垃圾填埋場沿底部襯墊界面失穩(wěn)破壞及土工膜拉力研究.pdf

1、為了防止填埋場中的滲濾液對地下水系統(tǒng)造成污染，目前主要采用復合襯墊系統(tǒng)進行防滲，雖然包含有土工織物和粘土層的復合襯墊系統(tǒng)能起到很好的防滲作用，但由于土工織物界面的剪切強度較低，剪切特性為應變軟化型，較低的剪切強度容易產生沿著界面的滑動，使得填埋場發(fā)生破壞，對周邊環(huán)境造成災難性危害。研究表明，填埋場整體或局部沿底部襯墊的滑動破壞是填埋場穩(wěn)定破壞的最主要形式之一。為了對已建填埋場進行正確的評價和對現代衛(wèi)生填埋場進行合理的設計，本文系統(tǒng)地研究

2、了填埋場沿底部襯墊界面的失穩(wěn)破壞，并提出了填埋場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變軟化本構模型，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，當界面上某點的剪切位移超過最大彈性剪切位移時，界面的剪應力是塑性剪切位移的函數。將提出的界面軟化本構模型架構在有限差分程序中，對填埋場單層襯墊系統(tǒng)的穩(wěn)定性及完整性進行研究，分析了垃圾體材料參數和填埋場坡度、高度等幾何構型參

3、數對襯墊界面剪應力及剪切位移分布的影響。研究表明，坡度是填埋場幾何構型中對襯墊界面穩(wěn)定性最重要的影響因素，提出了填埋場局部失穩(wěn)破壞存在臨界坡度的概念。當填埋場的前坡或背坡超過各自的臨界坡度時，襯墊界面的局部將會發(fā)生失穩(wěn)破壞，但填埋場并未沿襯墊界面發(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)定安全系數有可能導致襯墊系統(tǒng)發(fā)生局部破壞。 根據數值方法計算襯墊界面的剪切位移和剪應力，提出界面真實發(fā)揮的剪切強度參數，并利

4、用此強度參數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基底采用峰值強度、背坡采用殘余強度得到的計算結果進行對比，結果表明基底采用峰值強度、背坡采用殘余強度的取值方法用于分析填埋場的整體穩(wěn)定性是合理的。由于極限平衡分析得到的整體穩(wěn)定安全系數只能反映垃圾體沿襯墊界面的整體失穩(wěn)情況，不能評價填埋場襯墊界面的局部破壞。提出了填埋場的局部安全系數來評價襯墊界面的局部失穩(wěn)現象，計算得到的局部安全系數遠低于整體穩(wěn)定安全系數。

5、 利用有限差分法分析填埋場底部存在雙層界面的失穩(wěn)破壞，研究垃圾體材料參數和填埋場幾何構型參數對雙層界面剪應力及剪切位移分布的影響。界面局部失穩(wěn)一般發(fā)生在剪切強度較小的界面上，但該界面的軟化并不會導致其他層界面的軟化。當其中一層界面發(fā)生失穩(wěn)后，由于應變軟化效應，兩層界面的剪切位移發(fā)生較大的差別，而且剪應力也不相同，剪應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，將會導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