基于界面物态演变规律的衬垫界面动力模型

衬垫界面的动力剪切特性对填埋场动力稳定性有着重要影响,然而,已有界面/接触面动力本构理论无法完整揭示其动力剪切过程中的物态演变机理。将土工膜/GCL界面的动力剪切过程分为土质材料变形和界面滑动摩擦两个物态阶段,提出了触发界面物态演变的界面临界状态和临界应力,结合界面动力剪切基本规律,分别采用弹塑性模型与摩擦系数模型描述两个物态阶段,建立了衬垫界面动力模型,并与多次循环条件下的土工膜/GCL界面动力剪切试验进行对比,验证了该动力模型的准确性。研究表明,该模型能有效地模拟衬垫界面动力剪切变形的力学特性与物态演变规律,为填埋场动力稳定性分析提供了理论支持。     

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。     

基于界面物态演变规律的衬垫界面动力模型

衬垫界面的动力剪切特性对填埋场动力稳定性有着重要影响,然而,已有界面/接触面动力本构理论无法完整揭示其动力剪切过程中的物态演变机理。将土工膜/GCL界面的动力剪切过程分为土质材料变形和界面滑动摩擦两个物态阶段,提出了触发界面物态演变的界面临界状态和临界应力,结合界面动力剪切基本规律,分别采用弹塑性模型与摩擦系数模型描述两个物态阶段,建立了衬垫界面动力模型,并与多次循环条件下的土工膜/GCL界面动力剪切试验进行对比,验证了该动力模型的准确性。研究表明,该模型能有效地模拟衬垫界面动力剪切变形的力学特性与物态演变规律,为填埋场动力稳定性分析提供了理论支持。     

垃圾填埋场多层复合衬垫的破坏面特征

多层土工合成材料复合衬垫的极限破坏面特性是垃圾填埋场稳定分析的重要问题,单一固定破坏面的观点已经被广泛接受。在多层土工合成材料复合衬垫的整体叠环式单剪试验后发现极限破坏界面并非单一固定,而是随着法向应力的变化发生由一个界面向另一界面转移,且在一定的法向应力范围内还可能同时出现两个具有相同剪切强度的极限破坏界面;多层土工合成材料复合衬垫中各层的剪切应力–位移曲线是硬化型的,衬垫系统的剪切强度总是低于极限破坏界面的剪切强度。试验结果表明,叠环式单剪仪能更正确和合理地模拟填埋场中的多层复合衬垫在加载过程中的实际剪切变形情况和复合衬垫中材料间的相互作用,从而能更好地揭示多层复合衬垫系统的整体剪切特性。     

平原型填埋场场地平整方案设计

平原型填埋场结构是一个特殊的锅底型，针对平原型垃圾填埋场的设计，以某平原型填埋场为例，介绍了库区场地平整方案设计过程中基底高程、坝顶高程和堆体顶高程这3个关键参数的确定过程。     

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。     

垃圾填埋场衬垫工程性质及其环境影响研究综述

固体废弃物填埋是目前许多国家处置城市生活垃圾的主要方法之一,衬垫系统是整个填埋场系统中最关键的部位。为了研究垃圾填埋场衬垫的工程性质及其造成的环境影响,根据国内外大量文献中有关垃圾填埋场衬垫系统的相关报道,并结合垃圾填埋技术的现状,文章着重从衬垫系统工程及其结构形式、渗透性质、与污染物的相互作用等方面进行综述概括。同时,总结与对比了国内外学者对垃圾填埋场衬垫系统工程性质与造成的环境影响研究的方法、手段与成果,对垃圾填埋场衬垫系统的设计与维护具有一定的借鉴意义。     

基础局部沉降下土工格栅加筋衬垫系统变形特性的试验研究

基础局部沉降会引起垃圾填埋场衬垫系统中的土工膜产生较大的拉应变,有可能导致衬垫系统性能下降,因此正确评价衬垫系统的应变就显得非常重要。通过模拟试验,采用应变片和位移计对基础发生局部沉降后土工格栅加筋衬垫系统的变形进行试验研究。试验结果表明:环境温度对衬垫系统的变形影响较大;相同组成材料下土工格栅和土工膜叠放在一起比其他方案更能降低土工膜的应变;衬垫系统刚度对沉陷范围影响不大,但对最大应变值影响较大。所得结果对垃圾填埋场衬垫系统的设计具有一定的指导意义。     

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.     

填埋场斜坡上土工膜受力特性的离心模型试验研究

由于垃圾土沉降大,斜坡上土工膜易受到较大下拽力而破损,影响衬垫系统防渗功能。通过离心模型试验对填埋场斜坡上土工膜在垃圾土重力和沉降作用下的拉力和应变进行了研究,并通过FLAC数值对比分析,可获得如下结论：试验采用的模型垃圾土能很好地模拟现场垃圾土,模型土最大沉降量可达土层厚度的20%;土工膜存在中性点,以中性点为界土工膜可分为受拉区和受压区,中性点的位置与坡度和沉降有关,从坡顶到中性点拉应变逐渐变小,从中性点到坡脚压应变先增大后减小;坡度和沉降是影响土工膜拉力发展的重要因素,坡度或沉降越大,拉力越大,沉降是通过改变界面强度的发挥程度来影响土工膜拉力的发展;当采用单糙面土工膜（上光下糙）时,外部作用力很难向土工膜下界面传递,土工膜锚固端拉力几乎为零。     

山谷型垃圾填埋场失稳模式离心模型试验研究

利用能够在超重力离心环境下旋转的模型箱,进行了山谷型垃圾填埋场离心模型试验。试验结果表明,在40g离心加速度的条件下,前坡40°,后坡45°的填埋场在坡肩处变形较大,沿底部界面失稳的可能性较小。当模型箱转动11.6°(对应填埋体前坡51.6°,后坡56.6°,底坡11.6°),填埋体开始出现整体滑移,随着模型箱的转动角度不断增大,整体滑移呈加速趋势,并伴随有填埋体本身的大变形,其中垂直坡底方向的变形大于平行坡底方向。当模型箱旋转26°后(对应填埋体前坡66°,后坡71°,底坡26°),破坏模式由整体滑移变为沿填埋体内部滑移破坏。试验再现了垃圾堆体沿衬垫界面失稳过程,为山谷型填埋场衬垫界面参数取值方法提供数据支撑。基于测量数据、分析了垃圾土变形、破坏发展规律,探讨了垃圾土抗剪强度参数取值的主要影响因素。     

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。     

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。     

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。     

平原型生活垃圾卫生填埋场防渗设计与施工管理

介绍了平原型生活垃圾填埋场单层防渗系统的构造形式,并以南北方典型工程为例进行对比,探讨生活垃圾卫生填埋场的防渗设计和施工管理。     

台州软土地区垃圾填埋场岩土工程问题

以台州软土地区垃圾填埋场的岩土工程问题为例,分析垃圾填埋场的稳定性及破坏形式,研究适合软土平原地区垃圾填埋场软土基础的处理方法,并提出加强填埋场的岩土工程监测工作,为软土区垃圾填埋场的设计和施工提供借鉴。     

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系统破坏的稳定性分析

为研究垃圾填埋场沿底部衬垫系统破坏的稳定性,将填埋场分为主动楔体、被动楔体和垃圾坝三部分。对它们进行极限平衡分析,建立平衡方程,求解填埋场的稳定安全系数。考虑条间力的变化,可以计算填埋场的最大、最小安全系数Fmax和Fmin,采用平均安全系数Fave来代替真实安全系数Ftrue,研究发现,Fave和Ftrue的最大相对误差不超过5%。Fmax随着城市固体废弃物内摩擦角φsw的增加逐渐增大,而Fmin随着内摩擦角φsw的增大并不改变;Fmax、Fmin和Fave都随着垃圾坝高度H2和底部摩擦角δDA的增加逐渐增大,垃圾坝对填埋场的稳定性有较大影响。     

下卧土体局部沉陷条件下复合衬垫系统的受力变形性能及设计

考虑上覆土体的土拱效应及衬垫的大变形,将下卧土体局部沉陷条件下的复合衬垫系统分为滑动区和沉陷区。建立了其受力变形分析模型,并以衬垫系统的最大拉应变作为控制标准,建立了工程上衬垫系统的抗沉陷设计方法。利用该分析模型研究了滑动区衬垫界面强度、衬垫上覆土体的厚度、重度、有效内摩擦角等参数和衬垫结构形式的影响,发现上覆土体厚度、重度及有效内摩擦角对衬垫受力变形影响很大,而衬垫的抗拉刚度直接决定了其拉应变大小。结合工程实例进行了衬垫系统的抗沉陷设计,并建议了衬垫的抗沉陷结构形式。     

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.