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。     

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。     

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。     

广东某垃圾填埋场库坝稳定性现状分析

针对垃圾填埋场库坝的堆填形态特点,对广东某垃圾填埋场库坝工程采用Midas-GTS软件建立了三个分析模型(坝前、坝中、坝尾),考虑在现有填埋区渗沥液与坝体水作用下,计算在现堆填状态下的稳定性,得到了稳定性系数并找出了危险点及潜在滑移面。结果表明:该边坡在现状条件下基本处于稳定状态,满足设计要求。该研究为垃圾填埋场库坝稳定性现状分析提供了技术路线和数据依据。     

关于垃圾坝结构设计的一些探讨

结合工程设计经验,对于垃圾填埋场中的垃圾坝的结构设计原则,设计计算公式的采用,设计参数的选取,以及计算中应考虑的一些问题提出了一些观点和看法。     

卫生填埋场的平移破坏及影响因素

卫生填埋场的稳定性是填埋场设计、施工、运营和封场后最主要的考虑因素之一。本文介绍了卫生填埋场的基本构造、主要失稳模式和平移破坏研究现状,提出填埋场垃圾坝优化设计概念,并对填埋场平移破坏主要影响因素的研究现状、试验方法和取值进行探讨。     

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.     

关于具有多层复合衬里填埋场稳定安全的探讨

防止含有多层土工合成材料复合衬里的填埋场的平移破坏是填埋场设计中的最重要问题之一。发生在多层衬里界面上的平移破坏的破坏面可能会在背坡上通过衬里的一个界面,而在底部却通过衬里的另一个界面;具有最小安 全系数的衬里最危险界面会随着填埋高度和填埋体形状的变化从一个界面转移到另一个界面。在填埋高度较小时, 30 cm 的渗滤液水位对稳定分析计算的最危险界面和安全系数都会有较大的影响;但是随着填埋高度的增高, 30 cm 的渗滤液水位对最危险界面改变的和安全系数降低比例的影响变得越来越小。由于渗滤液水位的升高,不仅会导致安全系数的减小,而且还可能会导致多层衬里的最危险界面从一个界转移到另一个界面。提高设计水平,解决目前我国填埋场在长期运行中的渗滤液水位升高问题,保证填埋场的稳定性,是目前迫切需要重视和解决的问题。     

垃圾坝HDPE膜防渗体施工

人工衬里(土工织物及HDPE膜等)是城市生活垃圾卫生填埋场场区及垃圾坝工程防渗体的主要材料。贵阳市比例坝垃圾卫生填埋场2号及3号坝防渗体施工中，对碾压堆石坝坝基面平整度及坡度控制、防渗材料铺设、焊接、检测及防护、坝面干砌块石控制等方面制定措施，确保了防渗体工程施工质量。     

高拱坝振动台地震破坏试验研究及数值仿真

 以大岗山拱坝模型的动力破坏试验为基础,从试验和数值计算角度,对整体拱坝动力特性、薄弱部位、破坏形态以及抗震性能进行研究。采用和混凝土性能相似的脆性模型材料,通过逐级加载的方式在振动台上对整体拱坝进行从弹性到破坏整个过程的模型试验,分析坝体动态特性、加速度和应变的变化规律。并采用弹脆性损伤模型对混凝土拱坝在地震作用下损伤破坏的全过程进行数值仿真,探讨拱坝动力破坏过程、破坏形态,并与试验结果进行对比分析。结果表明：模型试验和对原型进行的数值模拟所得到的破坏过程和破坏形态都较为接近。在顺河向地震作用下,顶拱的坝中部位为地震应力最高的区域,是坝体薄弱的部位,整体拱坝首先在该位置出现裂纹,其次是顶拱距左右两岸1/4拱圈处。在强震作用下,拱向和梁向裂缝贯穿上下游,将导致拱顶中部的混凝土脱离坝体,丧失壅水功能。试验和计算结果相互印证,可呈现高拱坝在强烈地震作用下的损伤破坏过程及破坏形态,确定抗震薄弱环节,为混凝土高坝的抗震功能设计提供基础。     

白鹤滩水电站上坝线左拱座楔形体安全性能分析

 白鹤滩水电站上坝线左拱座底部岩体被陡倾断层切割成多个楔形体,坐落于拱坝底部及其下游,其稳定性直接影响到坝基和拱坝的安全。考虑楔形岩体各滑动面上复杂的渗透压力进行拱坝及楔形体安全性能分析,在FLAC3D中编制多种形式水压力施加程序,并以概念模型进行验证。根据数值计算结果,通过分析所选取结构面的典型节点位移变化,研究楔形体的稳定安全度、面安全系数及超载条件下屈服扩展状况,对其安全性能进行综合分析。研究表明：楔形体滑面考虑裂隙水压力和扬压力作用下,底部LS331滑面的安全度低于坝基接触面,上游右岸坝踵处开始出现局部屈服的超载安全系数为1.5,楔形体不能正常运行的超载安全系数为3.1,坝基不能正常运行的超载安全系数为3.3,坝基岩体整体破坏的超载安全系数为5.5。     

李家峡拱坝坝体弹性模量及基岩变形模量的反演

根据实际情况建立了李家峡水电站的三维有限元模型以对大坝的工作状态进行安全监控。同时,根据不同工况下坝体实测位移相对值,用改进的BP网络来反演坝体弹性模量和基岩变形模量,可为计算模型提供更准确的参数,对大坝的安全状态做出准确评价。所用的方法也为其他物理力学参数的反演提供了有效的思路和方法。     

A continuous Bayesian network for earth dams' risk assessment: methodology and quantification

Dams' safety is highly important for authorities around the world. The impacts of a dam failure can be enormous. Models for investigating dam safety are required for helping decision-makers to mitigate the possible adverse consequences of flooding. A model for earth dam safety must specify clearly possible contributing factors, failure modes and potential consequences of dam failure. Probabilistic relations between variables should also be specified. Bayesian networks (BNs) have been identified as tools that would assist dam engineers on assessing risks. BNs are graphical models that facilitate the construction of a joint probability distribution. Most of the time, the variables included in a model for earth dam risk assessment involve continuous quantities. The presence of continuous random variables makes the implementation of discrete BNs difficult. An alternative to discrete BNs is the use of non-parametric continuous BNs, which will be briefly described in this article. As an example, a model for earth dams' safety in the State of Mexico will be discussed. Results regarding the quantification of conditional rank correlations through ratios of unconditional rank correlations have not been presented before and are introduced herein. While the complete application of the model for the State of Mexico is presented in an accompanying paper, here some results regarding model use are shown for demonstration purposes. The methods presented in this article can be applied for investigating risks of failure of civil infrastructures other than earth dams.     

木里河立洲拱坝整体稳定地质力学模型试验研究

采用三维地质力学模型超载法试验,对立洲拱坝的整体稳定性进行研究,在模型中充分反映断层、层间剪切带、裂隙密集带及长大裂隙等复杂地质构造对拱坝与地基整体稳定性的影响。通过超载法破坏试验获得坝体、坝肩、坝基岩体及结构面的变形特征、破坏失稳过程、破坏形态和破坏机制,揭示影响稳定的控制性因素和工程薄弱部位,确定拱坝与地基在各阶段的超载安全系数为：起裂超载安全系数K1 = 1.4～2.2,非线性变形超载安全系数K2 = 3.4～4.3,极限超载安全系数K3 = 6.3～6.6。通过对比分析类似拱坝工程的超载法试验结果可知,立洲拱坝的超载安全系数在统计分布范围之内,但两坝肩中上部的岩体和结构面局部破坏较严重,需对这些薄弱部位进行重点加固处理,以进一步提高坝与地基的整体稳定安全性。