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垃圾填埋场基础局部沉降对衬垫系统变形影响的试验研究

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岩土工程学报 2010年第7期32卷 1054-1058页

作者：许四法张豪王哲浙江工业大学建筑工程学院浙江杭州310032

基础局部沉降会引起衬垫系统中的土工膜和无纺布产生较大的拉应变,有可能导致衬垫系统受拉破坏或性能下降。通过模拟试验,采用应变片、土压力盒和位移计,对基础发生局部沉降后土工膜和无纺布组成的衬垫系统的变形进行了研究。试验结果表... 详细信息

基础局部沉降会引起衬垫系统中的土工膜和无纺布产生较大的拉应变,有可能导致衬垫系统受拉破坏或性能下降。通过模拟试验,采用应变片、土压力盒和位移计,对基础发生局部沉降后土工膜和无纺布组成的衬垫系统的变形进行了研究。试验结果表明:基础发生局部沉降后,沉陷区中心处应变最大,从中心点往两侧应变逐步减小;沉陷区上覆荷载发生了变化;衬垫系统的刚度对变形影响较大。最后,对试验结果进行了讨论,得到了一些有益的结果,基础局部沉降发生后衬垫系统各点应变不同,沉陷区外衬垫系统发生了滑移以及沉陷区内上覆荷载发生了重分布。

关键词：衬垫系统基础局部沉降应变滑移

衬垫系统土工膜-土工织物界面蠕变特性及预测方法

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衬垫系统土工膜-土工织物界面蠕变特性及预测方法

作者：彭思强广州大学

学位级别：硕士

现代卫生填埋场衬垫系统往往由压实黏土(CCL)、土工膜(GM)、土工织物(GT)、土工格栅(GG)以及土工复合材料等组成。这些防护材料相邻界面的抗剪强度小于垃圾填埋体本身的抗剪强度,这使得在受到相同剪切应力时,土工合成材料界面会率先发... 详细信息

现代卫生填埋场衬垫系统往往由压实黏土(CCL)、土工膜(GM)、土工织物(GT)、土工格栅(GG)以及土工复合材料等组成。这些防护材料相邻界面的抗剪强度小于垃圾填埋体本身的抗剪强度,这使得在受到相同剪切应力时,土工合成材料界面会率先发生滑移来消耗系统中的剪力。因此,在已发生的垃圾填埋场失稳案例中,大部分是沿着衬垫系统中土工合成材料薄弱界面发生滑移破坏。目前国内外研究学者对衬垫系统中CCL-GM界面、土工合成材料界面以及土工合成材料自身蠕变等开展了一系列研究工作,然而对土工合成材料界面在长期应力作用下蠕变特性研究却较少。基于上述现状,本文主要从如下三个方面开展系统性研究:第一部分,采用改进直剪仪对土工膜-土工织物界面剪切特性进行研究;第二部分,通过开展室内蠕变试验对土工膜-土工织物界面蠕变特性进行研究;第三部分,将四类典型的经验蠕变模型拟合蠕变试验曲线对比分析,提出准确有效的预测方法并对其进行验证。通过开展上述内容,取得了以下研究成果:(1)土工膜-土工织物界面的剪应力随剪切位移的变化规律可以分为:弹性阶段、应变软化阶段、稳定阶段。其中,光滑土工膜-土工织物三种界面的应变软化阶段最为明显,柱点土工膜-土工织物三种界面应变软化阶段不太明显,仅存在弹性阶段和稳定阶段,这主要是由于柱点在界面种形成了“耕作”现象。随着界面法向应力的增加,在弹性阶段,剪应力的增长速率也在增大,且界面需要在更大的剪切位移下达到峰值强度和残余强度。六种界面在四种不同法向压力作用下,柱点土工膜-长丝土工布界面的峰值剪切强度最大。此外,编织土工织物经线方向与受力方向垂直或者平行对光滑土工膜-编织土工织物界面剪切特性影响不大,因此可以忽略编织土工织物经线不同的受力方向对界面剪切特性的影响。(2)土工膜-土工织物界面蠕变试验曲线可分为:减速蠕变阶段和等速蠕变阶段。在减速蠕变阶段初期,蠕变位移随时间近似成线性增长关系,随后,蠕变曲线从直线逐渐弯曲为弧线,蠕变速率逐渐减小;在等速蠕变阶段,蠕变曲线趋近于直线,蠕变位移增长速率趋于定值,蠕变速率几乎保持不变。在同一法向应力作用下,界面产生的瞬时位移随着剪应力水平的增加而增大;在相同剪应力水平作用下,随着法向应力的增加,界面的瞬时位移也在增大。界面在相一法向应力作用时,随着加载剪应力水平增加,界面的蠕变位移和蠕变速率均呈增长趋势;在相同剪应力水平作用下,界面的法向应力越大,界面的蠕变位移和蠕变速率也越大。对于土工膜-编织土工织物界面,编织土工织物经线的方向与受力方向垂直或平行对界面蠕变特性影响不大。(3)对数函数型、幂函数型、双曲线函数型和其他函数类型(如近对数函数型)这四种经验蠕变模型都只适合用于描述衰减蠕变曲线或者短期的非衰减蠕变曲线,四类经验模型中,以近对数函数型经验模型预测土工膜-土工织物界面3天蠕变位移的效果最好。对于长期荷载作用下的非衰减蠕变蠕变位移的预测,按照公式(?)的思路能够达到较好的预测效果。

关键词：衬垫系统土工合成材料剪切特性蠕变特性经验蠕变模型

考虑衬垫系统影响的固废填埋场稳定性二维分析

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防灾减灾工程学报 2013年第S1期33卷 94-98页

作者：宁兆轲王浩然黄茂松同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

强度折减弹塑性有限元法经常被用于边坡稳定分析中,而用于固废填埋场稳定性分析中的目前并不多见。本文对考虑衬垫系统的固废填埋场稳定性进行数值模拟,所得结果与极限分析上限法的分析结果基本一致,验证了本文分析方法的有效性。分析表... 详细信息

强度折减弹塑性有限元法经常被用于边坡稳定分析中,而用于固废填埋场稳定性分析中的目前并不多见。本文对考虑衬垫系统的固废填埋场稳定性进行数值模拟,所得结果与极限分析上限法的分析结果基本一致,验证了本文分析方法的有效性。分析表明,当固废填埋场堆体长度小于一定值时,安全系数随着堆体长度的增大而增大,当填埋体长度超过一定值后,填埋场的安全系数不再变化;随着填埋体长度的增大,填埋体的破坏模式从开始的平动-平动组合破坏模式,变为最后的转动-平动组合破坏模式。

关键词：强度折减法极限分析法填埋体稳定安全系数衬垫系统

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

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土木工程学报 2011年第S2期44卷 46-49页

作者：许四法胡琦王哲张勇浙江工业大学浙江杭州310032

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... 详细信息

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。

关键词：基础局部沉降衬垫系统土工格栅应变环境温度

垃圾填埋场地基沉降条件下衬垫系统受力特性研究

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垃圾填埋场地基沉降条件下衬垫系统受力特性研究

作者：方瑞东沈阳工业大学

学位级别：硕士

随着我国城镇化水平的提高,城市生活垃圾的产量急剧增加,垃圾填埋场的数量也日益增多。由于场地条件限制,选址在软土地基上的填埋场可能发生底面边坡地基的整体沉降,谷底存在沉积土层的山谷型填埋场可能发生底面边坡地基的差异沉降,在... 详细信息

随着我国城镇化水平的提高,城市生活垃圾的产量急剧增加,垃圾填埋场的数量也日益增多。由于场地条件限制,选址在软土地基上的填埋场可能发生底面边坡地基的整体沉降,谷底存在沉积土层的山谷型填埋场可能发生底面边坡地基的差异沉降,在原有填埋场上进行竖向扩建的填埋场,由于下部垃圾土沉降不均,可能形成底面局部沉降。这些填埋场地基不同形式的沉降如果过大将引起衬垫系统材料的拉伸、滑移破坏,对填埋场结构的安全性与稳定性造成不利影响。本论文以单层土工膜衬垫系统为对象,对不同地基沉降条件下衬垫系统的受力特性进行了研究。首先,编写了基于应变软化界面本构模型的FRIC子程序;其次,确定有限元建模方法并通过模拟模型试验验证了其方法的适用性和有效性,接着计算了不同沉降条件下衬垫层的轴应力、中性点位置、界面剪应力及剪切位移的大小及分布,并通过有限元参数分析研究了各种参数对衬垫层受力特性的影响;再次,考虑工程实际情况,对拉伸前后的土工膜进行了摩擦特性试验并利用有限元研究了摩擦特性变化对衬垫系统受力特性的影响;最后,对工程实例进行了分析。本文获得的主要结论如下:（1）通过有限元分析,三种不同形式的沉降对土工膜轴应力均有较大影响,就本文计算的基本工况而言,底面边坡差异沉降条件下的底面峰值压应力与边坡峰值拉应力相比底面边坡整体沉降条件下的分别增大239.79%和54.31%,底面局部沉降软弱区处相比两种工况下变化较为复杂,呈“V”字型变化,即两边拉应力较大中间拉应力较小。（2）三种不同沉降条件下,在各种影响因素中,垃圾土泊松比、垃圾土密度、填埋高度、边坡坡度以及土工膜弹性模量对衬垫层受力特性影响较大。垃圾土泊松比、垃圾土密度以及填埋高度的变化与土工膜峰值拉应力、界面峰值剪应力及界面峰值剪切位移的变化呈线性关系,按其影响的显著程度:填埋高度＞垃圾土密度＞垃圾土泊松比。随着边坡坡度增大,界面剪切位移呈指数增长,当达到临界坡度时,填埋场会发生失稳。（3）通过双界面摩擦特性剪切试验分析,填埋场衬垫层材料应选择表面摩擦特性较好的土工膜并且要考虑土工膜被拉伸后界面特性的变化,以防止衬垫系统失稳。（4）通过工程实例分析,并基于计算结果对衬垫系统结构型式的优化进行了探讨,本论文研究成果可为地基沉降条件下垃圾填埋场衬垫系统的设计提供理论参考。

关键词：垃圾填埋场衬垫系统轴应力剪应力剪切试验

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垃圾填埋场衬垫系统沉陷机理及抗沉陷设计

垃圾填埋场衬垫系统沉陷机理及抗沉陷设计

作者：陈若曦浙江大学

学位级别：硕士

随着我国经济的快速发展和城市化水平的提高,城市生活垃圾产量日益增加,而目前为止填埋仍是垃圾处理的主要方式。由于垃圾体成分复杂,压缩性高且分布不均匀,填埋场容易发生局部沉陷甚至塌方等情况。下卧垃圾堆体发生局部沉陷时沉陷区上... 详细信息

随着我国经济的快速发展和城市化水平的提高,城市生活垃圾产量日益增加,而目前为止填埋仍是垃圾处理的主要方式。由于垃圾体成分复杂,压缩性高且分布不均匀,填埋场容易发生局部沉陷甚至塌方等情况。下卧垃圾堆体发生局部沉陷时沉陷区上方的衬垫系统产生较大的内力和变形,可能破坏衬垫系统,造成渗滤液的渗漏,并带来填埋场污染事故甚至失稳破坏。鉴于目前对衬垫系统抗沉陷的设计都局限在工程经验或半经验的基础上,因而有必要开展衬垫系统抗沉陷的机理研究,并在此基础上提出合理的工程设计方法。本文首先根据模型试验和数值分析结果,基于主应力轴旋转理论修正了Terzaghi松动土压力公式中的侧向土压力系数,修正后的Terzaghi松动土压力公式计算结果与实测和数值分析结果吻合良好;同时考虑土拱效应,提出了基于位移相关的竖向土压力表达式。从而为局部沉陷条件下衬垫系统的合理受力与变形分析奠定了基础。结合所提出的位移相关竖向土压力的表达式,建立了填埋场平面应变和轴对称两种形式局部沉陷条件下衬垫系统受力变形的解析分析模型,模型考虑了衬垫系统大变形和沉陷区周围衬垫系统滑移对衬垫系统受力和变形的影响。编制了相应的Matlab计算程序,计算结果得到了FLAC数值分析结果的验证,并进行了参数分析。最后,根据工程的实际情况,结合Giroud(1990)抗局部沉陷的工程设计方法,提出了基于位移相关竖向土压力的填埋场衬垫系统抗局部沉陷的工程设计方法,并应用于实际工程。对于衬垫系统上方垃圾堆体小于30m的情况,Giroud(1990)传统设计方法计算结果偏保守,而当衬垫系统上方垃圾堆体大于30m时,该方法则偏不安全。由于本文提出的工程设计方法合理考虑了衬垫上方竖向土压力随竖向位移的变化,其分析结果更接近实际情况。

关键词：填埋场土拱效应 Terzaghi松动土压力侧向土压力系数局部沉陷衬垫系统位移相关土压力

热渗透作用下污染物在填埋场衬垫系统中的运移机理研究

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热渗透作用下污染物在填埋场衬垫系统中的运移机理研究

作者：黄江东江西理工大学

学位级别：硕士

随着我国经济的高速发展,产生的各类垃圾废弃物也逐年增多,垃圾处置成为威胁城市发展的重大隐患之一。垃圾填埋是目前我国处理垃圾废弃物的主要手段之一。填埋场内部废弃物生化反应产生的高温会使底部衬垫系统存在温度梯度,温度梯度驱... 详细信息

随着我国经济的高速发展,产生的各类垃圾废弃物也逐年增多,垃圾处置成为威胁城市发展的重大隐患之一。垃圾填埋是目前我国处理垃圾废弃物的主要手段之一。填埋场内部废弃物生化反应产生的高温会使底部衬垫系统存在温度梯度,温度梯度驱动下的热渗透作用会加速渗滤液污染物在衬垫系统中的运移,从而缩短其服役寿命。衬垫设计时考虑热渗透作用的影响,对确保填埋场安全有效运营具有重要影响。本文对岩土体中的热渗透效应的产生机理进行了分析,得到了热渗透系数的取值范围。对热渗透作用下污染物在填埋场衬垫系统中的运移规律进行了研究,建立了热渗透作用下污染物通过不同衬垫系统的一维运移模型,得到了相应的解析解,并进行了无量纲分析。基于得到了解析解,采用蒙特卡洛分析方法揭示了热渗透系数、索雷特系数和温度梯度等对衬垫系统防污性能的影响。运用COMSOL Multiphysics数值软件对热渗透作用下危废填埋场双人工复合衬层的服役性能进行了分析。得到的主要结论如下:(1)热渗透作用能加快污染物在衬垫系统中的运移,热渗透系数越大,污染物的运移越快。以CCL衬垫为例,当热渗透系数增加到1×10m·K·s时,底部浓度和通量是无热渗透作用下的3倍和12倍。对热渗透进行参数敏感性分析发现,CCL、GMB/CCL和GMB/GCL/AL在热渗透作用下的表现相似,当热渗透系数k ≤1×10m·K·s时,热渗透作用对污染物在衬垫系统中运移的影响较小(1×10m·K·s时,热渗透作用对污染物在衬垫系统中运移的影响较明显(>20%)。(2)污染物在衬垫系统中的运移不能忽略热扩散作用的影响,衬垫系统的底部浓度和通量都会随着热扩散系数的增加而增大。以CCL衬垫为例,当热扩散系数增大到0.2K时,底部浓度和通量是无热扩散作用下的1.80倍和5.56倍。(3)衬垫系统的顶底部温差对污染物的运移有较大的影响,温度作用会加快污染物击穿衬垫系统的时间,且温差越大,其作用效应越显著。以CCL衬垫为例,当ΔT=100K时的CCL底部浓度和通量分别是ΔT=20K时的4.38倍和6.39倍。(4)分析了不同底部边界条件下污染物在GMB/GCL/AL中运移的影响。当热渗透系数k 从1×10m·K·s增大到1×10m·K·s时,在半无限边界条件下,底部浓度是纯扩散的5.52-5.71倍,底部通量是18.25-20.34倍;在零通量边界条件下,底部浓度是纯扩散的2.82-2.84倍;在零浓度边界条件下,底部通量是纯扩散的9.35-10.39倍。(5)运用COMSOL Multiphysics数值软件对双人工复合衬层进行热渗透的模拟计算。发现滤液水头的影响较小(浓度变化<6%);热渗透对污染物运移的影响较大,热渗透系数k 从1×10m·K·s增加到5×10m·K·s时的底部浓度增加了31%。双人工复合衬层中次衬层的厚度、褶皱长度和漏洞频率对其防污性能有较大的影响,次衬层厚度由0.5增加到2m时的底部浓度减少了91.6%;次衬层褶皱长度由10增加到100m、漏洞频率由2.5增大到10个/公顷时底部浓度分别增加了3.86倍和1.7倍。最后以某危险废物填埋场为例,进行热渗透作用的实例分析,证实了热渗透作用能有效促进污染物的运移。

关键词：填埋场渗滤液衬垫系统热渗透热扩散解析模型双人工复合衬层

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填埋场衬垫系统的评价

南京工业大学学报（自然科学版） 2004年第2期26卷 33-38页

作者：浦辛刚陈新民南京工业大学土木工程学院江苏南京210009

城市固体废弃物填埋场是许多国家最终处置固体废弃物的主要方法,其衬垫系统是填埋场整个系统中最关键的部位。主要介绍了填埋场衬垫系统的发展及其3种主要衬垫材料,并对三者进行了互比较,指出使用GCL是未来衬垫系统材料应用的发展方向... 详细信息

城市固体废弃物填埋场是许多国家最终处置固体废弃物的主要方法,其衬垫系统是填埋场整个系统中最关键的部位。主要介绍了填埋场衬垫系统的发展及其3种主要衬垫材料,并对三者进行了互比较,指出使用GCL是未来衬垫系统材料应用的发展方向。但由于经济和效益之间的矛盾,使得能否真正实施符合高标准高要求的衬垫系统成为我国当前填埋技术中的突出问题。结合我国国情,指出在选择和设计衬垫系统时应因地制宜,切合实际,建造有地方特色的垃圾填埋场。最后,对衬垫干裂、衬垫厚度以及衬垫系统中的稳定性等问题进行了讨论。

关键词：填埋场衬垫系统 CCL GM GCL 下蜀土固体废弃物衬垫材料

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填埋场复合衬垫系统

水利水电科技进展 1997年第5期17卷 64-68页

作者：钱学德郭志平河海大学岩土工程研究所

填埋场复合衬垫系统钱学德郭志平（河海大学岩土工程研究所南京２１００９８）城市固体废弃物填埋场是控制固体废弃堆填物的一种方法，其填埋地点必须能防止地下水污染，有利废气排放，并有一个淋洗液收集系统和能对场周围的地下水和气... 详细信息

填埋场复合衬垫系统钱学德郭志平（河海大学岩土工程研究所南京２１００９８）城市固体废弃物填埋场是控制固体废弃堆填物的一种方法，其填埋地点必须能防止地下水污染，有利废气排放，并有一个淋洗液收集系统和能对场周围的地下水和气体进行监测。现代卫生填埋场主要由衬...

关键词：城市固体废物处理填埋场衬垫系统