卫生填埋降解试验研究及沉降机理分析

论文摘要

填埋场是采用卫生填埋法对城市固体废弃物(MSW)进行处置的场地，填埋场沉降对填埋场容量、自身稳定以及对周围环境影响是填埋场设计和施工十分关心的问题。本文运用相关的理论及采用合理的假定，对填埋场沉降进行了较为系统及深入地研究，得到一些有意义的结论。本文的主要研究工作包括： 1) 对现有填埋场沉降模型进行了分类及评述。从岩土力学传统计算角度认为填埋场压缩沉降应分为瞬时沉降、主压缩沉降及次压缩沉降三部分。从有机质降解机理出发，认为有机质降解沉降应从有机质质量降解规律和质量与体积损失关系两方面进行研究。并认为沉降计算中应考虑压缩与降解二者之间的作用。 2) 进行了一套较为系统地填埋场稳定过程室内模拟试验，试验包括常规试验及柱状沉降试验，其中常规试验包括比重、持水率、压缩性、蠕变性、渗透性及降解性能等基本性质；柱状沉降试验中通过自行研制的柱状沉降试验仪了进行了室内沉降试验，试验中对沉降、淋滤液及气体收集量进行长时间的观测。 3) 从柱状沉降试验结果得到了填埋场稳定过程中有机质质量降解规律应符合Richards模型的结论；从有机质降解机理一些试验成果出发，提出了新的有机质降解质容转化比关系式。 4) 对MSW的瞬时模量及主压缩指数在一些常见因素影响下的变化规律进行了研究，得到了一些有用的结论。 5) 以非饱和固结理论为基础，得到了填埋场主固结(压缩)计算控制方程，从理论上得出了填埋场主压缩完成需要得时间，通过对一般情况下填埋场计算表明，主压缩完成时间受渗透系数影响较大。 6) 结合Kelvin模型及填埋场沉降“有限应变”特点得到填埋场一维次压缩沉降计算模型，并根据室内试验边界条件特点对模型进行了修正；探讨了在室内力学试验中排除有机质降解对试验结果干扰的方法；并提出了在压缩沉降计算中应如何考虑降解软化影响的计算方法。

论文目录

• 前 言
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 现代卫生填埋场沉降研究意义
• 1.2.1 现代卫生填埋场简介
• 1.2.2 填埋场沉降造成的危害及研究意义
• 1.3 填埋场沉降研究现状
• 1.3.1 试验研究
• 1.3.2 理论研究
• 1.3.3 研究现状评述
• 1.4 研究目的及研究内容
• 1.4.1 本文的研究目的
• 1.4.2 本文的研究思路及研究内容
• 第二章 人工配料MSW室内试验研究
• 2.1 概述
• 2.2 MSW室内沉降试验
• 2.2.1 试验材料配比确定
• 2.2.2 试验材料性质试验
• 2.2.3 柱状沉降试验介绍
• 2.2.4 试验结果分析
• 2.3 课题组相关成果介绍
• 2.3.1 室内柱状沉降试验
• 2.3.2 纯有机质降解及沉降试验研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 填埋场有机质降解沉降计算模型研究
• 3.1 概述
• 3.2 有机质质量降解规律研究
• 3.2.1 淋滤液质量损失规律
• 3.2.2 气体质量损失规律
• 3.2.3 有机质质量降解规律研究
• 3.3 有机质降解质量损失与体积损失关系研究
• 3.3.1 基本假定
• 3.3.2 过程机理分析及关系式提出
• 3.3.3 关系式验证
• 3.3.4 结果机理分析
• 3.4 实例计算
• 3.4.1 室内试验有机质降解沉降计算
• 3.4.2 现场实例计算
• 3.5 本章小结
• 第四章 填埋场瞬时沉降与主压缩沉降试验及计算研究
• 4.1 概述
• 4.2 MSW瞬时模量与主压缩指数变化规律及机理分析
• 4.2.1 瞬时模量变化规律试验研究
• 4.2.2 主压缩指数规律试验研究
• 4.3 填埋场主压缩完成时间计算研究
• 4.3.1 引言
• 4.3.2 填埋场主压缩沉降完成时间计算研究
• 4.3.3 实例计算
• 4.4 本章小结
• 第五章 填埋场一维次压缩沉降计算方法研究
• 5.1 概述
• 5.2 填埋场一维次压缩沉降计算模型推导
• 5.2.1 基本假定
• 5.2.2 “有限应变”理论引入
• 5.2.3 本构模型选择
• 5.2.4 应力描述
• 5.2.5 模型推导
• 5.3 计算方法验证研究
• 5.3.1 本文室内柱状沉降试验计算验证
• 5.3.2 其他室内沉降试验计算实例
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 博士期间论文发表情况
• 参考文献