垃圾填埋場沿底部襯墊界面失穩(wěn)破壞機理研究

垃圾填埋場沿底部襯墊界面的破壞是一種新型的邊坡失穩(wěn)破壞模式，采用已有的邊坡穩(wěn)定分析理論無法解釋其失穩(wěn)機理，更無法進行合理設計。本項目采用已自主研制成功的大型直剪儀，克服傳統(tǒng)直剪儀剪切面積不斷變化的缺點，進行界面剪切試驗，提出填埋場底部襯墊土工織物界面的軟化規(guī)律。將損傷力學的基本理論引入界面本構關系，建立考慮軟化特性的土工織物界面彈塑性損傷本構模型。模擬垃圾土的沉降變形引起界面剪應力的重分布和剪切位移的漸進增長，揭示底部襯墊存在單層或多層剪切破壞面時的失穩(wěn)破壞機理，提出可直接指導工程應用的設計準則。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，而且是合理設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，推動界面漸進累積破壞理論的發(fā)展和完善。 2100433B

土工膜(GM)、土工復合膨潤土墊(GCL)和土壤襯墊(AL)組成的三層襯墊系統(tǒng)結構已廣泛應用于垃圾填埋場的防滲。為了預測和評價該復合襯墊(GM/GCL/AL)的防污性能，建立了有機污染物在GM/GCL/AL中的一維擴散模型。

模型不僅考慮了有機污染物在土工膜及其周圍介質之間的分配作用并考慮了GCL和AL界面污染物濃度和通量的連續(xù)，而且還考慮了有機物自身的降解 。

在此基礎上利用拉氏變換得到了無量綱形式的解析解。結果表明襯墊系統(tǒng)的防污性能對AL相關性質的改變較GM和GCL相關性質的改變更為敏感。AL厚度增大5倍可使100年時的底部污染物濃度減少2.7個數(shù)量級并可使100年時的底部污染物通量減少2.2個數(shù)量級。當污染物在AL層的半衰期從100年減少到10年時,100年時襯墊底部的濃度和通量可分別減少3.75和1.5倍。

通過對PTFE纖維/芳綸纖維混合編織襯墊分別進行稀土處理和丙酮處理，研究了在傾斜擺動條件下襯墊改性對自潤滑關節(jié)軸承摩擦學性能的影響，并用掃描電子顯微鏡(SEM)以及三維形貌儀分析了襯墊磨損表面微觀形貌 。

研究結果表明：與未經(jīng)改性處理襯墊的軸承相比，經(jīng)稀土處理和丙酮處理后自潤滑關節(jié)軸承減磨耐磨性能均得到提高，其中在高擺頻工況下，襯墊經(jīng)稀土處理后自潤滑關節(jié)軸承減摩耐磨性能得到更大程度的提高；稀土處理軸承襯墊僅出現(xiàn)輕微黏著磨損，這是由于稀土處理過程增強了襯墊層的自潤滑功能。

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關系，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，而且是合理設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，推動界面損傷本構理論的發(fā)展和完善。

基于工業(yè)使用、化學接觸和物理參數(shù)，襯墊有許多不同的設計：

襯墊板狀襯墊

當一片材料具有“沖壓”的襯墊形狀時，它是板狀襯墊。 在以前，材料常用壓縮石棉，但是現(xiàn)多使用的多是像石墨這樣的纖維材料。 這些襯墊可以根據(jù)所用材料的惰性來滿足不同的化學要求。 非石棉襯墊片是耐用的，具有多種性能，而且很厚。 材料可以是礦物、碳或腈合成橡膠。 使用板狀襯墊可以應用在包括酸、腐蝕性化學品、蒸汽或輕度苛性堿。 在安裝襯墊時，彈性和良好的恢復空間可以防止襯墊的破損。

襯墊固體材料襯墊

固體材料通常是使用金屬材料，它們的生產(chǎn)成本很低。但這些襯墊通常有更高的質量控制水平，通?？梢猿惺芨叩臏囟群蛪毫?。關鍵的缺點是，為了與法蘭頭部平齊，防止?jié)B漏，必須對固體金屬進行大壓縮。材料的選擇比較困難，因為主要使用金屬，會面臨過程污染和氧化的風險。另一個不利因素是，使用的金屬必須比法蘭柔軟。

襯墊螺旋纏繞襯墊

螺旋纏繞襯墊包括金屬和填充材料的混合物 。一般來說，襯墊有一個金屬(通常是碳豐富的或不銹鋼的)向外纏繞在一個圓形的螺旋(其他形狀是可能的)上，填充材料(通常是一個柔軟的石墨)以同樣的方式纏繞，但從相反的一面開始。這形成了填充和金屬的交替層。這些墊圈的填充材料充當密封元件，金屬提供結構支撐。

這些在大多數(shù)應用中已經(jīng)被證明是可靠的，并且比固體襯墊有更低的夾緊力，盡管成本更高。

襯墊雙套襯墊

雙套襯墊是填充材料和金屬材料的另一種組合。在這個應用程序中，一個與“C”類似的管子由金屬制成的，另外一個也同樣被制成“C”，使管子交匯處最厚。填料被塞入殼體和工件之間。當使用時，由于有較大的金屬量，在接觸的兩個尖端(由于殼體/片的相互作用)，這兩個地方承擔了密封過程的負擔。由于所需要的是一個外殼和一個部件，這些襯墊可以由幾乎任何可以制成薄片的材料制成，然后可以塞入一個填充劑。

襯墊壓實襯墊

壓實襯墊象O形圈與X形圈一樣，安裝在矩形溝槽里，使O形圈斷面具有較大的壓縮余量，在襯墊與密封面之間產(chǎn)生大的接觸應力，就是靠此應力起密封作用的襯墊，其分類有O形圈、五棱密封圈、X形圈等。

襯墊壓蓋密封墊

壓蓋密封墊即通常說的填塞式襯墊，主要用于回轉軸的密封。填塞在泵及壓縮機等的軸所貫通部位的填料箱內(nèi)，達 到防止泄漏的作用，在這種填料中斷面形狀有正方形、圓形、梯形、平形四邊形或圓形的，作成圓圈形、螺旋狀或繩狀纏繞在軸的周圍，順次填塞并用壓蓋緊固使用。 壓蓋密封可用各種材料組合成各種形態(tài)的，其種類非常多，大致分類時有編織填料、層狀成形填料、 金屬填料等。編織填料是將作為素材的捻線用編織方法構成，有八字形編織、袋狀編織、格子編織等 。