城市固體廢棄物變形及強度特性研究.pdf

1、填埋法是處理城市固體廢棄物 (MSW) 最經(jīng)濟(jì)有效的方法之一，MSW 的沉降變形和強度特性是填埋場運營中最關(guān)鍵的兩個問題。量化主要因素對 MSW 沉降變形規(guī)律及強度特性的影響對垃圾填埋場設(shè)計、運營、容量估算及填埋場穩(wěn)定分析具有非常重要的工程意義，研究MSW的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系進(jìn)而完善其本構(gòu)模型對建立MSW力學(xué)理論體系具有重要的理論意義。針對MSW組成的復(fù)雜性、填埋條件的差異性及可降解性等特殊性質(zhì)，本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金重點項目 (5053

2、8080)“城市垃圾填埋場固、液、氣相互作用及土力學(xué)機理”，通過大量的室內(nèi)長期變形、降解及靜力三軸試驗，系統(tǒng)地研究了 MSW 的沉降變形和強度特性。 借鑒傳統(tǒng)土工試驗原理、機械設(shè)計及環(huán)境科學(xué)等理論和技術(shù)，自主研制了具有測定豎向變形、氣體和滲濾液收集及滲濾液回灌、溫度控制、加載及豎向和水平調(diào)節(jié)裝置等功能的壓縮．降解儀。針對 MSW 壓縮變形室內(nèi)試驗的研究現(xiàn)狀及存在的問題，對 MSW室內(nèi)試驗方法進(jìn)行了探索性研究，采用分級加載的試驗

3、方法模擬 MSW 沉降變形及降解過程，考慮了應(yīng)力和生物降解對 MSW 沉降變形的耦合作用。試驗研究表明，本文的試驗設(shè)備及建議的試驗方法更適合模擬 MSW 的變形及降解過程。文中還采用該方法系統(tǒng)地研究了豎向荷載、降解條件、初始壓實程度及垃圾組成等關(guān)鍵因素對 MSW 沉降變形影響，通過MSW的沉降變形試驗，揭示了 MSW 的沉降變形機理。 采用靜力三軸試驗研究了 MSW 在加載—卸載—再加載條件下的變形特性，建議了一個MSW的雙線

4、性應(yīng)變硬化模型，該模型形式簡捷，程序易實現(xiàn)，參數(shù)完整、概念清楚，具有明確的物理意義，泊松比μ也可以簡化成常數(shù)。本文建議采用 R<,OI>(有機物與無機物含量的比值) 作為垃圾組成的分類指標(biāo)，不同的取值范圍采用不同的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系：R<,OI>較大時，采用雙線性應(yīng)變硬化模型，R<,OI>較小時，采用雙曲線模型。 在降解試驗的基礎(chǔ)上，建議了一個改進(jìn)的表征MSW生物降解程度的指標(biāo)，即采用將C/L (纖維素/木質(zhì)素) 用初始值歸一后的

5、相對變化量來表征MSW的生物降解程度。研究表明，改進(jìn)后的生物降解程度指標(biāo)與時間呈S形變化，并給出了生物降解程度指標(biāo)與時間關(guān)系的表達(dá)式。通過現(xiàn)有資料，驗證了本文建議的表征降解度指標(biāo)與時間關(guān)系式的有效性及優(yōu)越性。系統(tǒng)地研究了有機物與無機物的相對含量、有機物與纖維組分的相對含量及生物降解對MSW變形及強度特性的影響，并可通過模型參數(shù)很好地反映出來。研究降解對MSW變形及強度特性影響時排除了孔隙比的影響，在相同的初始孔隙比條件下進(jìn)行了不同降解程

6、度試樣的靜力三軸試驗，研究表明，MSW 的生物降解作用將增強填埋場的穩(wěn)定性。 垃圾填埋場中填埋體及場地本身的重新利用是填埋方法處理MSW可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題，因此，對陳垃圾生物降解及力學(xué)特性的研究具有非常重要的理論和現(xiàn)實意義。在室內(nèi)研究陳垃圾的力學(xué)特性，試樣獲取是一個棘手的問題。本文通過室內(nèi)降解試驗得到陳垃圾，并在三軸試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，提出采用模擬料來研究陳垃圾的力學(xué)特性，并給出了模擬料的配制原則及控制指標(biāo)。根據(jù)本文降解試驗得