填埋法是我国生活垃圾的主要处理手段,根据《“十四五”城镇生活垃圾分类和处理设施发展规划》,我国正处于填埋法向焚烧法转变的关键时期,随着人民生活水平的提高,生活垃圾日均清运量逐年递增,垃圾填埋场将提前达到设计库容,同时,垃圾焚烧厂建设周期较长,无法及时补足城市生活垃圾处理能力,现有垃圾填埋场的扩建工程迫在眉睫。垃圾填埋场通常采用增加垃圾坝坝高的方式进行竖向扩建,扩建工程受到场地空间的限制,常规的垃圾坝加高方法无法实施,有必要提出新的扩建方案。在此背景下,本文依托重庆某山谷型垃圾填埋场竖向扩建工程,结合理论分析、模型试验和数值模拟,开展桩基托梁挡墙在垃圾填埋场扩建工程中的应用研究。论文主要开展以下研究工作:①在归纳垃圾填埋场潜在失稳破坏模式的基础上,分析了山谷型垃圾填埋场竖向扩建工程边坡潜在失稳破坏模式,提出不同破坏模式下堆体边坡稳定性分析方法。针对采用桩基托梁挡墙加高垃圾坝的方案,提出考虑桩基嵌固合理起算位置的力学模型,采用弹性地基反力法建立桩基挠曲方程。提出用无量纲的N值描述桩基嵌固合理起算位置,N值为嵌固点深度与桩径的比值,垃圾坝坡度i、垃圾坝内摩擦角φ、垃圾坝黏聚力c、桩基弹性模量Ep是N值的影响因素。通过分析垃圾坝与周边桩基、岩石地基的刚度关系,提出需要对垃圾坝进行加固处理,以便充分发挥垃圾坝的约束作用。②以垃圾坝坡度、桩基抗弯刚度和是否考虑桩前垃圾坝约束作为变量,设计了4个缩尺模型,开展桩基托梁挡墙加高垃圾坝模型的推桩试验,研究桩基托梁挡墙受力变形特点。测量了桩基前后两侧应变,得到桩身弯矩分布图,通过分析弯矩分布形式,发现垃圾坝坡度越缓,最大弯矩点越高。通过分析垃圾坝段桩基前后土压力分布,得到水平荷载有2种不同传力路径,分别对应复合失稳破坏模式中滑面前缘出口不同的两种情况,垃圾坝坡度、桩基抗弯刚度会影响水平荷载在2种传力路径中分配的比重。基于挡墙顶部与底部水平位移的比值,评价了挡墙的位移模式。③针对垃圾坝约束作用、注浆对垃圾坝的加固作用,进行了垃圾坝填埋场扩建工程堆载过程的数值模拟。通过分析挡墙顶部与底部水平位移的比值的变化,研究堆载作用下,桩基托梁挡墙位移模式的变化。基于最大弯矩点位置的变化,得出由于注浆加固,垃圾坝与桩基、基岩之间刚度差距减小,对桩基约束作用变强,最大弯矩点从基岩顶面附近上移至垃圾坝内。通过分析注浆加固后垃圾坝与桩基的相互作用,得到在各级堆载作用下,桩前垃圾坝顶部会进入塑性状态。基于桩顶水平位移相等的概念,提出通过数值模拟手段建立桩基托梁挡墙的等效悬臂桩模型来确定桩基嵌固合理起算位置。采用灰色关联分析,得到桩基嵌固合理起算位置N值各影响因素的影响程度大小排序:垃圾坝坡度i、桩基弹性模量Ep、垃圾坝内摩擦角φ、垃圾坝黏聚力c。最后通过回归分析得到了 N值关于各影响因素的计算公式。④结合重庆某垃圾填埋场扩建工程实例,采用本文方法对边坡稳定性进行分析,考虑桩前垃圾坝约束对桩基内力变形进行计算,相比不考虑垃圾坝约束的计算方法,本文计算方法更合理,能够节省工程投资。