垃圾坝和界面强度对填埋场沿底部衬垫系统滑动的影响

为研究垃圾坝和界面强度对填埋场沿底部衬垫系统滑动的影响,将填埋场分为主动楔体、被动楔体和垃圾坝3个部分,对其进行极限平衡分析,建立平衡方程,求解填埋场的安全系数。考虑条间力的变化,可以计算填埋场的最大安全系数FSmax和最小安全系数FSmin,并且采用平均安全系数FSave来代替真实安全系数FStrue。填埋场的安全系数随着垃圾坝高度和底部摩擦角的增加逐渐增大,如果不考虑垃圾坝的作用,填埋场的稳定计算偏于保守。具有最小安全系数的潜在滑动面并不能仅仅通过比较衬垫中不同界面的黏聚力和内摩擦角来确定,随着衬垫界面摩擦角和黏结力的增加,FSave都在逐渐增大,衬垫界面黏结力对填埋场的整体稳定性影响较大,尤其是对于摩擦角较小、黏结力较大的情况。     

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。     

爆破振动荷载作用下填埋场稳定性计算分析

针对爆破振动荷载作用下填埋场稳定系数分析,建立数学坐标系确定两种形状填埋场每个点的坐标位置,分别采用质心法和积分法计算爆破振动惯性力;考虑渗滤液对填埋体、衬垫界面物理力学参数的影响,建立填埋场沿垃圾坝背和坝底破坏时的三楔体分析模型,列楔体极限平衡方程;借助MATLAB求解爆破振动荷载下任意时刻填埋场沿底部复合衬垫界面滑移的安全系数,通过算例验证楔体极限平衡方程的正确性。结果表明：质心法计算的安全系数时程曲线开始发生变化的时间落后于积分法,且与积分法相比,波动幅度更大,最小安全系数更小,实际安全系数应在两种方法之间。当爆源位于垃圾坝底内边缘下方区域或填埋体底部中点左右区域的下方时,安全系数最小,发生失稳的概率最大。爆破振动频率对填埋场安全系数的影响,积分法得出随着振动频率变大,安全系数总体变化趋势增大,且增加幅度逐渐减小。渗滤液水位显著影响填埋场的稳定性。研究结果对评估填埋场在隧道下穿时的稳定性、优化隧道爆破开挖设计、确保施工安全具有重要意义。     

设垃圾坝填埋场平移破坏可靠度分析

在考虑垃圾土物理力学参数随机性的条件下,研究设垃圾坝垃圾填埋场抵抗平移破坏的稳定性。对设垃圾坝垃圾填埋场采用梯形–三楔体方法和可靠度分析方法,考虑垃圾土重度、内摩擦角及黏聚力作随机变量并且服从独立正态分布,通过一次二阶矩法可以得到垃圾填埋场边坡稳定性的可靠度指标。研究发现,岩土结构可靠度分析广泛要求可靠度指标达到3.0,为了满足这一要求,不同的破坏模式对安全系数的要求不尽相同。综合这2个指标(安全系数和可靠度指标)能够更好地评估设垃圾坝填埋场边坡的稳定性。     

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。     

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。     

垃圾填埋场孔压监测及边坡稳定性分析

通过现场监测确定垃圾填埋场内的孔压,基于对监测结果的分析得到填埋场内渗滤液水位分布;取不同深度的垃圾土样进行三轴试验测定其抗剪强度参数,利用极限平衡方法定量分析孔隙水压力和孔隙气压力对填埋边坡稳定性的影响.研究结果表明:该填埋场内的渗滤液水位较高,由于中间覆盖层的存在,使填埋场内存在上层滞水;不同埋深垃圾土的抗剪强度不同,随着埋深增加,垃圾土的有效黏聚力减小,有效内摩擦角增加;渗滤液水位高低对填埋边坡安全系数影响很大,上层滞水对边坡稳定性影响较大,气压力对其稳定性影响不大.     

黄土地区非对称公路路堤稳定性分析

利用FLAC3D软件建立了非对称黄土公路路堤数值分析模型,在强度折减法的基础上,按M-C强度理论分析抗剪切强度参数内摩擦角和黏聚力对路堤稳定性的影响。通过对比不同加筋层数、筋土界面参数和荷载形式下加筋路堤的安全系数和剪应变增量云图,归纳总结出上述参数对路堤稳定性的影响规律。模拟结果表明:内摩擦角和黏聚力对路堤稳定性影响规律相似,安全系数和塑性贯通区均随剪切强度参数增大而增大。格栅加筋效果随着加筋层数和界面参数增大而增大,但增加幅度逐渐减小并最终趋于稳定。此外,非对称荷载作用下路堤稳定性较均布荷载的差。     

城市垃圾填埋场地震稳定性的拟静力分析方法

基于土石坝潜在滑裂面上等效地震系数的概念,在城市垃圾填埋场防渗层的二维滑动面上定义了水平等效加速度(时程)ahec(t)和ahed(t),以最大水平等效加速度ahecm和ahedm代表地震在填埋场覆盖层和衬垫层引起的荷载水平,与屈服加速度进行比较来评价填埋场的地震稳定性;假定沿填埋场底部衬垫层的潜在滑动体由3个刚性滑块组成,对基础具有一定坡角的填埋场进行极限平衡分析,推导了填埋场衬垫层屈服加速度系数的计算公式;将等效线性化方法与拟静力方法相结合,给出城市垃圾填埋场沿防渗层失稳的2D拟静力分析步骤;对振动台试验用到的模型填埋场进行非线性数值计算,结合试验结果验证了提出的2D拟静力分析方法能够给出相对保守的地震稳定性评价结果。     

土体参数对遮帘式板桩码头结构侧向变形的影响

文中通过ABAQUS有限元数值软件建立遮帘式板桩码头的三维数值模型,研究不同土体参数对遮帘式板桩码头结构侧向变形的影响。研究结果表明,土体的弹性模量对结构的整体稳定性影响较大,随着弹性模量的减小,前墙和遮帘桩水平位移逐渐增大,减小的愈多,变形愈明显;土体内摩擦角和粘聚力对遮帘式板桩结构物的位移变形影响主要集中在结构物的中上部,对结构物底部的位移变形影响较小,随着内摩擦角和粘聚力的增大,前墙和遮帘桩中上部的水平位移逐渐减小,发生最大变形的位置基本不变。     

Numerical analysis of geocell-reinforced retaining wall failure modes

Numerical analyses on the failure mode of geocell-reinforced retaining walls by the finite element strength reduction technique are reported. The effectiveness of the numerical model was validated by the centrifuge model test results. Parametric studies were conducted using the calibrated finite element procedure to investigate the effects of the apparent cohesion of geocell-reinforced soil, the friction between the wall base and the footing, the weak interlayer in the wall, and the layout of the two-tiered geocell-reinforced retaining wall on the failure surface and the factor of safety. The study results indicated that when the apparent cohesion was very large, or the friction between the wall and the footing was small, or there existed a weak interlayer in the wall, sliding failure was found to occur in geocell-reinforced retaining walls, similar to the failure mode of rigid retaining walls. Coulomb's wedge theory was suitable for the stability analysis of geocell-reinforced retaining wall in these conditions. However, in other conditions, which are more relevant in engineering applications, the failure mode of geocell-reinforced retaining walls was similar to that of slopes and the strength reduction technique for the stability analysis of slope may be suitable to analyze the stability of geocell-reinforced retaining walls.     

地震作用下挡土墙抗倾覆稳定安全系数研究

基于拟动力法,考虑墙背面和填土面倾斜的工况,推导出挡土墙在地震作用下的抗倾覆稳定安全系数的计算表达式。数值算例结果表明,稳定安全系数随着填土内摩擦角、墙土外摩擦角和墙背面倾角的增大而增大,随地震放大系数、水平加速度影响系数和填土面倾角的增大而减小。其中,只有在地震作用较大时,放大系数的影响才逐渐显现,同时,摩擦角的影响却相对减弱;墙背面倾角和填土面倾角不同时,稳定系数随地震作用的变化趋势基本一致。通过对比2种计算方法的结果可知,拟动力法由于考虑了地震周期和地震波效应的影响,计算得到的稳定安全系数比拟静力法大。     

Numerical study of strain development in high-density polyethylene geomembrane liner system in landfills using a new constitutive model for municipal solid waste

Tensile strain development in high-density polyethylene (HDPE) geomembrane (GMB) liner systems in landfills was numerically investigated. A new constitutive model for municipal solid waste (MSW) that incorporates both mechanical creep and biodegradation was employed in the analyses. The MSW constitutive model is a Cam-Clay type of plasticity model and was implemented in the finite difference computer program FLAC?. The influence of the friction angle of the liner system interfaces, the biodegradation of MSW, and the MSW filling rate on tensile strains were investigated. Several design alternatives to reduce the maximum tensile strain under both short- and long-term waste settlement were evaluated. Results of the analyses indicate that landfill geometry, interface friction angles, and short- and long-term waste settlement are key factors in the development of tensile strains. The results show that long-term waste settlement can induce additional tensile strains after waste placement is complete. Using a HDPE GMB with a friction angle on its upper interface that is lower than the friction angle on the underlying interface, increasing the number of benches, and reducing the slope inclination are shown to mitigate the maximum tensile strain caused by waste placement and waste settlement.     

挡土墙土压力非线性分布的计算方法研究

基于数学方法对斜单元体进行力和力矩的平衡分析, 得到了墙背粗糙且填土坡面倾斜情况下的土压力解析解, 并进一步分析了填土坡面倾角对土压力的影响。对比分析表明: 经典朗肯土压力理论可看作是解析解在墙背光滑、填土坡面水平情况下的特例; 在填土内摩擦角一定时, 挡土墙墙后滑动楔体的极限破裂角随着填土坡面倾角或墙土之间摩擦角的增大而减小。基于解析解得到的土压力分布呈现明显的非线性特征, 且在填土面水平情况下挡土墙墙脚处的土压力为0, 这与实测数据取得了很好的一致。分析还表明, 随着填土坡面倾角的增大, 墙脚处的土压     

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。     

强地震荷载作用下临水挡土墙的拟动力法稳定性分析

 假设墙后填土破坏面为曲面,用正弦波模拟地震加速度时程曲线,采用拟动力法对临水挡土墙进行稳定性分析,确定了挡土墙和墙后填土所受的阻尼力和惯性力,获得地震荷载作用下挡土墙的被动土压力、抗滑和抗倾覆稳定性系数的封闭形式解析解。定量分析地震加速度、放大系数、墙后填土的物理力学参数和动水压力对挡土墙的滑动位移、挡土墙的抗滑和抗倾覆稳定性系数的影响,得出当地震加速度、放大系数越大,水位越高,内摩擦角越小,临水挡土墙的稳定性越差。     

Shear strength of landfill liner interface in the case of varying normal stress

Landfills are sequentially filled by solid waste lifts, thus normal stress on the liner interface changes in different shear stages, which may affect selection of interface strength in landfill slope stability analysis. Shear tests were conducted at the liner interfaces of geomembrane/geotextile (GM/GT) and geomembrane/geocomposite/sand (GM/GC/Sand), and the normal stress changed in different shear stages. Values of friction angles on both the GM/GT and GM/GC/Sand interfaces obtained by direct and simple shear tests under increasing normal stress in the hardening, softening, and large-displacement stages were lower than those obtained by the traditional direct shear test. The reduction was greater for peak friction angles. Since the peak liner interface strength obtained by staged loading is lower than the peak interface strength by using the traditional shear test method, using the peak shear strength obtained from the traditional direct shear test for the base floor liner to conduct slope stability analysis may cause an un-conservative result. It is necessary to consider the effects of normal stress changes on the liner interface strength in landfill slope stability analysis.