垃圾填埋場封頂系統(tǒng)滑移破壞機(jī)理研究

填埋場封頂系統(tǒng)滑移破壞是填埋場最主要的失穩(wěn)破壞模式之一，采用已有的邊坡穩(wěn)定分析理論無法解釋其失穩(wěn)機(jī)理，更無法進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目采用剪切面積保持不變的大型直剪儀，考慮封頂系統(tǒng)所處的應(yīng)力水平和外在環(huán)境，進(jìn)行封頂系統(tǒng)土工織物界面剪切試驗(yàn)，提出封頂系統(tǒng)土工織物界面的軟化變形機(jī)理。然后,將界面的軟化特征用塑性剪切位移來表示，建立考慮軟化特性的土工織物界面彈塑性本構(gòu)模型。造成封頂系統(tǒng)滑移破壞的因素很多，降雨是其中的一個(gè)重要因素，根據(jù)水量平衡原理，以擴(kuò)展的Dupuit假定為基礎(chǔ)，建立包含非穩(wěn)定流狀態(tài)下估算封頂系統(tǒng)飽和深度的計(jì)算模型，分析封頂系統(tǒng)最大飽和深度的變化規(guī)律。然后，考慮封頂系統(tǒng)的飽和水位和滑移界面的土--土工織物之間的粘聚力，提出了填埋場封頂系統(tǒng)穩(wěn)定性的計(jì)算方法，揭示填埋場封頂系統(tǒng)失穩(wěn)破壞機(jī)理；在實(shí)際工程中為了提高封頂系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通常會(huì)在封頂系統(tǒng)中鋪設(shè)土工格柵，分析土工格柵對(duì)封頂系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，提出可直接指導(dǎo)工程應(yīng)用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。最后，針對(duì)填埋場封頂系統(tǒng)中兩種不同的孔隙水壓力模式，考慮水位的變化和地震力的影響，提出填埋場封頂系統(tǒng)在地震荷載作用下的穩(wěn)定安全系數(shù)和屈服加速度計(jì)算公式，分析填埋場封頂系統(tǒng)動(dòng)力失穩(wěn)破壞機(jī)理；然后利用Newmark法分析地震作用下各種因素對(duì)填埋場封頂系統(tǒng)永久變形的影響。本項(xiàng)目的研究不僅是合理評(píng)價(jià)填埋場穩(wěn)定性和環(huán)境效應(yīng)的重要基礎(chǔ)，而且是合理設(shè)計(jì)填埋場的重要依據(jù)。同時(shí)，本項(xiàng)目將促進(jìn)人們對(duì)土工織物界面軟化機(jī)理的深入認(rèn)識(shí)，推動(dòng)界面本構(gòu)理論的發(fā)展和完善。 2100433B

填埋場封頂系統(tǒng)滑移破壞是填埋場最主要的失穩(wěn)破壞模式之一，采用已有的邊坡穩(wěn)定分析理論無法解釋其失穩(wěn)機(jī)理，更無法進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目采用剪切面積保持不變的大型直剪儀，考慮封頂系統(tǒng)所處的應(yīng)力水平和外在環(huán)境，進(jìn)行低應(yīng)力和干濕條件下封頂系統(tǒng)土工織物界面剪切試驗(yàn)，提出封頂系統(tǒng)土工織物界面的軟化變形機(jī)理。將損傷力學(xué)的基本理論引入界面本構(gòu)關(guān)系，建立低應(yīng)力條件下考慮軟化特性的土工織物界面彈塑性損傷本構(gòu)模型。模擬降雨或外部堆載作用下填埋場封頂系統(tǒng)土工織物界面剪應(yīng)力的重分布和剪切位移的變化規(guī)律，揭示填埋場封頂系統(tǒng)滑移破壞機(jī)理，提出可直接指導(dǎo)工程應(yīng)用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。本項(xiàng)目的研究不僅是合理評(píng)價(jià)填埋場穩(wěn)定性和環(huán)境效應(yīng)的重要基礎(chǔ)，而且是合理設(shè)計(jì)填埋場的重要依據(jù)。同時(shí)，本項(xiàng)目將促進(jìn)人們對(duì)土工織物界面軟化機(jī)理的深入認(rèn)識(shí)，推動(dòng)界面損傷本構(gòu)理論的發(fā)展和完善。

ET（Evapotranspiration，騰發(fā)）封頂是一種新型的填埋場封頂系統(tǒng)，其成本低、長期性能穩(wěn)定。目前對(duì)ET封頂工作機(jī)理的認(rèn)識(shí)還不夠深入，也沒有能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)其工作性能的數(shù)值模型。本項(xiàng)目結(jié)合模型試驗(yàn)和現(xiàn)場測滲試驗(yàn)，通過監(jiān)測封頂土層含水率、地表徑流量和透水量的變化，研究降雨和騰發(fā)長期作用下封頂內(nèi)的水分運(yùn)移規(guī)律，揭示ET封頂工作機(jī)理；結(jié)合能量原理和水氣二相流理論，建立同時(shí)考慮騰發(fā)作用和水氣耦合作用的性能評(píng)價(jià)數(shù)值模型，編制程序求解，并分別使用模型試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)值模型進(jìn)行校正和驗(yàn)證；通過ET封頂設(shè)計(jì)參數(shù)敏感性分析，研究各參數(shù)對(duì)其工作性能的影響規(guī)律，探討ET封頂在不同地區(qū)的適用性及相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)。本項(xiàng)目研究將為ET封頂在我國推廣使用提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)國內(nèi)眾多填埋場環(huán)境污染防治具有實(shí)際意義；同時(shí)，本項(xiàng)目對(duì)認(rèn)識(shí)ET封頂工作機(jī)理、發(fā)展實(shí)際騰發(fā)量計(jì)算方法與水氣二相流理論具有重要理論意義。

本項(xiàng)目通過自然氣象條件下的模型試驗(yàn)，監(jiān)測封頂土層含水率、地表徑流量和透水量的變化，研究降雨和騰發(fā)長期作用下封頂內(nèi)的水分運(yùn)移規(guī)律，揭示ET封頂工作機(jī)理；結(jié)合能量原理和水氣二相流理論，建立同時(shí)考慮騰發(fā)作用和水氣耦合作用的性能評(píng)價(jià)數(shù)值模型，編制程序求解，并使用模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)值模型進(jìn)行校正和驗(yàn)證；通過ET封頂設(shè)計(jì)參數(shù)敏感性分析，研究各參數(shù)對(duì)其工作性能的影響規(guī)律，探討ET封頂在不同地區(qū)的適用性及相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)。結(jié)合本項(xiàng)目共發(fā)表學(xué)術(shù)論文7篇，其中SCI或EI收錄7篇。 2100433B