垃圾填埋场渗沥液击穿防渗系统的指示污染物研究

中国垃圾填埋场渗沥液中的污染物种类繁多,成分复杂,污染物击穿填埋场防渗系统,造成地下水以及土壤污染已成为填埋场环境安全问题中最为关注的问题之一。目前以什么标准判断击穿,以何种污染物作为指示污染物计算击穿时间并评价防渗系统的防污性能尚不明确。针对这一问题,以中国6个典型填埋场内代表性污染物的平均浓度为初始浓度,以中国相关环境标准中规定的各类污染物极限浓度作为污染浓度,建立污染物在复合防渗系统中的一维对流–弥散有限元模型。通过计算各类污染物在填埋场防渗系统中的击穿规律和击穿时间发现,相比重金属和持久性有机污染物,有机污染物(COD)最早击穿防渗系统,有机污染物(COD)可作为判定击穿的指示污染物,击穿HDPE土工膜单层和双层复合垫层的时间分别为84.2 a和122.6 a;而击穿时间主要受污染物的初始浓度、规定的污染浓度和污染物的迁移弥散参数共同影响。这一结果可为填埋场防渗系统击穿时间的计算和防污性能的评价提供参考。     

粘土环境岩土工程特性对填埋场衬垫防渗标准的影响

采用溶质运移的一维迁移模型,研究了粘土环境岩土工程特性对填埋场衬垫防渗标准的影响,对目前采用的填埋场粘土类衬垫防渗设计标准及其有效性进行了多参数组合的计算分析;此外,还比较了粘土衬垫与复合衬垫对污染物离子的防渗阻隔性能,对土工膜在衬垫中的作用进行分析;研究表明,应针对不同地区的情况(干旱少雨或多雨等)考虑衬垫的形式。与其他因素相比,粘土的渗透系数对衬垫层渗漏影响最大,以水力渗透系数作为填埋场粘土衬垫的设计标准是可行的,但离子扩散系数的影响也不可忽略;而增强粘土的活性,提高粘土吸附离子的性能,则可延长离子通过衬垫的击穿时间;与单纯的粘土衬垫相比,复合衬垫对离子具有更好的阻隔性能,故在南方多雨地区宜采用复合衬垫;而用污染物的渗漏总量作为填埋场衬垫的设计标准比击穿时间更合理。     

迁移机理下污染物场地隔离屏障的设计研究

重点对迁移机理下污染物填埋场地天然粘土隔离屏障的厚度设计展开研究.运用溶质在饱和土中迁移的一维平流-弥散运移模型,根据影响污染物迁移的基本参数(弥散系数、阻滞因子等),对饱和土隔离屏障建立一套估算污染物击穿屏障的时间、对指定的击穿浓度和设计寿命确定屏障厚度的设计分析方法,绘制了一些便于工程应用的设计图表,分析了扩散系数...     

化学水泥复合灌浆在防渗工程中的应用

针对城市垃圾填埋场防渗工程对防渗帷幕的较高要求 (渗透系数K <10 -7cm·s-1) ,通过在防渗帷幕工程中采用化学灌浆和水泥灌浆相结合的方法 ,取得了显著的效果。     

毛细阻滞覆盖层储水能力和击穿时间试验研究

毛细阻滞覆盖层目前在干旱、半干旱地区应用较成熟,但缺乏在湿润地区服役性能和设计准则的研究。为了明确毛细阻滞覆盖层在连续降雨作用下的服役性能,通过土柱降雨入渗试验,研究毛细阻滞覆盖层储水能力和击穿时间与降雨强度、细粒土层厚度和初始含水率的关系。试验结果表明：(1)降低细粒土层初始含水率、提高细粒土层厚度均有助于提升储水能力;(2)在试验厚度及含水率范围内,击穿时间随细粒土层初始含水率的降低和厚度的提高而线性增加,与降雨强度呈幂函数负相关关系,在饱和渗透系数附近,击穿时间随降雨强度的增长由迅速降低变为缓慢降低;(3)极端连续降雨条件下,毛细阻滞覆盖层的入渗速率首先由降雨强度控制,最终趋于饱和渗透系数,该过程可用等效入渗速率描述,降雨强度、初始含水率对等效入渗速率具有显著影响。基于试验结果,提出了毛细阻滞覆盖层的实用储水能力模型,推导了击穿时间的半经验–半理论计算模型,储水能力和击穿时间模型计算结果均与试验结果吻合,可作为毛细阻滞覆盖层在连续降雨条件下的设计依据。研究结果可为毛细阻滞覆盖层在湿润地区和极端降雨情况下的设计和维护提供参考。     

垃圾填埋场防渗浆材吸附阻滞作用的研究

通过室内吸附阻滞性能实验、重金属污染物运移数学模型建立等方法进行了防渗浆材固结体的吸附阻滞作用研究,以合理确定隔离墙的厚度及设计使用年限。采用黏土基浆材固结体制作的隔离墙具有良好吸附阻滞性能,对磷、铵态氮等无机物阻滞率在98%以上,对CODCr、BOD5阻滞率在86.09%以上,对Hg、As、Pb、Cd等重金属离子均有很好的阻滞作用,阻滞率均在98%以上。黏土基浆材通过渗滤沉积作用和吸附滞留作用,实现了对垃圾填埋场渗滤液中污染物阻滞能力的提高。黏土基防渗浆材隔离墙对垃圾填埋场渗滤液等污染物的阻滞作用具有时效性,保证一定的隔离墙厚度（一般B≥60 cm）可确保对渗滤液污染物的吸附阻滞效果。     

基于污染物击穿时间的填埋场复合衬垫厚度简化设计方法

通过对中国6个典型垃圾填埋场中渗滤液各组分的实测浓度值的统计分析,并与中国生活饮用水卫生标准中的界限浓度值进行对比分析,确定了以渗滤液中不同污染物组分为指示性污染物时的典型击穿标准和极端情况的击穿标准分别为0.1和0.01。基于已有的污染物在复合衬垫GMB+CCL中的一维运移解析解,在分别考虑了以有机物污染物和无机污染物为击穿指标的情况下,利用数值拟合的方法得到了两种情况下复合衬垫中CCL厚度的简化计算公式。以杭州天子岭垃圾填埋场为例,利用简化计算方法对复合衬垫的厚度设计进行了验证;结果表明,若要保证渗滤液中的Pb击穿GMB/CCL复合衬垫的时间大于50 a,则土工膜下覆的CCL的厚度至少需要0.6 m。     

金佛山沥青混凝土心墙坝二维渗流计算分析

渗透水流将会对土石坝的坝体以及坝基渗透破坏产生巨大的危害性。本文依托金佛山水电站工程,根据沥青混凝土心墙堆石坝方案的地质条件及渗流控制特点,建立了平面有限元计算分析模型,模拟了坝体和坝基在不同水位组合条件下的渗流场,重点研究了其渗透破坏的可能性,并且对防渗帷幕和坝基渗透系数的敏感性进行了分析。计算分析结果表明:各种水位组合下,沥青混凝土心墙及防渗帷幕起主要的阻水作用,防渗帷幕的水力比降较大,其安全稳定性需要重视。渗流场分布对防渗帷幕及坝基渗透系数不敏感,而渗流流量相对敏感。     

填埋场污染物在有限厚度土层中一维对流-扩散-吸附解析解

为避免垃圾填埋场对地下水的污染,衬垫系统的截污性能至关重要。针对卫生垃圾填埋场衬垫底部设有地下水导排层的工程要求,建立了污染物在有限厚度土层中一维对流-扩散-吸附解析模型并求解,其中模型底部采用Cauchy边界模拟渗滤液污染物透过衬垫向零浓度环境传质。算例结果表明,解析解与商用软件数值解所得浓度场分布完全吻合;参数分析表明,吸附、扩散和对流参数对击穿曲线均有较大影响,为延长击穿时间,应尽可能采用吸附性能好的土层并严格控制衬垫上的水头高度。     

改性水泥土墙隔离重金属污染的服役时间分析研究

为探究改性水泥土墙隔离(水泥∶高炉矿渣∶膨润土=8%∶8%∶4%)在重金属铅、锌污染下的服役性能及其影响因素，通过土柱试验测定了铅、锌离子通过改性水泥系隔离墙的运移参数特征；采用Van Genuchten解分析了渗流速度、水动力弥散系数和阻滞因子等因素对击穿时间的影响，给出了不同墙厚和水头下隔离墙的服役时间以及满足临时和长期服役条件下的墙厚取值；并基于Van Genuchten解析解，采用数值方法得到了改性水泥隔离墙设计厚度及服役时间的简化计算公式。研究结果表明：重金属锌运移通过改性水泥土的速度快于铅，且随重金属浓度增加，水动力弥散系数增大，而阻滞因子降低。当渗流速度高于10^-11 m/s时击穿时间主要由渗流速度控制，反之击穿时间则由水动力弥散系数和阻滞因子控制。改性水泥系隔离墙厚度为0.6 m时可满足5 a内的对锌、铅的阻隔要求；墙厚大于1.2 m可满足50 a的服役要求。服役时间与墙厚平方及阻滞因子成正比，与水动力弥散系数成反比关系。     

桥梁刚性地下连续墙基础竖向承载特性试验研究

就如何计算和考虑桥梁基础地下墙的竖向、横向承载力和沿墙面的地基土侧摩阻力的问题进行了研究,通过原位黄土刚性地下连续墙的竖向荷载试验以及实心体明挖基础的竖向承载力试验,比较了二者的竖向受力特性,对以后类似地质情况下地下连续墙基础的设计有一定的参考作用。     

碱矿渣水泥—赤泥基轻质隔墙板的研究

研究了碱矿渣水泥－赤泥基轻质隔墙板的组成和性能。使用碱矿渣水泥激发剂Ａ和Ｂ，采用正交法确定了各组分材料的最佳配比。在最佳配比条件下，试制出了性能优良的轻质墙板，其抗折力达到１６００Ｎ，面密度小于６０ｋｇ／ｍ２，具有较好的经济、社会效益。     

土钉墙支护技术在边坡支挡工程中的应用

在详细研究溪落渡水电站对外专用公路工程地质条件的基础上,提出了采用土钉墙进行边坡整治的措施,介绍了土钉墙设计的一般原则、设计方法,以推广土钉墙支护技术在工程中的应用。     

桩拱组合式挡土墙及其简化设计方法研究

桩板式挡土墙是山区道路工程建设中经常采用的一种支挡结构,由于抵抗水平荷载的需要,传统桩板式挡土墙结构桩和板的尺寸通常做得较大,桩体的布置较密,不经济。基于此,提出一种新的适用于山区道路的桩拱组合式挡土墙,利用拱结构受压性能较好的特点,采用拱板代替传统的平板,拱板与桩基础的上部连接,整体结构可以通过装配式或者现浇制作而成。基于土压力和桩基水平承载力理论,分别建立拱板主动土压力计算模型和抗滑桩计算模型,利用拱板荷载传递给桩基的基本原理,建立桩拱挡土墙整体结构的力学平衡方程,通过求解平衡方程获得桩拱挡土墙整体结构的极限承载力。通过参数分析,分别讨论了不同的桩体几何尺寸、拱板几何尺寸以及土体参数对桩拱组合式挡土墙极限承载力的影响,结果表明,增加矩形截面的长宽比、桩体嵌入深度、土体摩擦角等可以有效提高桩拱组合式挡土墙的极限荷载。     

格形地下连续墙竖向承载特性研究

格形地下连续墙不仅可以用作基坑的围护结构,亦可以作为竖向承重结构。由于目前关于格形地下连续墙竖向承载特性的理论和试验研究非常匮乏,设计中往往采用相当保守的态度。在原位静载试验和三维有限元分析的基础上,对格形地下连续墙的竖向承载机理进行研究,研究结果表明格形地下连续墙的竖向承载机理与灌注桩存在很大差异。基于广泛的参数分析,如土体力学指标、格形地下连续墙的几何尺寸等,提出格形地下连续墙竖向承载力的简化计算公式,可以用于指导格形地下连续墙竖向承载结构的设计和施工。     

土钉墙支护在高水位卵石地质条件中的应用

本文通过工程实例,介绍了土钉墙支护技术在高水位卵石深基坑中的施工应用,可为同类地质条件下土钉支护设计与施工提供借鉴。     

装配式剪力墙浆锚连接的受力性能试验研究

为研究装配式剪力墙竖向浆锚连接的钢筋锚固性能及结合面受剪性能,以插筋配筋率为参数进行了3组搭接试验和2组抗剪试验,确定了其竖向插筋的搭接长度,得到了抗剪试件结合面的承载力、破坏模式和荷载-滑移关系曲线。试验结果表明：选取的钢筋搭接长度能够满足承载力要求;同一试件中,结合面1（后浇混凝土与抗剪键相连的界面）先于结合面2（后浇混凝土与凹槽连接的界面）破坏;插筋配筋率对结合面开裂荷载影响较小,但对受剪承载力影响较大;抗剪试件破坏时凹槽附近易发生混凝土脱落,建议剪力墙受拉钢筋直径尽量大于8 mm。采用ABAQUS软件对抗剪试验进行了有限元模拟,并分析了后浇混凝土强度、后浇带宽度和凹槽长度等参数对结合面受剪承载力的影响。分析结果表明：提高后浇混凝土强度可使结合面受剪承载力提高;在满足锚固需求条件下,增加后浇带宽度可提高墙体的受剪承载力,减少凹槽长度对墙体受剪承载力影响较小。     

水平柔性拉筋式重力墙地震土压力拟静力分析方法

水平柔性拉筋式重力墙是一种新型耐震结构,为研究墙后地震土压力,运用拟静力法并基于塑性极限分析上限原理,采用平面滑动破坏机构,考虑拉筋拔出和拉断两种破坏模式,推导墙后地震土压力的计算公式,并通过数值模拟方法进行验证,且讨论了填土内摩擦角、黏聚力、墙背外摩擦角、拉筋间距、极限拉力以及拉筋长度对地震土压力的影响特征。实例分析结果表明：随填土强度参数的增大地震土压力总体呈非线性减小,墙背外摩擦角对地震土压力的影响较小;随拉筋竖向间距增大,土压力呈非线性增大,但增幅渐小;拉筋极限拉力达到一定值后,对土压力没有影响;随拉筋长度在一定范围内的增加,墙后土压力逐渐减小。     

冲积地基堤防垂直防渗方案研究

分析了冲积地基的结构类型和渗流特点，在渗流计算分析的基础上，研究了堤防垂直防渗墙的适用条件、优化布置方案和合理设计标准。     

预制混凝土墙体U型筋搭接连接受拉承载性能研究

装配式剪力墙结构的预制墙体采用U型筋搭接连接可提高效率、降低造价。为研究上下预制墙体U型筋搭接连接时,上下钢筋传力性能及其影响因素,对16个采用U型筋搭接连接的上下预制墙体进行了轴拉试验,试验参数包括U型筋直径、搭接长度、水平插筋直径和U型筋位置。分析了各试件的裂缝开展、破坏模式、荷载-位移曲线和各特征点荷载值、变形值。结果表明：搭接长度足够时,试件表现为U型筋被拉断或屈服;搭接长度不足时,试件表现为搭接区域混凝土被剪坏,水平插筋被剪断或剪屈;两种破坏形式中,水平插筋可提高U型筋搭接连接墙体的承载力。基于对试验结果的分析,提出了U型筋搭接连接在轴心荷载作用下的受拉承载力计算式,确定了U型分布筋搭接连接的搭接长度。对于常用直径的U型筋计算的墙体受拉承载力相对于试验测得的承载力误差在0.4%~11.0%之间,两者吻合较好。