降雨渗流作用下垃圾填埋场边坡稳定分析

论文摘要

随着降雨入渗引起的城市卫生填埋场滑坡灾害的不断发生,垃圾填埋场边坡稳定问题得到越来越多的关注。能持续一定时间的暴雨造成的滑坡及其二次灾害所带来的经济损失、环境污染已成世界性问题。本文从降雨入渗条件下的垃圾边坡稳定分析入手,从不同方面、运用多种理论分析了华北地区某垃圾填埋场边坡在降雨渗流作用下的稳定,研究了降雨作用下垃圾边坡的稳定机理和破坏模式。1.对华北地区某填埋场垃圾体的组分、土工特性进行了室内实验和现场试验。总结了南北方城市垃圾的组分、土工特性的异同,并与北京市垃圾体的特点进行了对照。通过现场静力触探试验,得到垃圾土抗剪强度指标,经场地变异类型分析,垃圾填埋场场地属剧变型,变异性较大。天然密度、含水量、内摩擦角及内聚力均呈正态分布。2.基于极限平衡法的边坡稳定分析原理,在考虑降雨入渗对边坡稳定影响作用的前提下,编制了简单实用的TMC——Slope垃圾边坡稳定分析程序,并运用ACADS考题考核了本程序。在不考虑渗流力的作用、考虑渗流力的作用及降雨作用下雨水入渗2.0m所形成的暂态渗流对边坡的稳定影响三种情况中,计算了堆填高度、放坡系数对垃圾堆体安全系数的影响规律;对填埋场衬垫系统的稳定进行了计算,求得各衬垫层接触面之间的稳定安全系数,得出最薄弱的位置。3.基于饱和——非饱和渗流理论,建立了降雨入渗渗流作用下的垃圾填埋场的边坡稳定计算模型,并编制了弹塑性有限元程序。对降雨作用下的垃圾体边坡进行了渗流稳定分析。对重现期为100年、降雨24h后入渗的雨水在边坡处的顺态渗流场及暂态渗流场进行了分析。分析了不同降雨重现期情况下,垃圾边坡的坡降比、渗透系数、堆填高度对边坡的稳定性的影响。4.基于平均降雨量的概念,将降雨的随机性纳入填埋场边坡的可靠性及风险分析中,对不同重现期的降雨影响进行了量化计算和定性分析。研究了垃圾土体的参数c,φ的变异性、天然密度γ的变异性、边坡的坡降比、边坡加陡、边坡高度对可靠度指标的影响。边坡工程费用风险分析为边坡最优方案选择提供了投资风险的依据,并为盈利情况提供参考方案。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 垃圾及其产生的灾害
• 1.1.2 城市生活垃圾处置方法的国内外现状
• 1.1.3 城市垃圾填埋场理论和技术的研究现状
• 1.2 垃圾卫生填埋场的边坡稳定问题
• 1.3 垃圾边坡稳定的可靠性及风险分析
• 1.4 本文所作的主要工作
• 第二章 城市卫生填埋场垃圾土体工程性质 及试验研究
• 2.1 引言
• 2.2 垃圾土工程性质
• 2.2.1 城市垃圾组成
• 2.2.2 城市垃圾的重力密度
• 2.2.3 垃圾土的含水量
• 2.2.4 垃圾土的渗透性
• 2.2.5 垃圾土的强度及本构关系
• 2.3 垃圾土工程性质试验研究
• 2.3.1 垃圾土组分含量检测
• 2.3.2 垃圾土密度、含水量测定
• 2.3.3 垃圾土抗剪强度指标的测定
• 2.3.4 垃圾土工参数变异性研究
• 2.4 小结
• 第三章 基于极限平衡分析法的填埋场边坡稳定
• 3.1 引言
• 3.1.1 垃圾填埋处置的填埋模式
• 3.1.2 垃圾填埋场边坡破坏模式
• 3.2 现行的垃圾土坡稳定分析方法
• 3.2.1 瑞典园弧法
• 3.2.2 毕肖普法
• 3.3 降雨渗流作用对土坡稳定性的影响
• 3.3.1 引言
• 3.3.2 降雨渗流作用下的填埋场边坡稳定
• 3.3.3 TMC——Slope 边坡稳定程序
• 3.3.4 算例分析
• 3.4 填埋场边坡位置衬垫系统的稳定性
• 3.4.1 衬垫系统的组成及相关设计标准
• 3.4.2 边坡位置多层衬垫系统的稳定分析及计算
• 3.4.3 算例分析
• 3.5 小结
• 第四章 降雨作用下填埋场边坡稳定的非饱和渗流
• 4.1 引言
• 4.2 非饱和土边坡稳定理论分析
• 4.2.1 非饱和土流动定律
• 4.2.2 非饱和土强度理论
• 4.2.3 非饱和土渗透特性的实测和数值模拟
• 4.3 非饱和土边坡渗流模型
• 4.3.1 非饱和渗流的基本方程式
• 4.4 非饱和土边坡稳定的弹塑性有限元分析及边坡稳定计算理论
• 4.4.1 Mohr——Coulomb 准则的选取
• 4.4.2 边坡稳定有限元计算理论
• 4.5 实例分析
• 4.5.1 工程概况及计算参数
• 4.5.2 降雨方案的确定
• 4.5.3 边坡渗流瞬态分析
• 4.5.4 边坡稳定瞬态分析
• 4.6 小结
• 第五章 填埋场边坡可靠性分析方法及风险分析
• 5.1 引言
• 5.2 边坡稳定可靠性分析及风险分析
• 5.2.1 边坡可靠性分析的基本原理
• 5.2.2 边坡可靠性分析方法
• 5.2.3 垃圾堆体边坡风险分析
• 5.3 基于降雨渗流作用下的边坡可靠度计算及边坡风险分析
• 5.3.1 边坡工程渐进破坏计算模型的建立
• 5.3.2 渐进破坏概率计算
• 5.3.3 工程实例分析
• 5.4 结论
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 博士期间发表的论文、编写书目及科研项目
• 致谢