设垃圾坝填埋场的稳定性分析

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。本文介绍了填埋场的构造、类型、失稳模式及原因、稳定性主要影响因素和分析方法，研究了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，探讨了填埋场稳定性的变化规律，分析了垃圾坝和渗沥液对填埋场稳定性的影响。主要研究内容如下： ⑴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。 ⑵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。 ⑶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。 ⑷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。