生活垃圾填埋場(chǎng)氣液運(yùn)移致災(zāi)機(jī)理與防控

前言

第1章 緒論 1

1.1 引言 1

1.1.1 垃圾填埋場(chǎng)環(huán)境與安全災(zāi)變問(wèn)題 1

1.1.2 垃圾填埋場(chǎng)工程難題與科技問(wèn)題 4

1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 6

1.2.1 垃圾填埋氣體釋放遷移機(jī)理及收集利用研究進(jìn)展 6

1.2.2 垃圾滲瀝液污染物釋放傳輸機(jī)理及監(jiān)測(cè)研究進(jìn)展 9

1.2.3 垃圾填埋場(chǎng)防滲系統(tǒng)性能演化特性及滲控研究進(jìn)展 14

1.2.4 垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)覆蓋系統(tǒng)開(kāi)裂失效機(jī)理與控制研究進(jìn)展 21

第2章 垃圾填埋氣體釋放遷移機(jī)理及收集系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化調(diào)控方法 25

2.1 填埋氣體釋放遷移耦合數(shù)學(xué)模型 25

2.1.1 填埋氣體釋放遷移模型基礎(chǔ)形式及方程 25

2.1.2 填埋場(chǎng)內(nèi)溫度釋放過(guò)程定量描述 26

2.1.3 填埋氣體釋放遷移生化-滲流-熱耦合動(dòng)力學(xué)模型 27

2.2 填埋氣體收集系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化調(diào)控方法及應(yīng)用 28

2.2.1 填埋氣體收集系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化調(diào)控方法 28

2.2.2 河南省某垃圾填埋場(chǎng)填埋氣體收集系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化調(diào)控與井群設(shè)計(jì) 32

2.2.3 湖北省某垃圾填埋場(chǎng)填埋氣體收集系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化調(diào)控與井群設(shè)計(jì) 42

第3章 垃圾滲瀝液污染物釋放傳輸機(jī)理與在線監(jiān)測(cè)技術(shù) 64

3.1 垃圾滲瀝液產(chǎn)生及運(yùn)移規(guī)律 64

3.1.1 垃圾填埋堆體內(nèi)源水產(chǎn)生規(guī)律 64

3.1.2 垃圾填埋堆體滲透系數(shù)演化規(guī)律 70

3.1.3 垃圾土-水特征曲線測(cè)試及參數(shù)反演 73

3.2 垃圾滲瀝液污染物釋放傳輸數(shù)值仿真分析 78

3.2.1 滲瀝液污染物釋放傳輸數(shù)學(xué)模型 78

3.2.2 滲瀝液污染物釋放傳輸數(shù)學(xué)模型求解 89

3.2.3 滲瀝液污染物釋放傳輸數(shù)學(xué)模型工程應(yīng)用 98

3.3 垃圾填埋場(chǎng)污染物遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 140

3.3.1 遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件組成 140

3.3.2 遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā) 148

3.3.3 遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工程應(yīng)用 156

第4章 垃圾填埋場(chǎng)防滲系統(tǒng)性能演化特性與生態(tài)屏障技術(shù) 165

4.1 滲瀝液侵蝕下HDPE土工膜抗拉及刺破特性 165

4.1.1 滲瀝液侵蝕下HDPE土工膜抗拉及刺破試驗(yàn) 165

4.1.2 滲瀝液侵蝕下HDPE土工膜抗拉及刺破特性演化規(guī)律 169

4.2 高濃度溶液侵蝕下GCL滲透特性 178

4.2.1 高濃度溶液侵蝕下GCL滲透試驗(yàn) 178

4.2.2 高濃度溶液侵蝕下GCL滲透特性演化規(guī)律 180

4.3 滲瀝液侵蝕下黏土固化結(jié)石體滲透特性演化與微觀機(jī)理 189

4.3.1 滲瀝液侵蝕下黏土固化結(jié)石體滲透特性演化規(guī)律 189

4.3.2 滲瀝液對(duì)黏土固化結(jié)石體侵蝕作用的微觀分析 195

4.4 可控黏土膠凝固結(jié)生態(tài)屏障技術(shù)及應(yīng)用 214

4.4.1 可控黏土膠凝固結(jié)生態(tài)屏障材料 214

4.4.2 可控黏土膠凝固結(jié)生態(tài)屏障技術(shù) 219

4.4.3 可控黏土膠凝固結(jié)生態(tài)屏障技術(shù)工程應(yīng)用案例 225

第5章 垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)覆蓋系統(tǒng)開(kāi)裂失效機(jī)制與生態(tài)污泥騰發(fā)覆蓋技術(shù) 236

5.1 填埋場(chǎng)封場(chǎng)覆蓋系統(tǒng)開(kāi)裂失效機(jī)理 236

5.1.1 干濕循環(huán)作用下壓實(shí)黏土層開(kāi)裂失效機(jī)理 236

5.1.2 開(kāi)裂過(guò)程中壓實(shí)黏土層熱-水-氣遷移規(guī)律 249

5.2 填埋場(chǎng)封場(chǎng)覆蓋系統(tǒng)開(kāi)裂失效過(guò)程數(shù)學(xué)模型及應(yīng)用 255

5.2.1 封場(chǎng)覆蓋系統(tǒng)開(kāi)裂失效數(shù)學(xué)模型及求解 256

5.2.2 封場(chǎng)覆蓋系統(tǒng)開(kāi)裂失效過(guò)程數(shù)值仿真分析 269

5.3 填埋場(chǎng)封場(chǎng)覆蓋系統(tǒng)失效控制的生態(tài)污泥騰發(fā)覆蓋技術(shù) 279

5.3.1 生態(tài)污泥騰發(fā)覆蓋技術(shù)總體構(gòu)架 279

5.3.2 生態(tài)污泥騰發(fā)覆蓋材料改性機(jī)理 281

5.3.3 生態(tài)污泥騰發(fā)覆蓋材料力學(xué)特性 285

5.3.4 生態(tài)污泥騰發(fā)覆蓋邊坡沖刷特性 293

5.3.5 生態(tài)污泥騰發(fā)覆蓋系統(tǒng)水分遷移規(guī)律 301

5.3.6 生態(tài)污泥騰發(fā)覆蓋防護(hù)基材穩(wěn)定性 310

5.3.7 生態(tài)污泥騰發(fā)覆蓋技術(shù)工程應(yīng)用 321

參考文獻(xiàn) 346

2100433B

本書(shū)作者近十幾年來(lái)針對(duì)垃圾填埋場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中氣液運(yùn)移引發(fā)的典型環(huán)境災(zāi)害（包括填埋氣體火災(zāi)與溫室效益、氣涌頂膜、堆體失穩(wěn)流滑、滲瀝液滲漏污染、底部襯墊及覆蓋系統(tǒng)滲漏失效等）的重大工程難題，以多學(xué)科交叉研究方法為牽引，系統(tǒng)開(kāi)展了垃圾填埋場(chǎng)氣液災(zāi)變機(jī)理及控制技術(shù)研究。本書(shū)是作者對(duì)該方面研究成果的系統(tǒng)總結(jié)，主要內(nèi)容包括：研究背景與國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，垃圾填埋氣體遷移演化的多物理場(chǎng)耦合效應(yīng)及優(yōu)化調(diào)控，垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液污染物多相多組分釋放傳輸機(jī)理與滲控技術(shù)，垃圾填埋堆體失穩(wěn)與封場(chǎng)覆蓋系統(tǒng)失效過(guò)程的演化機(jī)制及調(diào)控。本書(shū)涉及力學(xué)、化學(xué)、生物、環(huán)境等學(xué)科，對(duì)豐富和完善各學(xué)科，促進(jìn)學(xué)科間交叉融合具有重要意義。

本書(shū)是國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）的研究成果。全書(shū)從*國(guó)隧道工程建設(shè)及其存在的施工地質(zhì)災(zāi)害實(shí)際論述出發(fā)，分別論述了導(dǎo)致隧道施工塌方、泥石流、涌突水、涌突泥、涌突砂、瓦斯災(zāi)害的致災(zāi)構(gòu)造的類型、構(gòu)成、致災(zāi)模式及其處理，例析了典型隧道施工涌突水、涌突泥、涌突砂災(zāi)害，論述了隧道施工突水突泥災(zāi)害引發(fā)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。本書(shū)對(duì)于隧道施工地質(zhì)災(zāi)害防控措施決策，實(shí)現(xiàn)隧道施工地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警和災(zāi)害防控，具有極為重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

前言

第1章 緒論 1

1.1 隧道突水突泥研究背景及意義 1

1.2 突水突泥致災(zāi)系統(tǒng)與抗突體定義 4

1.2.1 突水突泥致災(zāi)系統(tǒng) 4

1.2.2 抗突體 4

1.3 隧道突水突泥致災(zāi)系統(tǒng)研究綜述 5

1.4 隧道突水突泥施工風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估研究綜述 9

1.5 隧道突水突泥致災(zāi)系統(tǒng)識(shí)別方法研究綜述 11

第2章 隧道突水突泥致災(zāi)系統(tǒng)分類與地質(zhì)判識(shí) 15

2.1 巖溶類致災(zāi)系統(tǒng) 17

2.1.1 溶蝕裂隙型 21

2.1.2 溶洞溶腔型 22

2.1.3 管道及地下河型 23

2.2 斷層類致災(zāi)系統(tǒng) 24

2.2.1 富水?dāng)鄬有?27

2.2.2 導(dǎo)水?dāng)鄬有?28

2.2.3 阻水?dāng)鄬有?28

2.3 其他成因類致災(zāi)系統(tǒng) 29

2.3.1 侵入接觸型 31

2.3.2 構(gòu)造裂隙型 32

2.3.3 不整合接觸型 35

2.3.4 差異風(fēng)化型 36

2.3.5 特殊條件型 37

2.4 隧道突水突泥孕災(zāi)模式 38

2.4.1 直接揭露型突水突泥 38

2.4.2 漸進(jìn)破壞型突水突泥 39

2.4.3 滲透失穩(wěn)型突水突泥 39

2.4.4 間歇破壞型突水突泥 40

2.5 本章小結(jié) 41

第3章 隧道突水突泥典型案例與分析 42

3.1 巖溶類致災(zāi)系統(tǒng)突水突泥典型案例 42

3.1.1 溶蝕裂隙型突水突泥典型案例—利萬(wàn)高速公路齊岳山隧道 42

3.1.2 溶洞溶腔型突水突泥典型案例—龍永高速公路大壩隧道 48

3.1.3 管道及地下河型突水突泥典型案例—滬蓉西高速公路齊岳山隧道 53

3.2 斷層類致災(zāi)系統(tǒng)突水突泥典型案例 58

3.2.1 富水?dāng)鄬有屯凰荒嗟湫桶咐蠌V鐵路白云隧道 58

3.2.2 導(dǎo)水?dāng)鄬有屯凰荒嗟湫桶咐徃咚俟酚郎徦淼?62

3.2.3 阻水?dāng)鄬有屯凰荒嗟湫桶咐巳f(wàn)鐵路齊岳山隧道 67

3.3 其他成因類致災(zāi)系統(tǒng)突水突泥典型案例 72

3.3.1 侵入接觸型突水突泥典型案例—廣大鐵路祥云隧道 73

3.3.2 構(gòu)造裂隙型突水突泥典型案例—利萬(wàn)高速公路磨盤(pán)山隧道等 77

3.3.3 不整合接觸型突水突泥典型案例—青海省道309 線長(zhǎng)拉山隧道 88

3.3.4 差異風(fēng)化型突水突泥典型案例—岑水高速公路均昌隧道 91

3.3.5 特殊條件型突水突泥典型案例—青島地鐵2 號(hào)線啤苗區(qū)間隧道等 97

3.4 本章小結(jié) 99

第4章 巖溶區(qū)隧道選線 100

4.1 地下河系統(tǒng) 100

4.1.1 地下河系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征與宏觀地質(zhì)判識(shí) 100

4.1.2 地下河系統(tǒng)的工程識(shí)別 101

4.1.3 地下河系統(tǒng)對(duì)隧道選線的影響 102

4.1.4 地下河系統(tǒng)區(qū)隧道選線原則 103

4.2 巖溶泉系統(tǒng) 104

4.2.1 巖溶泉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征與宏觀地質(zhì)判識(shí) 104

4.2.2 巖溶泉系統(tǒng)的工程識(shí)別 104

4.2.3 巖溶泉系統(tǒng)對(duì)隧道選線的影響 105

4.2.4 巖溶泉系統(tǒng)區(qū)隧道選線原則 106

4.3 分散排泄巖溶水系統(tǒng) 106

4.4 巖溶隧道選線評(píng)價(jià) 107

4.4.1 巖溶隧道選線評(píng)價(jià)模型 107

4.4.2 巖溶隧道選線評(píng)價(jià)因子與權(quán)值分析 108

4.4.3 層次總排序 112

4.4.4 分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 113

4.5 工程應(yīng)用 114

4.5.1 工程概況 114

4.5.2 隧址區(qū)地下河發(fā)育特征 114

4.5.3 工程類比 116

4.5.4 示蹤試驗(yàn) 119

4.5.5 物探與洞內(nèi)調(diào)查 121

4.5.6 巖溶隧道選線評(píng)估 125

4.6 本章小結(jié) 126

第5章 隧道突水突泥施工風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間動(dòng)態(tài)評(píng)估 128

5.1 隧道突水突泥風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判概念模型及指標(biāo)分級(jí) 128

5.1.1 水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件 128

5.1.2 隧道施工因素 132

5.1.3 施工動(dòng)態(tài)反饋信息 133

5.2 隧道突水突泥風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間模糊評(píng)判 134

5.2.1 區(qū)間風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型構(gòu)建 134

5.2.2 區(qū)間風(fēng)險(xiǎn)隸屬度計(jì)算 135

5.2.3 區(qū)間指標(biāo)權(quán)重分析 136

5.2.4 區(qū)間矩陣相對(duì)優(yōu)勢(shì)度評(píng)判 137

5.3 隧道施工風(fēng)險(xiǎn)控制許可機(jī)制 138

5.3.1 施工風(fēng)險(xiǎn)控制許可機(jī)制 138

5.3.2 施工風(fēng)險(xiǎn)控制許可機(jī)制實(shí)施流程 138

5.3.3 施工風(fēng)險(xiǎn)控制許可原則 140

5.4 齊岳山隧道突水突泥風(fēng)險(xiǎn)區(qū)間動(dòng)態(tài)評(píng)估與控制實(shí)踐 140

5.4.1 區(qū)間初步風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 141

5.4.2 區(qū)間二次風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 144

5.4.3 區(qū)間動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 145

5.5 本章小結(jié) 151

第6章 隧道突水突泥抗突評(píng)判方法 152

6.1 抗突體穩(wěn)定性影響因素 152

6.1.1 災(zāi)害源影響因素 152

6.1.2 抗突體影響因素 153

6.2 抗突評(píng)判方法的建立 154

6.3 抗突體穩(wěn)定性影響因素等級(jí)劃分及評(píng)分值 156

6.3.1 災(zāi)害源影響因素等級(jí)劃分及評(píng)分值 156

6.3.2 抗突體影響因素等級(jí)劃分及評(píng)分值 158

6.4 抗突評(píng)判實(shí)施流程 161

6.5 工程驗(yàn)證 161

6.6 本章小結(jié) 166

第7章 隧道突水突泥致災(zāi)系統(tǒng)識(shí)別方法 167

7.1 隧道突水突泥致災(zāi)系統(tǒng)識(shí)別方法的實(shí)施 167

7.1.1 實(shí)施流程 167

7.1.2 實(shí)施原則 169

7.2 典型致災(zāi)系統(tǒng)識(shí)別特征 169

7.2.1 地質(zhì)識(shí)別 170

7.2.2 物探識(shí)別 173

7.2.3 鉆探識(shí)別 178

7.3 工程應(yīng)用 179

7.3.1 工程概況 179

7.3.2 地質(zhì)識(shí)別 179

7.3.3 物探識(shí)別 181

7.4 本章小結(jié) 188

第8章 隧道突水突泥案例動(dòng)態(tài)管理與分析平臺(tái) 189

8.1 案例管理分析平臺(tái)的設(shè)計(jì)目標(biāo)與要求 189

8.1.1 平臺(tái)設(shè)計(jì)目標(biāo) 189

8.1.2 平臺(tái)設(shè)計(jì)總體要求 189

8.2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程 191

8.3 平臺(tái)構(gòu)成和架構(gòu) 192

8.3.1 平臺(tái)構(gòu)成 192

8.3.2 B/S架構(gòu) 193

8.4 系統(tǒng)主要功能 194

8.4.1 用戶認(rèn)證登錄功能 194

8.4.2 案例展示、檢索、下載功能 196

8.4.3 案例提交功能 196

8.4.4 案例審核功能 197

8.4.5 案例評(píng)論功能 197

8.4.6 案例分析功能 197

8.5 本章小結(jié) 201

參考文獻(xiàn) 202

附錄 2182100433B