铺设位置，在碎石垄位置标记下方开挖碎石层，开挖尺寸为导排盲沟尺寸，即上部边长为0.4m，底部边长为0.17m，高度为0.2m，导排盲沟侧壁斜率为30°；导排盲沟上部边与碎石层界面齐平，导排盲沟底部与侧壁均铺设土工膜，随后将开挖的碎石填回导排盲沟中，最后对碎石层界面进行平整处理；
(3)在碎石层的表面铺设土工织物，随后按照最优含水率下进行压实与设计要求铺设细粒土层，当细粒土层铺设至设计的碎石垄顶部高度后，根据公式(一)标记出碎石垄位置，并在碎石垄位置开挖细粒土层直至碎石层界面，以此形成土沟，在土沟壁铺设土工织物，将碎石填入挖出的土沟；在碎石垄顶面铺设土工织物，最后继续按照压实与设计要求铺设细粒土层直至设计高度，并对细粒土进行平整处理；
(4)施工完成后，在地表种植植被，并定期洒水养护。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明可以控制粗/细粒土界面发生毛细阻滞失效的位置，即每个碎石垄位置处发生毛细破裂，这是由于碎石垄减小其上方的细粒土层厚度，碎石垄上方细粒土的储水能力更低，使得碎石垄处容易发生渗漏，此外，由于非饱和情况下碎石的非饱和渗透系数低于细粒土，使得碎石垄起到阻碍顺坡方向的粗/细粒土界面的渗流，起到集流与定点导排功能，克服了传统覆盖层毛细破裂位置不明确导致渗漏量增大的缺陷，从而有效的降低了覆盖层底部渗漏量。
(2)本发明的碎石垄不仅起截断水流动的作用，同时还为覆盖层顺坡方向提供甲烷进入甲烷氧化层的通道，促进覆盖层内部的甲烷均匀分布，有效地改善了坡顶甲烷集中排放的缺陷，提升覆盖层中甲烷氧化作用，有效地降低了覆盖层甲烷排放。
(3)本发明的覆盖层稳定性较好，不易发生失稳情况。
(4)采用土工膜与碎石构建的导排盲沟能够有效适应覆盖层不均匀沉降，避免不均匀沉降下导排盲沟开裂失效等问题。
(5)本发明施工简单，所选主体材料均为天然土料，具有成本低的特点。
附图说明
图1为本发明的覆盖层结构组成以及防渗闭气原理示意图；
图2为本发明的导排盲沟结构示意图；
图3为本发明的粉土与碎石的土水特征曲线图。
图中1-碎石层、2-土工膜、3-导排盲沟、4-碎石垄、5-土工织物、6-细粒土层。
具体实施方式
为让本发明的各个特征与优点更加清晰，采用以下具体实施方案与附图进行进一步说明，但本发明的实施并不局限于此。
传统的毛细阻滞型覆盖层均未能控制粗/细粒土界面上毛细阻滞效应失效位置，同时未能解决斜坡覆盖层由于毛细阻滞作用加剧了顺坡方向粗/细粒土界面饱和度的不均匀分布及其导致的覆盖层坡顶处甲烷集中排放的问题。而本发明在毛细界面上方添加碎石垄，该碎石垄能够阻挡界面处水分运移，使得水分在碎石垄处聚集，最终在该处发生毛细破裂，水分下渗至导排盲沟中，最终通过重力作用沿着土工膜流入水分收集装置中。同时碎石垄与下方碎石层直接接触，当粗/细粒土界面处饱和度过高以至于阻滞填埋气运移时，填埋气气体可通过碎石垄运移至甲烷氧化层，促进填埋气在覆盖层中的均匀分布，从而提升微生物甲烷氧化作用，减少甲烷排放量。
参见附图1至附图3，本发明提供的一种促进截流排水与填埋气均匀分布的毛细阻滞型覆盖层结构，该覆盖层铺设于垃圾堆体之上，如附图1所示，覆盖层结构自下而上包括：充当气体分布层的碎石层、导排盲沟、起到截流与导排填埋气的碎石垄、充当甲烷氧化层的细粒土层，碎石垄的底部铺设于碎石层与细粒土层的交界面，导排盲沟与碎石层之间设有土工膜，细粒土层与碎石垄、碎石层的交界面均铺设土工织物。
所述的细粒土层应选取粉土或者粉砂，主要起到储水与甲烷氧化层的作用，其厚度为0.5-0.9m，土体粒径为0.005-0.075mm，其饱和渗透系数为5×10-6-5×10-7m/s。
所述碎石层的厚度为0.3-0.5m，土体粒径为2-10mm，并且碎石的饱和渗透系数应大于1×10-3m/s。
本实施例中，所述的碎石垄高度为0.2H-0.4H(H为细粒土层厚度)，底边边长为0.4H-0.8H，碎石垄的碎石选取与碎石层具有相同的材料。
所述的碎石垄铺设距离根据毛细阻滞型覆盖层导排长度计算公式进行铺设。公式为：
其中Lcb为铺设距离(m)；β为覆盖层坡度(°)；α为细粒土非饱和渗透系数曲线在高吸力下的直线段的斜率(采用双对数坐标绘制，纵坐标为非饱和渗透系数，横坐标为水头势能；m-1)；Ks为细粒土的饱和渗透系数(m/s)；q为降雨入渗速率(m/s)；ha为细粒土的土水特征曲线中进气值对应的水头(m)；
为碎石的土水特征曲线中进水值对应的水头(m)。
所述的毛细阻滞型覆盖层坡度不超过18°。
所述的导排盲沟截面为梯形，上部边长为0.4m，底部边长0.17m，高度为0.2m，导排盲沟侧壁斜率为30°，导排盲沟用碎石填充，导排盲沟底部与侧壁均铺设土工膜，从而隔绝水分下渗至碎石层中，并使水分沿土工膜导排至坡趾排水装置中，导排盲沟位于碎石垄与细粒土层、碎石层上部共同交点(即碎石垄中法向指向坡顶的侧壁与顺坡方向碎石层与细粒土界面的交点)的正下方。
所述的土工膜厚度为1-6mm，土工织物厚度为2-5mm。
一种促进截流排水与填埋气均匀分布的毛细阻滞型覆盖层铺设步骤如下：
(1)覆盖层材料选取，选取覆盖层所需细粒土、碎石，通过测量两种土体的土水特征曲线与饱和渗透系数，基于公式(一)计算导排长度，确定碎石垄的铺设距离，从而确定碎石垄与导排盲沟的铺设位置；
(2)在垃圾堆体表面铺设碎石层，碎石层顶部界面角度为5.7°-18°，当碎石层铺设至设计高度后，根据计算得到的碎石垄铺设长度，标出碎石垄铺设位置，在碎石垄位置标记下方开挖碎石层，开挖尺寸为导排盲沟尺寸，即上部边长为0.4m，底部边长为0.17m，高度为0.2m，导排盲沟侧壁斜率为30°；导排盲沟上部边与碎石层界面齐平，导排盲沟底部与侧壁均铺设土工膜，随后将开挖的碎石填回导排盲沟中，最后对碎石层界面进行平整处理；
(3)在碎石层上方铺设土工织物，随后按照最优含水率下进行压实与设计要求铺设细粒土层，当细粒土层铺设至所设计的碎石垄顶部高度后，根据公式(一)标记出碎石垄位置，并在碎石垄位置开挖细粒土层直至碎石层界面，以此形成土沟，在土沟壁铺设土工织物，将碎石填入挖出的土沟；在碎石垄顶面铺设土工织物，最后继续按照压实与设计要求铺设细粒土层直至设计高度，并对细粒土进行平整处理；
(4)施工完成后，在地表种植植被，并定期洒水养护。
实施例
1.以兰州地区为例，覆盖层土壤材料选取，选取覆盖层所需粉土、碎石，测量两种土体的土水特征曲线与饱和渗透系数，如附图3所示，其中覆盖层所在降雨选自兰州地区百年一遇的降雨(降雨强度q＝30mm/d，持续时间5天)，覆盖层坡度β设置为18°，粉土非饱和渗透系数曲线的直线段的斜率α为0.5m-1，粉土的饱和渗透系数Ks为2.56×10-6m/s，粉土的土水特征曲线中进气值对应的水头ha为1m，碎石的土水特征曲线中进水值对应的水头h*w为0.036m。因此碎石垄之间的铺设长度
故在兰州地区的覆盖层所选取碎石垄的铺设长度为7m。
2.垃圾填埋完成后，在垃圾堆体上方铺设碎石，同时进行平整，最终碎石层厚度为0.3m，倾斜角度为18°。每隔7m在碎石层表面标出碎石垄的铺设位置，在碎石垄位置标记下方开挖碎石层，开挖尺寸为导排盲沟尺寸，即上部边长为0.4m，底部边长0.17m，高度为0.2m，导排盲沟侧壁斜率为30°；导排盲沟上部边与碎石层界面齐平，导排盲沟底部与侧壁均铺设土工膜，随后将开挖的碎石填回导排盲沟中，最后对碎石层进行平整处理。
3.在碎石层表面铺设土工织物，并按照最优含水率下进行压实与设计要求铺设细粒土层，当细粒土层铺设至所设计的碎石垄顶部高度0.2H＝0.2×0.9＝0.18m(H为细粒土层厚度0.9m)后，每隔7m标记出碎石垄位置，其中碎石垄底边边长为0.5H＝0.5×0.9＝0.45m，并在碎石垄位置开挖细粒土层直至碎石层界面，以此形成土沟，在土沟壁铺设土工织物，将碎石填入挖出的土沟；在碎石垄顶面铺设土工织物，最后继续按照压实与设计要求铺设细粒土层直至设计高度0.9m，并对细粒土进行平整处理。
4.在施工完成后在地表种植百慕大草、狗牙根等植物，并定期洒水养护。
通过上述实施例可知，本发明一方面利用碎石垄实现截断沿着顺坡方向细粒土与碎石界面的水分迁移，使得水分在碎石垄位置处击穿覆盖层，并通过导排盲沟将击穿的水分排出，降低击穿覆盖层进入垃圾堆体的渗漏量；另一方面，利用碎石垄的高透气性，实现甲烷在顺坡方向的均匀分布，从而提升微生物甲烷氧化效率，减少甲烷排放。与现有的传统覆盖层相比，具有降雨渗漏量低，甲烷排放少的特点，同时成本低、操作简单且计算方便，具有重要的工程应用价值。
上述的具体实施方式是对本发明的技术方案的进一步说明，而非对其进行限制，对于本领域的普通技术人员应当理解：可针对本发明的具体实施方式进行适当修改，在不脱离本发明的原理的情况下依照本发明申请专利范围内进行的修改和替换，都在本发明所涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种促进截流排水与填埋气均匀分布的毛细阻滞型覆盖层结构，其特征在于：该覆盖层结构自下而上包括：充当气体分布层的碎石层(1)、导排盲沟(3)、碎石垄(4)、细粒土层(6)，碎石垄(4)的底部铺设于碎石层(1)与细粒土层(6)的交界面，导排盲沟与碎石层之间设有土工膜(2)，细粒土层与碎石垄、碎石层的交界面均铺设土工织物(5)。
2.根据权利要求1所述的一种促进截流排水与填埋气均匀分布的毛细阻滞型覆盖层结构，其特征在于：所述的细粒土层应选用粉土或者粉砂，主要起到储水与甲烷氧化层的作用，其厚度为0.5-0.9m，土体粒径为0.005-0.075mm，其饱和渗透系数为5×10-6-5×10-7m/s。
3.根据权利要求1所述的一种促进截流排水与填埋气均匀分布的毛细阻滞型覆盖层结构，其特征在于：所述的碎石层厚度为0.3-0.5m，碎石粒径为2-10mm，并且所述的碎石的饱和渗透系数应大于1×10-3m/s。
4.根据权利要求1所述的一种促进截流排水与填埋气均匀分布的毛细阻滞型覆盖层结构，其特征在于：碎石垄高度为0.2H-0.4H(H为细粒土层厚度)，顺坡方向的宽度为0.4H-0.8H，碎石垄的碎石选取与碎石层相同的材料。
5.根据权利要求4所述的碎石垄，其特征在于：碎石垄铺设距离根据毛细阻滞覆盖层导排长度计算公式进行铺设。其中，公式为：
式中，Lcb为碎石垄铺设距离(m)；β为覆盖层坡度(°)；α为细粒土的非饱和渗透系数曲线在高吸力下的直线段的斜率(采用双对数坐标绘制，纵坐标为非饱和渗透系数，横坐标为水头势能；m-1)；Ks为细粒土的饱和渗透系数(m/s)；q为降雨入渗速率(m/s)；ha为细粒土的土水特征曲线中进气值对应的水头(m)；
为碎石的土水特征曲线中进水值对应的水头(m)。
6.根据权利要求5所述的覆盖层坡度，其特征在于：毛细阻滞型覆盖层坡度不超过18°。
7.根据权利要求1所述的一种促进截流排水与填埋气均匀分布的毛细阻滞型覆盖层结构，其特征在于：导排盲沟截面为梯形，上部边长为0.4m，底部边长0.17m,高度为0.2m，导排盲沟侧壁斜率为30°，导排盲沟用碎石填充，导排盲沟底部与侧壁均铺设土工膜，从而隔绝水分下渗至碎石层中，并使水分沿土工膜导排至坡趾排水装置中，导排盲沟位于碎石垄与细粒土层、碎石层上部共同交点(即碎石垄中法向指向坡顶的侧壁与顺坡方向碎石层与细粒土界面的交点)的正下方。
8.根据权利要求7所述的导排盲沟，其特征在于：所述土工膜厚度为1-6mm。
9.根据权利要求1所述的土工织物，其特征在于：所述土工织物为无纺土工织物，其厚度为2-5mm。
10.根据权利要求1所述的一种促进截流排水与填埋气均匀分布的毛细阻滞型覆盖层结构，其特征在于：所述覆盖层施工步骤如下：
(1)覆盖层材料选取，选取覆盖层所需细粒土、碎石，通过测量两种土体的土水特征曲线与饱和渗透系数，基于公式(一)计算导排长度，确定碎石垄的铺设距离，从而确定碎石垄与导排盲沟的铺设位置；
(2)在垃圾堆体表面铺设碎石层，当碎石层铺设至设计高度后，根据计算得到的碎石垄铺设长度，标出碎石垄铺设位置，在碎石垄位置标记下方开挖碎石层，开挖尺寸为导排盲沟尺寸，即上部边长为0.4m，底部边长0.17m，高度为0.2m，导排盲沟侧壁斜率为30°；导排盲沟上部边与碎石层界面齐平，导排盲沟底部与侧壁均铺设土工膜，随后将开挖的碎石填回导排盲沟中，最后对碎石层界面进行平整处理；
(3)在碎石层上方铺设土工织物，随后按照最优含水率下进行压实与设计要求铺设细粒土层，当细粒土层铺设至所设计的碎石垄顶部高度后，根据公式(一)标记出碎石垄位置，并在碎石垄位置开挖细粒土层直至碎石层界面，以此形成土沟，在土沟壁铺设土工织物，将碎石填入挖出的土沟；在碎石垄顶面铺设土工织物，最后继续按照压实与设计要求铺设细粒土层直至设计高度，并对细粒土进行平整处理。
(4)施工完成后，在地表种植植被，并定期洒水养护。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210767892.2A CN115012455B (zh) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 促进截流排水与填埋气均匀分布的毛细阻滞型覆盖层 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210767892.2A CN115012455B (zh) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 促进截流排水与填埋气均匀分布的毛细阻滞型覆盖层 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115012455A true CN115012455A (zh) | 2022-09-06 |
| CN115012455B CN115012455B (zh) | 2023-04-14 |
Family
ID=83079059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210767892.2A Active CN115012455B (zh) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 促进截流排水与填埋气均匀分布的毛细阻滞型覆盖层 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115012455B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202007456U (zh) * | 2011-03-30 | 2011-10-12 | 夏小洪 | 垃圾填埋场渗滤液导流装置 |
| CN102493496A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-06-13 | 浙江大学 | 一种具有侧向排水能力的毛细阻滞型覆盖层结构 |
| CN104164883A (zh) * | 2014-07-11 | 2014-11-26 | 浙江大学 | 一种松散非饱和土边坡浅层再压实结合植被覆盖防护方法 |
| CN108273821A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-07-13 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种以市政脱水污泥为基的垃圾填埋场腾发覆盖层 |
| CN111636443A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-09-08 | 合肥工业大学 | 基于毛细阻滞机理的导吸式膨胀土边坡浅层控水覆盖系统 |
-
2022
- 2022-06-30 CN CN202210767892.2A patent/CN115012455B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202007456U (zh) * | 2011-03-30 | 2011-10-12 | 夏小洪 | 垃圾填埋场渗滤液导流装置 |
| CN102493496A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-06-13 | 浙江大学 | 一种具有侧向排水能力的毛细阻滞型覆盖层结构 |
| CN104164883A (zh) * | 2014-07-11 | 2014-11-26 | 浙江大学 | 一种松散非饱和土边坡浅层再压实结合植被覆盖防护方法 |
| CN108273821A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-07-13 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种以市政脱水污泥为基的垃圾填埋场腾发覆盖层 |
| CN111636443A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-09-08 | 合肥工业大学 | 基于毛细阻滞机理的导吸式膨胀土边坡浅层控水覆盖系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王锦楠等: "以建筑垃圾为填料的湿润气候区毛细阻滞型覆盖层综合性能评价", 《浙江理工大学学报(自然科学版)》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115012455B (zh) | 2023-04-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106759825A (zh) | 一种海绵城市绿地蓄水系统的施工方法 | |
| CN113668573B (zh) | 岩溶坡地和石漠化边坡的水土共蓄和生态护坡的方法 | |
| CN113445396B (zh) | 一种高液限土路段的高填土路基填筑施工方法 | |
| CN108914979B (zh) | 垃圾填埋场封顶层及其制备方法和应用 | |
| CN109763393A (zh) | 一种园林用海绵型道路铺装结构及其施工方法 | |
| CN111636443B (zh) | 基于毛细阻滞机理的导吸式膨胀土边坡浅层控水覆盖系统 | |
| CN111648383A (zh) | 一种黄土高填方边坡体内部排水方法 | |
| CN205475261U (zh) | 电厂灰场坝体结构 | |
| CN101418565A (zh) | 青藏铁路多年冻土湿地地基处理工艺方法 | |
| CN115012455B (zh) | 促进截流排水与填埋气均匀分布的毛细阻滞型覆盖层 | |
| CN202850011U (zh) | 一种适用于多年冻土区的保温盲沟设施 | |
| CN108941145B (zh) | 垃圾填埋场中间覆盖层及其制备方法和应用 | |
| CN104145673B (zh) | 基于排涝与保水的集成式绿化带系统及排涝与保水方法 | |
| CN207552853U (zh) | 一种带排水系统的路面 | |
| CN105350637B (zh) | 城市绿地地下雨水调蓄装置 | |
| CN114457855A (zh) | 一种下沉式水平防渗与垂直防渗组合结构 | |
| CN212335677U (zh) | 一种具有排水功能的农田作业路 | |
| CN113737863A (zh) | 基于水平阻隔技术的混合固废堆点土壤污染风险管控方法 | |
| CN113062297A (zh) | 一种海绵城市盐碱地排碱系统 | |
| CN206127800U (zh) | 海绵城市渗水道路结构 | |
| CN214992805U (zh) | 一种园林透水混凝土路 | |
| CN110616619A (zh) | 一种便于渗水的草坪场地及施工方法 | |
| CN221264405U (zh) | 用于改良干旱地区生态的人工复合层土壤结构 | |
| CN214782974U (zh) | 一种建筑垃圾填筑路基 | |
| CN114960692B (zh) | 一种减小水对地下室外墙影响的回填方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |