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均匀化理论是一套经过严格论证的数学理论,现在已大量应用在材料科学、生物医学、建筑工程学等领域中。均匀化理论的核心思想是找到能表征代表单元体的特性的等效量值,以清楚而准确地描述非均质材料的宏观物理特性。 目前,我国的垃圾处理方式以卫生填埋为主,含有大量污染物的垃圾渗滤液一旦进入到地下含水层中,将会严重污染地下水,并使有害物质进入食物链,最终给人类健康带来巨大威胁,而填埋场衬层的设计是隔离污染物的关键,所以合理地对衬层渗透进行分析是很有必要的。 本文在查阅了大量国内外相关文献,掌握了均匀化理论的基本原理和应用条件的基础上,扩展了其在地质工程方面的应用,主要做了以下几个方面的工作: (1)尝试把均匀化理论应用于解决垃圾填埋场衬层渗透率的问题。根据粘土中渗滤液的实际流动路径合理设计特征单元,基于单相流Darcy方程并借助均匀化理论,推导出了土层的单相渗流的渗透率方程。 (2)本文基于均匀化理论建立了垃圾填埋场衬层的垂向等效渗透率的有限元模型,模型由众多相同的胞元体有序叠加构成,每个胞元体由两部分组成,分别是可供流体通过的孔道和不透水基质部分。 (3)借助工程实例验证了采用均匀化方法以计算垃圾填埋场压实粘土衬层渗透率的可行性。鉴于填埋场的施工过程中回填的粘土需要过筛,然而筛子的网眼规格大相径庭,所以在验证均匀化理论用于垃圾填埋场的稳定渗流问题的可行性的基础上,进一步利用ANSYS软件建立模型计算,分析了垃圾填埋场回填粘土的块度对衬层渗透率的影响。 综上所述,本文提出了一种基于均匀化理论研究垃圾填埋场衬层垂向渗透率的方法,目的是提高渗透率计算的精度,降低计算的复杂性。并且研究了填埋场回填粘土的块度这个变量改变对衬层渗透率产生的影响,最后得出结论:为了降低填埋场的渗透率,应该对回填的粘土充分粉碎,并且过筛回填,去除块径较大的土块。