城市垃圾填埋体的动力特性及地震响应

结合某垃圾填埋场工程 ,利用表面波频谱分析法 (SASW )测试垃圾填埋体的剪切波速 ,得到了用于静动力响应分析的填埋体参数。在假定地表降水入渗为填埋场垃圾土体唯一补给来源的前提下 ,提出了确定浸润线自由面的方法 ,通过静力和动力有限元计算 ,对某填埋场边坡进行了稳定分析。对最危险滑动面的位置分析后发现 ,在地震过程中 ,滑动面的位置比较集中。在此基础上 ,对Newmark方法进行了改进 ,采用圆弧滑动面 ,得到了填埋场在地震作用下的永久位移。实例分析表明 ,垃圾在填埋过程中的初始压实 ,对埋场的地震稳定具有重要意义。     

考虑气固耦合填埋场沉降数学模型

为研究城市生活垃圾填埋场孔隙气压对沉降的影响程度，把填埋场简化为非稳定单向气体渗流场，采用Gibson和Lo一维压缩模型及U．S．EPA Landgem产气方程，结合达西定律、气体状态方程、有效应力原理和多孔介质流体动力学理论，建立了考虑气固耦合的填埋场沉降计算模型。填埋场的沉降按封场前和封场后2个阶段分别计算，封场前填埋场接受垃圾，堆填压力增加，而封场后的堆填压力保持不变。运用差分法求解的结果表明，填埋场垃圾体内孔隙气压与深度、时间和透气率等因素有关。封场前，气压随深度和时间的增加而增加：封场后，气压随时间逐渐消散。高透气率的填埋场有较高的气体消散速率。封场前气压的增加减小了填埋场沉降速率，从而导致填埋场的容量减少。提出在填埋场沉降计算和边坡稳定分析时考虑气压影响的必要性。     

折线形填埋场排水系统最大浸润线水位深度的计算

在实际的填埋场设计中,存在着排水系统由两段或多段不同坡度的折线段组成的情况,目前对折线形排水系统最大水位深度的准确估算只适用于非常有限的几种情况。依据扩展的Dupuit假设,导出折线形排水系统在自由出流边界条件下的浸润线求解方法。通过案例分析及与Giroud等的计算结果比较,证明所提出的方法是合理和准确的。在此基础上,进行多参数分析。在一般情况下,下坡的最大液面高度取决于总长度、下游坡度及入渗强度。在计算上坡最大水头高度的时候,应该考虑由于下坡积水引起的上下坡交界处的水位。复合排水材料对减少最大水位深度有着重要的意义。     

基于渗流-压缩耦合作用的填埋场渗沥液导排量分析

目前,渗滤液的导排量分析通常采取水文分析方法或经验公式获得,不考虑由于填埋体的压缩引起的排出,从而低估渗滤液导排量或难以估计封场后渗沥液的产生情况。采用有限元软件模拟填埋体压缩及饱和-非饱和渗流过程,考虑了填埋体渗透系数由于压缩发生的改变而变化,分析了各堆填阶段的渗沥液导排量。研究了初始含水率、压缩性、降雨强度等对渗滤液导排量的影响,并和现场实测数据进行了对比验证。结果表明：垃圾初始含水率、压缩性、降雨强度是决定渗沥液导排量的主要因素,垃圾初始压缩指数C_c为1.31时的渗沥液导排量比不考虑压缩堆填期间的渗沥液导排量提高了26.0%;分区填埋作业时,渗沥液导排较小,且随时间波动较小。     

垃圾填埋场中水平导排盲沟渗流模型及间距设计

水平导排盲沟是垃圾填埋场一种重要的堆体内渗沥液导排设施,其水平间距对导排能力和水位控制效果有直接影响。通过建立水平导排盲沟渗流模型,得到了盲沟上水位浸润线的解析解,提出了对应于稳定控制警戒水位要求的水平导排盲沟间距设计方法,并与数值计算结果进行比较。进一步揭示了入流量、垃圾饱和渗透系数、盲沟尺寸、盲沟等效渗透系数和盲沟水平间距对盲沟水位控制能力的影响规律,研究结果表明:当盲沟等效渗透系数小于10~(-4)cm/s时,堆体最大水头及盲沟上水头均明显上升;控制入流量与垃圾饱和渗透系数比值小于0.05时,有利于实现堆体水位控制。基于上述分析,提出了无量纲化的盲沟水平间距设计用图。最后,通过算例分析,验证了文章提出的水平导排盲沟间距设计方法。     

陈垃圾滚筒筛运动模式与筛分效率优化

推导陈垃圾在滚筒筛中的运动方程并求数值解,按最大位置角将陈垃圾运动模式划分成滚落、抛落、圆周运动,给出不同筛筒转速、半径、动摩擦因数下的运动模式判别云图. 滚筒筛试验结果显示,陈垃圾运动的最大位置角随转速的升高先增大后不变,转速超过50 r/min后垃圾进行圆周运动. 陈垃圾滚筒筛的筛分效率随转速增大呈先升后降的趋势,随抛落差的增大呈持续上升的趋势,随着原料水的质量分数的增加呈下降的趋势. 基于试验结果,给出滚筒筛最优转速取值云图,在实际工程中可根据垃圾动摩擦因数及滚筒半径选择最优转速,同时减小水的质量分数以提高筛分效率.     

不同压力下垃圾降解压缩试验研究

利用课题组设计研制的垃圾降解压缩试验仪,将新鲜垃圾试样在100,200,400 kPa三个竖向压力作用下分别进行室内降解压缩试验。试验模拟了不同降解条件下填埋场垃圾的沉降过程,对比研究了压力对垃圾土长期沉降的影响。试验结果表明,当垃圾处于适宜的降解环境时,垃圾中有机物的生物降解导致沉降速率逐渐增大,产生比较显著的降解沉降。试样所受的压力越大,产生的主压缩应变越大,后期的降解沉降和蠕变沉降越小。随着时间的增加,压力对总沉降的影响相对减小。压缩参数与垃圾的降解状态有关,应变与时间对数曲线中在压缩前期和后期近似呈线性关系,压缩前期修正次压缩指数较小,后期垃圾加速降解时修正次压缩指数较大。     

填埋体饱和渗透系数影响因素室内研究

将组分及物理指标一致的自制垃圾在适宜条件下进行加速降解,分别采用大尺寸三轴渗透试验和常水头渗透试验测试不同降解龄期自制垃圾在不同应力条件下的饱和渗透系数,对试验结果进行比较分析.研究孔隙比、降解龄期、有效应力、测试方法等因素对垃圾渗透性的影响,与成都、苏州填埋场现场取样测得的垃圾三轴渗透系数进行对比.试验结果表明,填埋体的压实和埋深对饱和渗透系数的影响较大,渗透系数的对数随孔隙比线性增长,渗透系数的倒数与有效应力线性相关.在相同孔隙比的前提下,渗透系数随降解龄期略有减小.采用不同测试方法对渗透试验结果的影响显著,三轴渗透试验的渗透性结果明显低于常水头试验结果.自制降解垃圾的三轴渗透性与现场取样的试验结果相符,能够用于实际工程的设计和评估.     

时域条件下填埋场导排系统水位变化规律

针对填埋场渗滤液入渗量随降雨量、垃圾含水量等因素不断变化这一问题,在扩展的Dupuit假定基础上推导导排系统瞬态水位计算方法.当入渗量恒定时,采用该方法计算的最终结果和稳态计算结果趋于一致.通过与Korfiatis等［10］的室内实验结果比较,该方法是合理和相对准确的.通过参数分析发现,对于排水系统来说,排水距离越长,达到稳定水位所需要的时间越长,适当增加排水系统的坡度可以非常有效地控制水位深度;在渗透系数减小到一定程度后,会导致水位的大幅增加.     

黄土地基中超长钻孔灌注桩承载性状试验研究

为了研究黄土地基中超长钻孔灌注桩的承载性能、桩身轴力传递规律、桩侧阻力和端阻力的发挥性状,对西安地区6根超长钻孔灌注桩进行单桩静载荷试验,采用滑动测微计测试每米范围内桩身轴力的变化。可以发现,黄土地基中超长钻孔灌注桩的Q-S曲线呈缓变型,在最大荷载时都未达到破坏状态;桩身轴力传递规律和桩侧阻力的发挥与成孔工艺、桩长、桩周土层性质密切相关。由于黄土地基中的粉质黏土和粉土具有强结构性,测试得到的极限侧阻力远比规范值要大,使得黄土地基中超长钻孔灌注桩具有较大的承载能力,但桩端阻力和桩侧阻力并非同时发挥,建议在设计时考虑端阻力的发挥度,桩侧摩阻力和桩端阻力采用不同的分项系数。