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设垃圾坝填埋场的稳定性分析

作　者: 吴晓杰
导　师: 王全凤
学　校: 华侨大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 卫生填埋场垃圾坝稳定分析统一模型组合破坏
分类号: TU413.62
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着经济高速发展,环境问题日益突出,现代卫生填埋场是目前处置生活垃圾的有效、安全和最终的方法,其稳定性是关系填埋场安全和经济的重要问题。本文全面介绍填埋场的构造、类型、失稳模式及原因、稳定性主要影响因素和分析方法;重点研究设垃圾坝填埋场沿衬垫系统的折线平移破坏,以及沿填埋体内部圆弧旋转与沿衬垫平移的组合破坏,建立分析模型,探讨填埋场稳定性的变化规律;详细分析垃圾坝和渗沥液对填埋场稳定性的影响。针对设垃圾坝填埋场,建立填埋场稳定性分析的平移破坏统一模型以及旋转和平移组合破坏模型。这二个模型都是将滑移体分为主动、中间和被动三个楔体,通过对各个楔体的极限平衡分析,建立方程计算填埋场稳定安全系数。统一模型用于分析沿填埋场侧壁、底部及垃圾坝背部和沿填埋场侧壁、底部及垃圾坝底部的两种平移破坏模式的稳定。为验证模型的合理性,分析安全系数平均值和真实值的最大相对误差以及楔体间安全系数和整体安全系数的关系,并通过与未设垃圾坝的和设垃圾坝但只考虑单一破坏模式的分析模型的计算结果的比较,说明统一模型的正确性、可行性与兼容性。该模型能考虑垃圾坝断面形状、垃圾坝背与垃圾体作用力方向、复合衬垫系统界面的粘聚力和摩擦角等因素对平移破坏的影响,还能用于不设垃圾坝填埋场的平移破坏分析。根据二种破坏模式的分析结果,还可对垃圾坝断面进行优化设计。填埋场渗沥液对稳定性影响极大,液面增高,安全系数显著减小。通过对设垃圾坝填埋场四种渗沥液分布情况下的稳定分析,得出当底部渗沥液面水平,侧壁渗沥液面平行于侧壁时,填埋场稳定性最差的结论。组合模型用于分析沿填埋体内部圆弧旋转与沿衬垫平移的组合破坏模式的稳定。通过最小安全系数的计算,确定组合破坏面位置。对于圆弧状的主动楔体,采用传统条分法。该模型能分析设垃圾坝填埋场可能发生的沿坝背或坝底滑移的组合破坏,也能分析不设垃圾坝填埋场的组合破坏。通过分析组合破坏安全系数的平均值和真实值的最大相对误差以及楔体间的和整体的安全系数的关系,并通过与单一的圆弧或平移破坏模式的计算值的比较,说明该模型的正确性和实用性。最后,基于本文建立的设垃圾坝填埋场的统一模型和组合模型,以杭州天子岭第二填埋场(设垃圾坝)和厦门东孚填埋场(不设垃圾坝)为例,进行不同工况的稳定分析。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-12
第一章绪论  12-24
  1.1 城市固体废弃物的填埋处理  12-13
  1.2 卫生填埋场的基本构造与类型  13-15
  1.3 卫生填埋场的稳定性问题  15-23
    1.3.1 卫生填埋场失稳模式及原因  15-17
    1.3.2 影响卫生填埋场稳定性的主要因素  17-21
    1.3.3 国内外研究概况和发展趋势  21-23
  1.4 本文研究的主要内容、技术路线和创新点  23-24
第二章卫生填埋场稳定性分析方法及垃圾坝的影响  24-31
  2.1 卫生填埋场稳定性分析方法  24-26
    2.1.1 填埋场平移破坏的分析方法  24-26
    2.1.2 填埋场转动破坏的分析方法  26
    2.1.3 填埋场组合破坏的分析方法  26
  2.2 垃圾坝及其对填埋场稳定性的影响  26-29
    2.2.1 垃圾坝的作用与设计  26-29
    2.2.2 垃圾坝对填埋场稳定性的影响  29
  2.3 本章小结  29-31
第三章设垃圾坝填埋场平移破坏的稳定性分析  31-49
  3.1 引言  31
  3.2 平移破坏统一模型的建立  31-38
    3.2.1 填埋体沿填埋场侧壁、底部及垃圾坝背部的滑动破坏  31-34
    3.2.2 填埋体沿填埋场侧壁、底部及垃圾坝底部的滑动破坏  34-35
    3.2.3 各楔体重量以及各界面粘结力的计算  35-36
    3.2.4 模型的建立  36-37
    3.2.5 安全系数的求解与分析  37-38
  3.3 垃圾坝的优化设计  38-39
  3.4 平移破坏稳定分析  39-43
    3.4.1 统一模型的应用  39-40
    3.4.2 安全系数平均值FSave 和真实值FStrue 的最大相对误差  40-41
    3.4.3 楔体界面安全系数FSV 与平均安全系数FSave 的比较  41-42
    3.4.4 统一模型的验证  42-43
  3.5 填埋场扩建对其稳定性的影响  43-46
    3.5.1 填埋场顶宽B 的影响  43-44
    3.5.2 填埋场填埋高度H1 的影响  44-45
    3.5.3 垃圾坝背处的垃圾填埋高度H2 的影响  45-46
  3.6 本章小结  46-49
第四章渗沥液对设垃圾坝填埋场稳定性的影响分析  49-68
  4.1 引言  49
  4.2 渗沥液的分布以及参数计算  49-59
    4.2.1 渗沥液面平行于填埋场地基和侧壁  49-52
    4.2.2 渗沥液面平行于填埋场地基  52-54
    4.2.3 底部渗沥液面水平，侧壁渗沥液面平行于侧壁  54-56
    4.2.4 渗沥液面水平  56-59
  4.3 渗沥液存在时的平移破坏统一模型  59-64
    4.3.1 填埋体沿填埋场侧壁、底部及垃圾坝背部的滑动破坏  59-62
    4.3.2 填埋体沿填埋场侧壁、底部及垃圾坝底部的滑动破坏  62-64
    4.3.3 安全系数的求解与分析  64
  4.4 渗沥液存在时的平移破坏稳定分析  64-67
    4.4.1 模型的应用  64-66
    4.4.2 模型的比较  66-67
  4.5 本章小结  67-68
第五章设垃圾坝填埋场的组合破坏稳定性分析  68-90
  5.1 引言  68
  5.2 几何参数以及土条重量的计算  68-72
    5.2.1 参数计算  68-70
    5.2.2 土条重量计算  70-71
    5.2.3 适用范围的界定  71-72
  5.3 组合破坏模型的建立  72-79
    5.3.1 填埋体沿填埋场内部、底部及垃圾坝背的组合破坏  72-75
    5.3.2 填埋体沿填埋场内部、底部及垃圾坝底的组合破坏  75-77
    5.3.3 各楔体重量的计算  77
    5.3.4 组合破坏统一模型的建立  77-78
    5.3.5 安全系数的求解与分析  78-79
  5.4 组合破坏稳定分析  79-82
    5.4.1 组合模型的应用  79-80
    5.4.2 安全系数平均值FSave 和真实值FStrue 的最大相对误差  80-81
    5.4.3 楔体界面安全系数FSV 与平均安全系数FSave 的比较  81
    5.4.4 组合模型的验证  81-82
  5.5 影响因素敏感性分析  82-88
    5.5.1 垃圾土性质的影响  83
    5.5.2 衬垫界面之间剪切性能的影响  83-84
    5.5.3 填埋场几何特征的影响  84-87
    5.5.4 敏感性分析结果汇总  87-88
  5.6 本章小结  88-90
第六章工程实例分析  90-99
  6.1 杭州天子岭第二填埋场稳定性分析  90-94
    6.1.1 概况  90-91
    6.1.2 平移安全系数随填埋高度的变化（不考虑渗沥液）  91-92
    6.1.3 平移安全系数随渗沥液面高度的变化  92
    6.1.4 组合破坏稳定性  92-93
    6.1.5 小结  93-94
  6.2 厦门东孚填埋场稳定性分析  94-99
    6.2.1 概况  94-95
    6.2.2 平移安全系数随填埋高度的变化（不考虑渗沥液）  95-96
    6.2.3 平移安全系数随渗沥液面高度的变化  96-97
    6.2.4 组合破坏稳定性  97
    6.2.5 小结  97-99
第七章结论与展望  99-101
  7.1 主要结论  99-100
  7.2 对进一步研究工作的展望  100-101
参考文献  101-105
致谢  105

设垃圾坝填埋场的稳定性分析

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