考虑衬垫布置型式的平原型填埋场动力响应与变形分析

填埋法是我国垃圾的主要处置手段,衬垫系统是垃圾填埋场的重要部分。衬垫界面的动力剪切强度较低,在地震作用下填埋场极易沿衬垫界面发生整体失稳破坏。首先建立了界面动力模型和垃圾土黏弹性动力本构,考虑光面衬垫和糙面衬垫的差异性,建立了四种不同衬垫布置形式平原型填埋场动力分析模型,研究衬垫布置形式对平原型填埋场动力稳定性的影响。研究结果表明,衬垫布置形式对平原型填埋场顶部的动力响应与变形影响不大,采用糙面衬垫布置形式能够大幅减小平原型填埋场底部位置的永久变形,有利于提升填埋场的动力稳定性,对平原型填埋场衬垫系统的抗震设计有指导意义。     

设垃圾坝填埋场的三楔体滑动分析

 提出新建及扩建设垃圾坝填埋场的三楔体极限平衡分析法，给出安全系数的近似解，使得填埋场沿背部、底部及垃圾坝内坡处衬垫界面的三折线型滑动分析大为简化，发现其具有较好的工程适用性。该方法与精度较高的Spencer法所给出的计算结果吻合良好，且能考虑填埋体内摩擦角的影响。研究结果显示，衬垫界面的强度直接影响填埋体沿衬垫界面的稳定性，而填埋场各坡坡度、填埋场高度和宽度以及垃圾坝的高度对安全系数均有较大的影响。对扩建填埋场的分析结果表明，扩建填埋体沿新老场交界面的安全系数较低，在扩建填埋场的设计中应引起重视。另外，扩建填埋场的横向扩建宽度越大，则其界面安全稳定性越好。     

某填埋场垃圾堆体边坡失稳过程监测与反分析

某填埋场是国内首批在场底铺设复合衬垫系统的大型卫生填埋场,该场垃圾坝前堆体边坡于2008年6月连续强降雨期间发生失稳事件。介绍该堆体边坡失稳过程的现场监测结果,包括坡面水平位移、深层侧向位移和渗滤液水位。基于监测数据,开展堆体边坡稳定性反分析工作,探讨复合衬垫系统界面抗剪强度取值方法,提出抽排竖井迫降水位、铺膜防渗等应急抢险措施。现场监测和理论分析结果表明:堆体边坡中高渗滤液水位是导致其失稳的关键因素,堆体边坡水平位移速率和渗滤液水位高度呈明显正相关关系;该堆体边坡失稳模式是沿场底复合衬垫系统中软弱界面的深层滑移;斜坡场底上复合衬垫系统在滑移过程中发生位移-软化效应,其界面强度介于峰值强度和残余强度之间;抽排竖井迫降水位是最直接、有效的应急抢险措施。     

垃圾填埋场沿底部衬垫双层界面失稳破坏分析

垃圾填埋场底部衬垫系统中黏土-土工膜(GM)界面和土工织物(GT)-土工膜界面的剪切强度较低,极易沿界面发生失稳破坏。提出三阶段界面本构模型描述界面的软化特性,采用有限差分程序建立计算模型,研究了垃圾体弹性模量、密度、高度和背坡坡度变化对界面剪应力和剪切位移的影响。分析结果表明:随着垃圾体弹性模量的增加,基地处界面剪切位移和剪应力均逐渐增大,而背坡处界面剪切位移和剪应力逐渐减小;随着垃圾体密度和填埋高度的增加,界面剪应力和剪切位移均逐渐增大,而背坡坡度对界面剪切位移影响较大;通过GT/GM界面和GM/地基土界面剪应力和剪切位移的对比分析可知,界面失稳破坏往往发生在抗剪强度较小的界面。     

设垃圾坝卫生填埋场平移破坏的统一分析模型

 针对设垃圾坝卫生填埋场沿填埋场侧壁、底部及垃圾坝背部和沿填埋场侧壁、底部及垃圾坝底部这2种平移破坏模式,提出平移破坏的统一分析模型。该模型将滑移体分为主动、中间和被动3个楔体,通过对各个楔体的极限平衡分析,建立方程计算填埋场平移破坏安全系数。通过算例分析平均安全系数和真实安全系数的最大相对误差以及楔体间安全系数和整体安全系数的关系,并与未设垃圾坝和设垃圾坝,但只考虑单一破坏模式分析模型的计算结果进行比较,说明统一分析模型的正确性、可行性与兼容性。该模型既能考虑垃圾坝断面形状、垃圾坝背部与垃圾体作用力方向和复合衬垫系统界面的黏聚力等因素对平移破坏的影响,克服了有些模型对这些条件的限制;也能用于不设垃圾坝填埋场平移破坏分析。根据设垃圾坝填埋场平移破坏分析结果,还可对垃圾坝断面进行优化设计。     

城市垃圾填埋场地震变形机理的振动台模型试验研究

城市垃圾填埋场是环境岩土工程研究领域面临的新问题,对其地震变形机理尚缺乏深入的了解,迄今难以建立专门的地震稳定性评价体系.针对垃圾填埋场的工程特性,精心设计8个大比尺模型进行振动台试验,采用类比方法并运用一些试验新技术,再现垃圾填埋场的震害现象,揭示沿基础衬垫层和封顶覆盖层的接触面发生较大相对滑移是地震作用下垃圾填埋场的主要破坏模式,其中封顶覆盖层的破坏模式再次印证"双滑楔体"假定;由于垃圾土低密度、高压缩性,以及垃圾填埋场具有特殊的防渗层结构等特点,垃圾堆体内部不容易出现明显的滑裂面;定性和半定量地考察、研究封顶覆盖层和基础坡比、垃圾堆体密度、接触面强度参数、地震波频谱特性等因素对垃圾填埋场地震响应及其破坏的影响.     

考虑破坏面转移和垃圾坝作用的边坡稳定分析

垃圾坝是山谷型填埋场和横向扩建填埋场中常采用的增稳措施;破坏面在衬里结构不同界面间发生转移也是被证实的规律,考虑破坏面转移和垃圾坝作用的垃圾体边坡稳定分析方法尚未见报道。通过将衬里结构中破坏面转移点作为分界点,将滑动垃圾体分成5个楔体,利用极限平衡条件建立了五楔体边坡稳定分析方法。研究结果表明,五楔体极限平衡分析方法能够分析考虑破坏面转移和垃圾坝影响的填埋体稳定性;考虑破坏面转移计算得到的安全系数低于不考虑考虑破坏面转移的计算结果,考虑破坏面转移的计算方法能够发现更危险的情况;填埋场安全系数随垃圾坝高度的增大而增大;垃圾坝的背坡有一最优坡度,垃圾坝的背坡小于这一坡度时,发生“坝背破坏”模式;垃圾坝的背坡大于这一坡度时,发生“坝底破坏”模式;最危险破坏面通过填埋场的背坡和底坡的衬里,再通过垃圾坝的坝背衬里界面或坝底。     

垃圾填埋场防渗衬垫特性的离心模型试验与数值分析研究

垃圾填埋场中垃圾体和防渗土工膜的受力变形特性是普遍关心的问题,在现场试验尚无法获得满意的监测结果时,利用离心模型试验和有限元数值分析进行探讨性研究也是可以尝试的途径。通过离心模型试验研究和有限元计算,模拟了垃圾填埋场中填埋垃圾大变形条件下土工防渗膜的变形性状,在模型比率80的条件下,可以找到相应的模型材料来模拟实际工程中的土工膜;选用的防渗膜模拟材料和木屑土能较好地模拟垃圾填埋场中材料;邓肯-张模型和Goodman接触面模型能模拟垃圾土和土工膜以及界面的工作状态;土工膜中最大拉应力靠近坡肩,可达到极限抗拉强度的1/1.5倍;考虑到HDPE膜的抗拉安全,最大设计坡长应加以控制。     

土工膜/土工织物界面大型斜坡模型试验研究

复合衬垫系统广泛应用于垃圾卫生填埋场,是防止渗沥液污染物渗漏扩散的重要屏障。在垃圾重力及沉降作用下易造成斜坡上复合衬垫系统拉伸破坏或沿其界面产生滑移而失稳。目前,由于缺乏对复合衬垫系统内部剪力传递机理的认识,仍难完全解决以上两大岩土工程问题。因此,设计并采用复合衬垫系统大型斜坡模型试验装置开展了其内部剪力传递机理的研究。该装置通过砂袋加载模拟填埋过程,采用手拉葫芦为核心的滑移控制系统再现了土工膜/土工织物界面的渐进累积破坏过程。试验结果表明：当外部剪力小于峰值强度时,界面不会进入残余状态,上覆的土工合成材料锚固端的拉力也非常小;但当外部剪力超过界面峰值强度时,界面就会逐渐进入残余状态,并最终达到残余强度。同时,薄弱界面上覆的土工合成材料锚固端的拉力也显著增加,严重时甚至被完全拉断。     

固体废弃物填埋场堆体稳定性评价及加固措施研究

一、立项背景 目前我国各大、中型城市正在运营的440多个城市生活垃圾卫生填埋场,每年处理垃圾6865万吨,占垃圾清运总量的87.7％.随着城市生活垃圾产量的快速增长和垃圾填埋场的填埋量增加,垃圾堆体高度逐渐增加,填埋场内渗滤液水位随之增加,垃圾填埋场的堆体稳定问题逐渐凸现出来.按新标准建设的固体废弃物填埋场普遍采用水平衬垫系统,该系统界面间的抗剪强度较低,成为填埋场稳定的薄弱环节.另外,国内许多填埋场运营过程中同时填埋城市污水污泥,其强度极其软弱对垃圾堆体稳定性也造成了不利的影响.因此有必要研究能够反映出填埋场堆体失稳模式的稳定分析方法及参数取值,评价现状及后续填高垃圾堆体的稳定性,提出有效的加固措施和稳定控制标准.分析和评价污泥坑对垃圾堆体的安全稳定的影响,提出污泥坑固化处理技术要求,并提出垃圾堆体稳定安全监测方法.     

Effizienzsteigerung von Textilbeton durch Einsatz textiler Bewehrungen nach dem erweiterten Nähwirkverfahren

Textilbeton ist ein neuer, effektiver und sehr innovativer Baustoff zur Verstärkung von Tragwerken. Im Rahmen der laufenden Forschung stehen die weitere Verbesserung des Verstärkungsverfahrens und die stetige Weiterentwicklung der Faser‐Matrix Kombination im Mittelpunkt der Untersuchungen. Aufgrund der hohen Garnzugfestigkeiten sind bei Verwendung textiler Bewehrungen aus Carbon sehr effektive Verstärkungen herstellbar. Bei ungünstiger Konfiguration der textilen Bewehrungen können jedoch verbund‐ und festigkeitsschädigende Rissbildungen innerhalb zugbeanspruchter Textilbetonbauteile auftreten. Diese Rissbildungseffekte werden in Abhängigkeit von der Belastung maßgeblich durch die wirkenden Verbundkräfte und die verarbeitungsbedingte Garnwelligkeit beeinflusst. Dabei ist die Gefahr eines Verbundversagens durch Delamination besonders in den Bereichen der Lasteinleitung in die textile Bewehrung, wie z. B. Endverankerungen und Übergreifungsstößen, kritisch. Dies führt zu einer Reduzierung der nutzbaren Zugtragfähigkeit der textilen Bewehrung im Gesamtbauteil. Um die Effizienz der textilen Bewehrung zu erhöhen, wurde daher ein verbessertes Textilherstellungsverfahren auf Basis der Nähwirktechnik entwickelt. Dadurch wird die ungünstig wirkende Garnwelligkeit deutlich reduziert. Der vorliegende Aufsatz beschreibt vergleichende Untersuchungen der Verbund‐ und Festigkeitseigenschaften zugbeanspruchter Textilbetonbauteile. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der Entwicklung des erweiterten Nähwirkprozesses ein maßgeblicher Schritt im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Eigenschaften des Textilbetons erreicht werden konnte. Efficiency Increase of Textile Reinforced Concrete by Use of Textile Reinforcements from the Extended Warp Knitting Process The composite material textile reinforced concrete (TRC) is a new, effective and very innovative method for the strengthening of load bearing structures. Apart from further improvements to the strengthening methods, a continual further development of the fibre‐matrix combination is at the centre of ongoing research. Due to the high tensile strengths of textile reinforcements made of carbon, it enables very effective strengthening of concrete constructions. However, if the textile fabrics are unfavourably configured, bond and strength damaging crack formations within TRC members can occur. Depending on the load, these crack formation effects are substantially influenced by the bond and the size of yarn undulation, which depends on the processing of the fabric. The danger of bond failure by delamination, which particularly occurs in areas of concentrated load introduction into the textile reinforcement, such as final anchorages and overlaps, is especially critical. It results in a reduction of the usable tensile load bearing capacity in the entire member. For this reason, an improved textile manufacturing method based on warp knitting technology was developed. By means of this method, yarn undulation can be reduced considerably. The article on hand describes comparative examinations of the bond and strength properties of tensile loaded TRC elements. The results show that the development of the extended warp knitting process was a substantial step toward a further improvement of the properties of TRC.     

Feuchtesensoren in der Bauwerksüberwachung

Die Bestimmung des Wassergehalts und insbesondere der orts‐ und zeitabhängigen Feuchteverteilung in Baustoffen hat in der Forschung, Baustoffentwicklung, Bauwerksdiagnose und Bauwerksüberwachung einen besonderen Stellenwert. Bei der Untersuchung von Schadensursachen muss an Bauwerken in der Regel die Baustofffeuchte mit bewertet werden, da sowohl wesentliche Baustoffeigenschaften als auch die Dauerhaftigkeit von Bauwerken in entscheidendem Maße von deren Wassergehalt abhängig sind. In jüngster Zeit werden Feuchtesensoren eingesetzt, um die Funktionsfähigkeit und Dauerhaftigkeit von Instandsetzungs‐ bzw. Schutzmaßnahmen zu kontrollieren. Dies soll es dem Bauherrn ermöglichen, rechtzeitig Maßnahmen einleiten zu können, bevor Schäden infolge von Wasser‐ bzw. Chloridzutritt auftreten können. Condition Assessment with Moisture Sensors The determination of the water content in construction materials and in particular with regard to its depth and time dependent distribution is of high interest in the area of research, material development and condition assessment of structures. The assessment of the reason of damages mostly require to regard the moisture content of structures, because the moisture content basically affects material properties and the durability of structures. Recently moisture sensors have been used to control the functionality and durability of repair and protection measures. This enables the owner to carry out accurately timed measures to prevent damages due to the ingress of water and chlorides.     

Umlagerungsverhalten von Plattentragwerken aus Stahlfaserbeton

Das Tragverhalten von Platten aus Stahlfaserbeton ist von starker Nichtlinearität durch Rissbildung und großen traglaststeigernden Umlagerungen geprägt. Für ihre Berechnung und Bemessung wird ein nichtlineares Verfahren vorgestellt. Es basiert auf einer elasto‐plastischen Schädigungsbeschreibung des Faserbetons mit eingebetteter Betonstahlbewehrung und einer Finite Elemente Diskretisierung des Stabstahls und der Platte mit regularisierter Verschmierung der Rissbildung im Elementnetz. Das Verfahren wird an einer punktgestützen Stahlfaserbetonplatte eines Großversuchs angewendet und verglichen mit anderen gängigen Methoden, nämlich einer linear‐elastischen Schnittgrößenermittlung bzw. der Bruchlinientheorie. Zur Bemessung erweist es sich als sehr geeignet, allerdings – ähnlich den beiden anderen Verfahren – abhängig von der angenommen Rissbildung, der Nachrisszugfestigkeit und geometrischen Größen. Redistribution Effects of Steel Fibre Reinforced Concrete Slabs Numerical Computation and Design The bearing behaviour of steel fibre reinforced concrete (SFRC) slabs is mainly affected by nonlinearity due to cracking and redistribution effects leading to an increased bearing capacity. A nonlinear approach for structural analysis and design of such structures is presented. It is based on an elasto‐plastic damage theory to model material behaviour of SFRC and allows for additional embedded rebars. By adopting a finite element discretisation of the slab structure a regulated smeared modelling of cracking is achieved. Further the nonlinear model is applied to a full scale test of a SFRC flat slab structure and results are compared to alternative already well established methods, namely a linear elastic analysis and the yield line theory. The proposed method is proven to be very suitable for design but – alike the alternatives – depends on assumed crack patterns, residual tensile strength of the SFRC and geometrical parameters.