垃圾填埋場(chǎng)沿底部襯墊界面失穩(wěn)破壞及土工膜拉力研究.pdf

1、為了防止填埋場(chǎng)中的滲濾液對(duì)地下水系統(tǒng)造成污染，目前主要采用復(fù)合襯墊系統(tǒng)進(jìn)行防滲，雖然包含有土工織物和粘土層的復(fù)合襯墊系統(tǒng)能起到很好的防滲作用，但由于土工織物界面的剪切強(qiáng)度較低，剪切特性為應(yīng)變軟化型，較低的剪切強(qiáng)度容易產(chǎn)生沿著界面的滑動(dòng)，使得填埋場(chǎng)發(fā)生破壞，對(duì)周邊環(huán)境造成災(zāi)難性危害。研究表明，填埋場(chǎng)整體或局部沿底部襯墊的滑動(dòng)破壞是填埋場(chǎng)穩(wěn)定破壞的最主要形式之一。為了對(duì)已建填埋場(chǎng)進(jìn)行正確的評(píng)價(jià)和對(duì)現(xiàn)代衛(wèi)生填埋場(chǎng)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，本文系統(tǒng)地研究

2、了填埋場(chǎng)沿底部襯墊界面的失穩(wěn)破壞，并提出了填埋場(chǎng)背坡上土工膜拉力的分析方法。 首先分析了襯墊界面的軟化特性，提出了土工織物界面應(yīng)變軟化本構(gòu)模型，采用隨著塑性剪切位移而減小的粘聚力和摩擦角來表示界面的軟化特性，當(dāng)界面上某點(diǎn)的剪切位移超過最大彈性剪切位移時(shí)，界面的剪應(yīng)力是塑性剪切位移的函數(shù)。將提出的界面軟化本構(gòu)模型架構(gòu)在有限差分程序中，對(duì)填埋場(chǎng)單層襯墊系統(tǒng)的穩(wěn)定性及完整性進(jìn)行研究，分析了垃圾體材料參數(shù)和填埋場(chǎng)坡度、高度等幾何構(gòu)型參

3、數(shù)對(duì)襯墊界面剪應(yīng)力及剪切位移分布的影響。研究表明，坡度是填埋場(chǎng)幾何構(gòu)型中對(duì)襯墊界面穩(wěn)定性最重要的影響因素，提出了填埋場(chǎng)局部失穩(wěn)破壞存在臨界坡度的概念。當(dāng)填埋場(chǎng)的前坡或背坡超過各自的臨界坡度時(shí)，襯墊界面的局部將會(huì)發(fā)生失穩(wěn)破壞，但填埋場(chǎng)并未沿襯墊界面發(fā)生整體失穩(wěn)，這表明基于整體穩(wěn)定破壞而未考慮局部破壞的整體穩(wěn)定安全系數(shù)有可能導(dǎo)致襯墊系統(tǒng)發(fā)生局部破壞。 根據(jù)數(shù)值方法計(jì)算襯墊界面的剪切位移和剪應(yīng)力，提出界面真實(shí)發(fā)揮的剪切強(qiáng)度參數(shù)，并利

4、用此強(qiáng)度參數(shù)用極限平衡法分析襯墊界面的穩(wěn)定性，與傳統(tǒng)極限平衡法中填埋場(chǎng)基底采用峰值強(qiáng)度、背坡采用殘余強(qiáng)度得到的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明基底采用峰值強(qiáng)度、背坡采用殘余強(qiáng)度的取值方法用于分析填埋場(chǎng)的整體穩(wěn)定性是合理的。由于極限平衡分析得到的整體穩(wěn)定安全系數(shù)只能反映垃圾體沿襯墊界面的整體失穩(wěn)情況，不能評(píng)價(jià)填埋場(chǎng)襯墊界面的局部破壞。提出了填埋場(chǎng)的局部安全系數(shù)來評(píng)價(jià)襯墊界面的局部失穩(wěn)現(xiàn)象，計(jì)算得到的局部安全系數(shù)遠(yuǎn)低于整體穩(wěn)定安全系數(shù)。

5、 利用有限差分法分析填埋場(chǎng)底部存在雙層界面的失穩(wěn)破壞，研究垃圾體材料參數(shù)和填埋場(chǎng)幾何構(gòu)型參數(shù)對(duì)雙層界面剪應(yīng)力及剪切位移分布的影響。界面局部失穩(wěn)一般發(fā)生在剪切強(qiáng)度較小的界面上，但該界面的軟化并不會(huì)導(dǎo)致其他層界面的軟化。當(dāng)其中一層界面發(fā)生失穩(wěn)后，由于應(yīng)變軟化效應(yīng)，兩層界面的剪切位移發(fā)生較大的差別，而且剪應(yīng)力也不相同，剪應(yīng)力的差值將由兩層界面之間的土工膜等土工合成材料承擔(dān)，將會(huì)導(dǎo)致土工膜等材料由于受到較大拉力而發(fā)生破壞。 為了分析填