岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (1): 259-267.doi: 10.16285/j.rsm.2022.0199

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

填埋场单井注气气体压力监测试验及预测模型

金佳旭1，朱磊1, 2, 3，刘磊2, 3, 4，陈亿军2, 5，姚远6，高腾飞1, 2，李若欣2, 3   

  1. 1. 辽宁工程技术大学 土木工程学院，辽宁 阜新 123000；2. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室，湖北 武汉 430071；3. 中国科学院武汉岩土力学研究所 污染泥土科学与工程湖北省重点实验室，湖北 武汉 430071；4. 中国科学院武汉岩土力学研究所-香港理工大学固体废弃物科学联合实验室，湖北 武汉 430071；5. 武汉中科固废资源产业技术研究院有限公司，湖北 武汉 430070； 6. 武汉环境投资开发集团有限公司，湖北 武汉 430019
  • 收稿日期:2022-02-22 接受日期:2022-08-18 出版日期:2023-01-16 发布日期:2023-01-13
  • 通讯作者: 刘磊，男，1982年生，博士，研究员，主要从事固体废弃物安全处置与资源化的研究工作。E-mail: lliu@whrsm.ac.cn E-mail:jjx_605@163.com
  • 作者简介:金佳旭，男，1984年生，博士，副教授，主要从事环境岩土工程方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No. 41977254）；湖北省自然科学基金杰出青年基金（No. 2021CFA096）；湖北省自然科学基金创新群体项目 （No. 2019CFA012）；同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室同开放课题（No. KLE-TJGE-B2001）

Gas pressure monitoring test and prediction model of single well aeration in landfill

JIN Jia-xu1, ZHU Lei1, 2, 3, LIU Lei2, 3, 4, CHEN Yi-jun2, 5, YAO Yuan6, GAO Teng-fei1, 2, LI Ruo-xin2, 3   

  1. 1. School of Civil Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin, Liaoning 123000, China; 2. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China; 3. Hubei Province Key Laboratory of Contaminated Sludge and Soil Science and Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China; 4. IRSM-CAS/HK Poly. Univ. Joint Laboratory on Solid Waste Science, Wuhan, Hubei 430071, China; 5. Wuhan CAS-ITRI Solid Waste Resources Co., Ltd., Wuhan, Hubei 430070, China; 6. Wuhan Environment Investment & Development Co., Ltd., Wuhan, Hubei 430019, China
  • Received:2022-02-22 Accepted:2022-08-18 Online:2023-01-16 Published:2023-01-13
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (41977254), the Youth Innovation Promotion Association CAS of Hubei Province (2021CFA096), the Foundation for Innovative Research Groups of Hubei Province (2019CFA012) and the Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of the Ministry of Education of Tongji University (KLE-TJGE-B2001).

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摘要： 确定填埋场注气过程中气体压力分布特征可为好氧通风工程提供关键技术和理论支撑。以现场单井注气试验为依托，在渗流力学理论的基础上，开展了不同注气强度条件下气体压力分布监测试验，分析了注气过程中气体压力的径向分布特征，推导了注气条件下垃圾土体内部以解析解形式表达的气体压力预测（analytical gas pressure prediction，简称AGPP）模型；结合现场气体压力监测结果，构建了以注气井压力为核心参数的经验公式形式的气体压力预测（empirical gas pressure prediction，简称EGPP）模型。试验结果表明：低压注气强度也可以达到良好的注气效果，在较短时间内可以让气体充满注气井周围；通过现场监测数据与AGPP模型、EGPP模型的对比，初步验证了两种模型的可靠性。以上成果为预测和评估好氧通风过程中垃圾填埋场气体压力分布提供了新方法。

关键词: 垃圾土, 填埋场, 单井注气, 气体压力, 现场试验, 预测模型

Abstract: Determining the characteristics of gas pressure distribution during aeration in landfills can provide key technical and theoretical support for aerobic ventilation engineering. Relying on the field single well aeration test and based on the theory of seepage mechanics, this study conducted gas pressure distribution monitoring tests under different aeration intensity conditions, analyzed the temporal and spatial distribution characteristics of the gas pressure during the aeration process, and deduced an one-dimensional steady-state analytical solution (AGPP model) of the gas pressure distribution in the garbage soil under the aeration conditions. By combining with the on-site gas pressure monitoring results, a gas pressure prediction model (EGPP model) with aeration intensity as the core parameter was constructed. The test results show that a low-pressure aeration intensity can also achieve aeration effect, and the gas is filled around the gas injection well in a short time. The reliability of the two models is preliminarily verified by comparing the field monitoring data with the AGPP model and the EGPP model. This study provides a new method for predicting and evaluating landfill gas pressure distribution during aerobic ventilation.

Key words: waste, landfill, single well aeration, gas pressure, field test, prediction model

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