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固废填埋场终场覆盖层系统的主要功能是减少雨水入渗和阻止有害填埋气无组织释放。土质覆盖层由天然非胀缩土料组成、具有良好的耐久性,其造价及后期维护费用低于传统复合型覆盖层,是非湿润地区填埋场终场覆盖层的理想结构型式。然而目前国内外针对土质覆盖层的研究主要侧重于雨水入渗,填埋气运移的研究还不够深入。我国西北地区气候以非湿润为主,且黄土分布广泛,采用黄土构成的土质覆盖层在该地区填埋场具有广泛应用前景。因而研究黄土／碎石覆盖层的水气耦合运移规律及其在我国西北地区的填埋气减排性能是非常必要的。在西安固废填埋场构建了黄土/碎石覆盖层填埋气运移模拟试验基地；当覆盖层处于裸露条件下和植草后分别进行通气试验测试压实黄土层的导气系数,本文导气系数指的是气体渗透率(gas permeability),单位为m2；采用GEO-SLOPE公司的Air/w模块建立了土质覆盖层水气耦合运移模型,并采用室内土柱试验验证该数值模型；采用该数值模型分析了黄土/碎石覆盖层的水气耦合运移规律；采用商业软件GEO-SLOPE公司的Vadose/w模块分析了黄土/碎石覆盖层和单层黄土覆盖层在西安最湿润年和最干旱年气象条件下的日饱和度分布；将日饱和度分布代入水气耦合运移模型分析两种黄土覆盖层在这两种极端气象条件下的填埋气减排性能；基于解析解的方法给出了土质覆盖层的防渗和填埋气减排性能的简化评估方法；最后基于全文的分析给出了增强黄土/碎石覆盖层填埋气减排性能的措施。得到相应的研究成果如下所示：(1)现场通气试验结果表明：裸露条件下,当黄土层(pd=1.45g/cm3)体积含水率从36%增加至46%时,其导气系数从3.67×10-12m2降低至5.73×10-14m2；当饱和度小于0.85时,黄土层导气系数随饱和度增加而降低并不明显；但是当饱和度大于0.85时,其导气系数随饱和度增加而显著降低；植草后,黄土层导气系数相比较裸露条件下的结果大约小1个数量级,植被根系倾向于生长和占据在土体的大孔隙,从而降低土体的导气系数；现场尺度黄土层的导气系数高于室内结果约1个数量级,现场所用土料含有大颗粒结团,结团会降低黄土孔隙的曲折度以及增加大孔隙数量,从而提高导气系数。(2)采用土柱试验验证水气耦合运移数值模型。土柱试验揭示了气体优势通道；数值模型可较好地模拟水分下渗过程,并能捕捉到气压的变化趋势。采用数值模型分析黄土／碎石覆盖层的水气耦合运移规律。分析结果表明：当覆盖层表层未达到饱和之前,气压对其表层雨水入渗速率的影响可以忽略不计；当覆盖层底部的气压小于规范规定的0.75 kPa时,气压对覆盖层储水能力的影响较小,气压存在时的储水能力仅小于无气压时的4%。碎石层和黄土层的界面处的毛细阻滞作用可将上部黄土层的储水能力从田间持水量(0.32)增加至接近饱和含水率(0.37),导致导气系数从1.6×10-9m2降低至9×10-12m2,当底部气压为0.75 kPa,覆盖层的填埋气排放速率可持续维持接近0,显著提高其填埋气减排性能。(3)采用水气耦合运移模型分析黄土／碎石覆盖层和单层黄土覆盖层在西安最湿润年和最干旱年气象条件下的填埋气减排性能(以甲烷表征)。分析结果表明：在最湿润年,当底部气压为实测气压的平均值0.11 kPa时,黄土／碎石覆盖层和单层黄土覆盖层的年甲烷排放量分别为9 kg·m-2和20 kg·m-2,均小于澳大利亚年甲烷排放控制标准22 kg·m-2；黄土／碎石覆盖层的填埋气减排性能优于单层黄土覆盖层。在最干旱年,黄土／碎石覆盖的年甲烷排放量为59 kg·m-2；当将黄土层的初始体积含水率从0.3提高至饱和含水率0.41时,黄土／碎石覆盖层的年甲烷排放量可从59 kg·m-2降低至21 kg·m-2。(4)基于本文推导的解析解提出一套简化方法评估土质覆盖层渗漏量；与前人模型试验结果对比显示该简化评估方法得到的渗漏量大于实测结果约34%；当对该简化方法进行推广时,仍需要大量的气象数据和覆盖层的水量平衡监测数据对模型参数进行率定。覆盖层月平均饱和度对应的甲烷排放量与月累计甲烷排放量接近,可采用月平均饱和度评估其甲烷排放量；采用西安现场黄土／碎石覆盖层试验基地的测试数据验证本文提出的填埋气排放量简化评估方法；验证结果显示简化方法计算得到现场黄土／碎石覆盖层在2015年的累计甲烷排放量为18 kg·m-2,比实测饱和度对应的结果16.5 kg·m-2大9%。(5)覆盖层的填埋气排放量主要与覆盖层的饱和度及其底部气压相关。通过主动抽排降低底部气压以及灌溉调节覆盖层含水率降低其导气系数等措施减少填埋气排放量,提升其填埋气减排性能。