垃圾填埋場封頂系統(tǒng)滑移破壞機理研究中文摘要

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)機理，更無法進行合理設(shè)計。本項目采用剪切面積保持不變的大型直剪儀，考慮封頂系統(tǒng)所處的應力水平和外在環(huán)境，進行低應力和干濕條件下封頂系統(tǒng)土工織物界面剪切試驗，提出封頂系統(tǒng)土工織物界面的軟化變形機理。將損傷力學的基本理論引入界面本構(gòu)關(guān)系，建立低應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)滑移破壞機理，提出可直接指導工程應用的設(shè)計準則。本項目的研究不僅是合理評價填埋場穩(wěn)定性和環(huán)境效應的重要基礎(chǔ)，而且是合理設(shè)計填埋場的重要依據(jù)。同時，本項目將促進人們對土工織物界面軟化機理的深入認識，推動界面損傷本構(gòu)理論的發(fā)展和完善。

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)機理，更無法進行合理設(shè)計。本項目采用剪切面積保持不變的大型直剪儀，考慮封頂系統(tǒng)所處的應力水平和外在環(huán)境，進行封頂系統(tǒng)土工織物界面剪切試驗，提出封頂系統(tǒng)土工織物界面的軟化變形機理。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，降雨是其中的一個重要因素，根據(jù)水量平衡原理，以擴展的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)定性的計算方法，揭示填埋場封頂系統(tǒng)失穩(wěn)破壞機理；在實際工程中為了提高封頂系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通常會在封頂系統(tǒng)中鋪設(shè)土工格柵，分析土工格柵對封頂系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，提出可直接指導工程應用的設(shè)計準則。最后，針對填埋場封頂系統(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)和屈服加速度計算公式，分析填埋場封頂系統(tǒng)動力失穩(wěn)破壞機理；然后利用Newmark法分析地震作用下各種因素對填埋場封頂系統(tǒng)永久變形的影響。本項目的研究不僅是合理評價填埋場穩(wěn)定性和環(huán)境效應的重要基礎(chǔ)，而且是合理設(shè)計填埋場的重要依據(jù)。同時，本項目將促進人們對土工織物界面軟化機理的深入認識，推動界面本構(gòu)理論的發(fā)展和完善。 2100433B

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ET封頂工作機理的認識還不夠深入，也沒有能準確評價其工作性能的數(shù)值模型。本項目結(jié)合模型試驗和現(xiàn)場測滲試驗，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)的水分運移規(guī)律，揭示ET封頂工作機理；結(jié)合能量原理和水氣二相流理論，建立同時考慮騰發(fā)作用和水氣耦合作用的性能評價數(shù)值模型，編制程序求解，并分別使用模型試驗和現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)對數(shù)值模型進行校正和驗證；通過ET封頂設(shè)計參數(shù)敏感性分析，研究各參數(shù)對其工作性能的影響規(guī)律，探討ET封頂在不同地區(qū)的適用性及相應的設(shè)計參數(shù)。本項目研究將為ET封頂在我國推廣使用提供科學依據(jù)，對國內(nèi)眾多填埋場環(huán)境污染防治具有實際意義；同時，本項目對認識ET封頂工作機理、發(fā)展實際騰發(fā)量計算方法與水氣二相流理論具有重要理論意義。

本項目通過自然氣象條件下的模型試驗，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)的水分運移規(guī)律，揭示ET封頂工作機理；結(jié)合能量原理和水氣二相流理論，建立同時考慮騰發(fā)作用和水氣耦合作用的性能評價數(shù)值模型，編制程序求解，并使用模型試驗數(shù)據(jù)對數(shù)值模型進行校正和驗證；通過ET封頂設(shè)計參數(shù)敏感性分析，研究各參數(shù)對其工作性能的影響規(guī)律，探討ET封頂在不同地區(qū)的適用性及相應的設(shè)計參數(shù)。結(jié)合本項目共發(fā)表學術(shù)論文7篇，其中SCI或EI收錄7篇。 2100433B