城市固體廢棄物靜動力強度特性及填埋場的穩(wěn)定性分析.pdf

1、隨著我國城市化水平的提高，伴隨而來的是城市固體廢棄物(MunicipalSolidWaste，簡稱MSW)的急劇增加。衛(wèi)生填埋法是我國目前處理MSW的主要手段，作為MSW處理的終極方法必將長期存在。為了增加填埋場的容量，填埋場的高度越填越高，坡度越填越陡，由于對MSW的靜、動力強度特性認識不夠，世界各國相繼發(fā)生填埋場的失穩(wěn)。為了對已建填埋場進行正確的評價和對現(xiàn)代衛(wèi)生填埋場進行合理的設計，本文系統(tǒng)地研究了MSW靜、動力強度特性，并對填埋場

2、的穩(wěn)定性進行分析。 參照杭州天子嶺填埋場MSW的主要成分，人工配制試樣(30cm×60cm)，利用大型三軸剪力儀進行不固結不排水和固結排水剪試驗，分別研究初始孔隙比為2和3的MSW強度與變形特性。根據(jù)試驗結果，揭示了MSW的強度機理，發(fā)現(xiàn)MSW的應力應變關系具有強烈的應變硬化特征，強度參數(shù)c和ψ隨破壞應變取值的增加而增大，提出了采用彈性非線性模型來模擬MSW的應力應變關系。 利用中型動三軸試驗儀(試樣20cm×50c

3、m)研究了在較大應變范圍內MSW的動模量和阻尼比，MSW的動模量和阻尼比隨著動剪應變的變化曲線與泥炭土的相關曲線形狀基本一致。由于MSW的高壓縮性，初始孔隙比不同對試樣的動力特性影響不大。并且進行了現(xiàn)場剪切波速試驗，提出了最大動剪切模量的估算式。為便于應用，建議了歸一化動剪切模量和阻尼比與動剪應變依賴關系的取值范圍和平均值曲線，給出了擬合公式的參數(shù)取值，將其與美國OII填埋場MSW動力特性的研究結果進行對比。同時進行了MSW的動強度試驗

4、，研究了MSW在不同動荷作用下動應變、動強度和動孔壓的變化，并對MSW的動應力應變關系進行了整理。 直接采用極限平衡法分析了MSW填埋體的整體穩(wěn)定性，由于強度參數(shù)強烈依賴于破壞應變的取值，對同一填埋場，MSW填埋體的計算安全系數(shù)與破壞應變取值密切相關，可見MSW填埋體的整體穩(wěn)定性與變形的控制標準有關。本文利用有限元法，分析MSW填埋體的穩(wěn)定和變形。對于MSW填埋體的最小安全系數(shù)規(guī)定為1.5，MSW填埋體前坡不得發(fā)生整體側向變形

5、，同時局部側向變形宜控制在5％以內。通過分析MSW填埋體的前坡坡度、高度、本構模型參數(shù)和滲濾液水位的高度發(fā)生變化，當破壞應變取為10％，計算的安全系數(shù)達到1.5時，MSW填埋體的變形也是符合要求的，可以發(fā)現(xiàn)將破壞應變標準取為10％來分析MSW填埋體的穩(wěn)定性是合理的。 為了分析填埋場沿著底部襯墊破壞的穩(wěn)定性，采用楔形體法，將填埋場分為三部分：主動楔體、被動楔體和垃圾壩，分別對它們進行極限平衡分析，建立平衡方程，求解填埋場的穩(wěn)定安