青菜沟建筑垃圾消纳场稳定性及综合治理研究

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随着我国城镇化水平的不断提高,城市建筑垃圾产量也快速增长。大量的建筑垃圾被简单填埋处理,这些巨量的建筑垃圾已经造成了诸多的区域地质环境问题,易于发生滑坡、泥石流等地质灾害,带来严重的安全隐患。基于此,论文依托“白鹿原青菜沟建筑垃圾消纳场地质灾害专项评估及环境恢复治理”工程实践,通过现场调查、原位试验、室内土工试验等分析了建筑垃圾消纳场的地质环境问题及堆体边坡变形破坏现状,并借助极限平衡法与数值分析法分析了建筑垃圾消纳场治理前后堆体边坡的安全稳定性。在此基础上,提出了建筑垃圾消纳场生态环境修复治理方案。论文取得如下主要成果:(1)通过工程地质测绘,分析了消纳场堆体边坡建筑垃圾组成成分、变形破坏特征,并借助卫片分析了消纳场堆填推进特征,建立了堆体边坡的地质结构模型。(2)现场动力触探试验表明,堆体边坡下部边坡密实性较差;双环渗透试验结果表明,消纳场堆体的渗透系数K值在10-2~10-1 cm/min之间,且渗透系数差异性较大;击实试验结果表明,建筑垃圾中的工程渣土的最大干密度为1.77g/cm~3,最优含水率为16.3%;室内大型剪切结果表明,堆体边坡的前缘坡体的坡体的粘聚力为6.5~46k Pa,内摩擦角为25.2~29.7°。(3)边坡稳定性计算结果显示,堆体边坡稳定系数为1.008,处于欠稳定状态。堆体边坡的潜在滑移面最大埋深约10.0m,对应的潜在滑体方量约4.0万m~3;同时,基于LS-RAPID三维滑坡运动模型对堆体边坡潜在滑动范围进行预测,滑移距离约15.0m。(4)堆体边坡坡型优化结果表明,选取单级坡比1:1.75(30°),坡高8.0m,平台宽度4.0m,且中部设置一宽8.0m大平台的设计方案,不仅可以保证堆体边坡的安全稳定性,又能增加约50万m~3的有效消纳方量。(5)基于室内一维土柱试验,验证了建筑垃圾再生集料构建毛细屏障层的可行性,且优先选取1~2mm废砼集料或2~5mm废砖集料,以代替天然砂石作为导水层填充材料。在此基础上,提出利用消纳场再生集料构建毛细屏障层的消纳场堆体边坡生态环境修复治理方案。不仅可消纳大量建筑垃圾,而且节省了传统防渗材料的购买运输费用,具有显著经济和环境效益。研究成果对青菜沟建筑垃圾消纳场的环境恢复治理工作提供重要依据。同时,为黄土沟壑区相似条件下的其他消纳场的环境恢复治理工作具有一定的借鉴价值。
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