城市垃圾填埋場(chǎng)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)與地震穩(wěn)定性分析方法研究.pdf

1、城市垃圾填埋場(chǎng)的地震穩(wěn)定性評(píng)價(jià)是環(huán)境巖土工程領(lǐng)域遇到的新問(wèn)題。鑒于目前對(duì)其地震變形機(jī)理缺乏深入的了解、工程設(shè)計(jì)中仍沿用傳統(tǒng)土力學(xué)邊坡穩(wěn)定分析方法的研究現(xiàn)狀，本文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(50538080)“城市垃圾填埋場(chǎng)固、液、氣相互作用及土力學(xué)機(jī)理”中的第4子題“垃圾填埋場(chǎng)動(dòng)力穩(wěn)定機(jī)理及分析方法”，利用振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)技術(shù)，在垃圾填埋場(chǎng)地震破壞機(jī)理分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行理論研究，嘗試建立適合城市垃圾填埋場(chǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的地震穩(wěn)定性分析方法。

2、 論文主要內(nèi)容如下： 1．針對(duì)城市垃圾填埋場(chǎng)的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)8個(gè)縮尺模型，進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比分析一系列的試驗(yàn)現(xiàn)象，揭示了地震作用下填埋場(chǎng)的幾個(gè)響應(yīng)規(guī)律： (1)沿填埋場(chǎng)底部襯墊層和頂部覆蓋層的接觸面發(fā)生較大相對(duì)滑移，是地震作用下現(xiàn)代城市垃圾填埋場(chǎng)的主要破壞模式，其中觀察到的覆蓋層破壞現(xiàn)象能夠印證Ling,H．I．提出的“雙滑楔體’’假定，垃圾堆體內(nèi)部不容易出現(xiàn)明顯的滑動(dòng)面； (2)填埋場(chǎng)防滲層的永久位

3、移與振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面的水平最大位移近似成比例； (3)填埋場(chǎng)襯墊層土工膜能夠減弱地震能量向上部結(jié)構(gòu)的傳遞，輸入地震動(dòng)的加速度峰值越大，減弱的效果越明顯。 2．對(duì)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中的模型填埋場(chǎng)進(jìn)行非線性數(shù)值模擬，目的是補(bǔ)充驗(yàn)證振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的主要結(jié)論，以及為驗(yàn)證本文第四、五章的填埋場(chǎng)地震穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法做準(zhǔn)備。 3．假定沿填埋場(chǎng)底部襯墊層的潛在滑動(dòng)體由三個(gè)剛性滑塊組成，對(duì)基礎(chǔ)具有一定坡角的填埋場(chǎng)進(jìn)行極限平衡分析，推導(dǎo)了襯墊層屈服加速

4、度系數(shù)的計(jì)算公式，采用非線性數(shù)值計(jì)算和振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)公式進(jìn)行了驗(yàn)證；在填埋場(chǎng)地震破壞機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，定義了填埋場(chǎng)覆蓋層和襯墊層的水平等效加速度(時(shí)程)HEA<,c>(t)和HEA<,d>(t)，通過(guò)二維非線性數(shù)值計(jì)算，說(shuō)明了以覆蓋層和襯墊層的最大水平等效加速度MHEA<,c>和MHEA<,d>代表地震在防滲層引起的荷載水平，評(píng)價(jià)填埋場(chǎng)的地震穩(wěn)定性具有客觀合理性；給出對(duì)填埋場(chǎng)防滲層的地震穩(wěn)定性進(jìn)行2D擬靜力分析的步驟。 4．對(duì)

5、具有摩擦型接觸面的NewMark雙滑塊系統(tǒng)進(jìn)行能量分析，建立NewMark雙滑塊模型的能量守恒方程，理論分析得到，諧振激勵(lì)下接觸面發(fā)生最大相對(duì)滑移量時(shí)對(duì)應(yīng)的能量系數(shù)e與(k<,y>/K<,a>)<'2>存在近似線性關(guān)系；利用這一關(guān)系對(duì)真實(shí)地震波作用下地震永久位移的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，給出了地震永久位移的簡(jiǎn)化計(jì)算公式；將簡(jiǎn)化計(jì)算公式與其它學(xué)者建議的計(jì)算公式進(jìn)行對(duì)比、以及算例表明，本文的公式計(jì)算結(jié)果合理、具有簡(jiǎn)單的形式、便于工程應(yīng)用。

6、 5．對(duì)具有典型幾何構(gòu)型的填埋場(chǎng)進(jìn)行二維分析，以考察填埋場(chǎng)的地震響應(yīng)特性，研究垃圾土初始剪切波速、填埋場(chǎng)高度、場(chǎng)地條件、輸入地震動(dòng)頻譜特性等參數(shù)對(duì)填埋場(chǎng)頂部加速度響應(yīng)的影響；作為本文研究成果的工程應(yīng)用實(shí)例，分別以最大水平等效加速度MHEA<,d>和MHEA<,c>代表填埋場(chǎng)基底襯墊層和覆蓋層的地震荷載水平，評(píng)價(jià)了填埋場(chǎng)的地震穩(wěn)定性；針對(duì)最危險(xiǎn)工況，采用本文建議的公式(5.29)和(5.30)，計(jì)算了地震作用下填埋場(chǎng)襯墊層和覆蓋層的永