龄期影响下垃圾分层填埋体稳定性研究

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垃圾填埋体具有突出的高度非均质特质,其物理和力学参数会随着时间和空间的变化,呈现显著的变异性,关系填埋场安全和经济问题,因此研究龄期影响下垃圾分层填埋体稳定性具有理论必要性和实际价值。在阅读大量文献的基础上,掌握课题相关研究进展,统计整理分析多处填埋场龄期变化的影响,对其抗剪强度参数和组分变化进行规律性分析,并与江苏某填埋场的变化规律进行对比分析。在此基础上,考虑高密度聚乙烯(HDPE)土工膜的分层贡献,结合常规边坡稳定性分析方法,对垃圾分层填埋体进行稳定性分析。结合分析结果,获得如下主要结论:(1)垃圾土随填埋龄期的增加,组分占比发生显著变化,进而影响垃圾填埋体抗剪强度参数的变化,随填埋龄期的增长,粘聚力呈现二次函数减小趋势,内摩擦角呈现对数函数增长趋势。(2)填埋体滑移分析显示,填埋坡体水平位移多集中于坡体临空面附近,其水平位移值向靠近边坡中部呈现增大趋势,填埋坡体垂直位移中,沉降集中发生在填埋体顶部位置,而向上隆起主要集中在边坡,填埋体的整体滑移形式表现为多层级延伸的推移式滑坡。填埋龄期从11年增长到20年的过程中,填埋体的最大位移减小幅度达24%左右,填埋体底部的位移绝对值减小幅度达12%左右。填埋坡体水平方向和垂直方向有效应力均呈现沿深度方向逐渐增大趋势。(3)通过土-膜试验,发现在不同填埋龄期的垃圾土中,土-膜界面粘聚力具有总体下降的趋势,界面内摩擦角具有总体上升的趋势。由于土工膜粗糙度差异,柱点式HDPE土工膜有更高的界面抗剪强度。通过摩擦比可以发现,高填埋龄期的垃圾土与HDPE土工膜之间,接触面均匀能充分接触剪切,能充分发挥和体现界面摩擦效果。(4)HDPE土工膜作为中间覆盖的填埋体临界滑动面受干扰,沿膜体界面有一定滑移,使得临界滑动面在填埋体不同分层中发展,起到延缓上层滑移面的贯通,并阻断下方填埋体滑裂带的形成的作用,HDPE土工膜与垃圾土之间复杂的土-膜界面剪切均能减小潜在滑移面向填埋体内部的扩展。填埋龄期从11年增长到20年的过程中,HDPE土工膜覆盖的填埋体比粘土覆盖的填埋体整体稳定安全系数分别增大了28%(柱点)、30%(喷着)和18.5%(光面)。土工膜作为中间覆盖层能够很好地替代粘土覆盖,对填埋体整个填埋周期,起到很好的安全稳定作用。(5)结合江苏某平原型垃圾填埋场的扩建工程分析,揭示了HDPE土工膜中间覆盖层对坡体稳定分析的影响,验证了前述研究结论。
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