復合襯墊系統(tǒng)剪力傳遞、強度特性及安全控制.pdf

1、土工合成材料廣泛應用于城市固體廢棄物填埋場，主要包括有：土工織物，土工膜，土工復合膨潤土墊，土工復合排水網等。襯墊系統(tǒng)則是由以上土工合成材料與土體組成的具有封堵排功能的新型土工結構，其使用給填埋場設計和施工帶來了傳統(tǒng)方法所無法比擬的優(yōu)勢。由于復合襯墊系統(tǒng)各層材料拉伸特性及界面抗剪強度的差異造成襯墊系統(tǒng)內部剪力傳遞機理非常復雜，目前國內外研究者對斜坡上襯墊系統(tǒng)在垃圾體下滑力作用下各層拉伸變形性狀、各界面強度軟化程度以及真實滑動面位置等問題

2、的研究還不夠深入。因此，本文從以下三個方面進行了系統(tǒng)研究： 第一部分采用萬能試驗機對襯墊系統(tǒng)材料拉伸特性進行了研究，確定各種材料的拉伸強度及拉伸剛度； 第二部分采用直剪儀研究了襯墊系統(tǒng)內部典型界面的剪切特性，其中包括土工織物/土工膜界面，含土工復合排水網界面以及土工膜/土工復合膨潤土墊界面，為剪力傳遞機理提供各界面剪切強度隨相對位移發(fā)展的基本特性； 第三部分是復合襯墊系統(tǒng)剪力傳遞機理的研究，分析了各種關鍵因素，包

3、括端部是否錨固、界面強度特性(特別是界面強度的軟化)、土工合成材料的拉伸特性、界面排列次序等對剪力傳遞的影響，并通過復合襯墊系統(tǒng)大型斜坡模型試驗進行了驗證。最后對填埋場的穩(wěn)定進行了分析。取得了相應的研究成果： (1)土工合成材料各種不同材料之間拉伸性能相差甚遠。土工格柵的拉伸強度及拉伸剛度較大，而無紡土工織物拉伸強度及拉伸剛度較小。 (2)土工膜表面粗糙度是影響土工膜/土工織物界面強度的決定因素。粗糙土工膜與土工織物界面

4、峰值強度遠大于光滑土工膜與土工織物界面強度。 (3)加載速率與剪切作用影響土工膜/GCL界面膨潤土擠出的關鍵因素。膨潤土擠出嚴重影響土工膜/GCL界面的剪切強度。膨潤土擠出造成土工膜/GCL界面的峰值摩擦角降低3.5°，造成大位移摩擦角降低7.6°，導致土工膜/GCL界面的大位移摩擦角接近10°。 (4)襯墊系統(tǒng)的剪力傳遞遵循兩個原則：(1)初始以沿峰值強度最小界面破壞為原則；(2)界面?zhèn)鬟f的剪力不能大于其界面峰值強度。

5、 (5)本文研制的襯墊系統(tǒng)大型斜坡試驗裝置具有試樣尺寸大、正應力較大的特點，實現(xiàn)了較高正應力水平下襯墊系統(tǒng)界面穩(wěn)定性的研究。GT/GM單界面襯墊系統(tǒng)的實驗結果表明，當薄弱界面峰值強度大于外部剪力時，界面不會發(fā)揮出殘余強度，薄弱界面上覆材料在錨固端拉力非常?。欢斀缑娣逯祻姸刃∮谕獠考袅r，薄弱界面趨向于發(fā)展到殘余強度。GT/GM/GCL多界面襯墊系統(tǒng)的實驗結果顯示滑移并未產生于峰值強度最小的GM/GCL界面，而產生于強度較小的G

6、T/GM界面。 (6) MSW較大的壓縮特性是導致填埋場邊坡區(qū)襯墊系統(tǒng)易發(fā)揮其殘余強度的關鍵因素。另外，邊坡坡度，填埋高度也是影響邊坡區(qū)襯墊系統(tǒng)是否發(fā)揮其殘余強度的重要因素。隨邊坡坡度和填埋高度的增加，邊坡區(qū)襯墊系統(tǒng)內部界面更易發(fā)揮其殘余強度。MSW較大的壓縮特性、邊坡坡度及填埋高度對水平區(qū)襯墊系統(tǒng)內部界面強度的發(fā)揮影響較小，水平區(qū)界面一般都發(fā)揮出峰值強度。 (7)本文推薦多層襯墊系統(tǒng)強度參數(shù)的選擇方法為邊坡區(qū)采用峰值強

7、度最小界面的殘余強度而水平區(qū)采用峰值強度最小界面的峰值強度，該方法較真實地反映了填埋場實際的安全性能。 (8)滲濾液水位、水平區(qū)長度、填埋場高度、邊坡坡度及界面強度是影響填埋場沿底部產生整體滑移的五個關鍵因素。其中，滲濾液水位的升高將較大降低填埋場沿底部產生整體滑移的安全系數(shù)；而水平區(qū)長度的增加將較大地增加安全系數(shù)；隨填埋場高度的增加，安全系數(shù)減小。選擇界面強度較大的襯墊系統(tǒng)，控制好滲濾液水位，適當增加水平區(qū)長度，選擇合適的填埋