城市生活垃圾卫生填埋场防渗材料的力学性能研究

摘要

随着城市的发展,人口的增加,生活垃圾的产生量越来越大。填埋场以其巨大的垃圾容纳能力、简单的堆填技术以及廉价的处理成本逐渐成为主要的垃圾处理方式。在填埋场的建设中,耗资最大的是土建工程,土建工程的核心是防渗工程。填埋场的防渗工程主要分为两部分,水平防渗工程和垂直防渗工程。为了提高防渗效果,近几年来的填埋场设计均使用水平垂直相结合的防渗措施。填埋场水平防渗材料的应用是水平防渗工程的关键所在。目前,最为合适的水平防渗材料是高密度聚乙烯土工膜。高密度聚乙烯膜有良好的抗渗性和抗老化性,但是其抗刺破能力和拉伸强度不强。通过对高密度聚乙烯屈服及破坏过程的分析,发现,Griffith理论可以很好的解释高密度聚乙烯膜刺破阶段的破损,J积分可以解释填埋场不均匀沉降情况下高密度聚乙烯膜的破损过程。同时,这两种理论参数较少,便于计算。以某填埋场的设计为例,通过数值的方法模拟了填埋场建成后,高密度聚乙烯膜的变形发展,即：填埋场的底部区域,高密度聚乙烯膜整体位移,基本没有变形,填埋场的边坡区域,高密度聚乙烯膜有拉伸现象,可以在边坡区域预设多余的高密度聚乙烯土工膜来解决。塑性混凝土的配比设计是填埋场垂直防渗工程的关键所在。通过大量的配比实验,发现当水胶比大于1.4时,会出现严重的泌水现象；当水胶比小于0.8时,拌合物难以搅拌；当膨润土含量大于70%时,强度难以保证。拌合物的流动性随水胶比的增大而增大,随膨润土含量的增大而减小；强度随着龄期的增长而增大,随水胶比的增大而减小,随膨润土含量的增大而减小；渗透系数随水胶比的增大而增大,随膨润土含量的增大而减小。砂率、外加剂对混凝土的强度和渗透性影响不大。以某填埋场的设计为例,通过数值的方法模拟了用塑性混凝土作为防渗墙的渗流发展情况,并于粘土防渗墙作对比,得出塑性混凝土防渗墙具有优越性。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 城市生活垃圾的处理方法

1.2 填埋场的防渗系统

1.3 填埋场防渗系统材料的研究现状

1.4 本文研究内容

第二章 工程背景

2.1 填埋场的地质概况

2.2 填埋区平面布置与设计

2.2.1 平面布置设计原则

2.2.2 填埋区平面布置

2.3 填埋场的防渗工程设计

2.3.1 水平防渗工程

2.3.2 垂直防渗工程

2.4 本章小结

第三章 高密度聚乙烯的力学性质

3.1 高密度聚乙烯的屈服及破坏过程分析

3.2 高密度聚乙烯的微观强度理论

3.3 高密度聚乙烯的宏观强度理论

3.3.1 Griffith 理论

3.3.2 J 积分

3.3.3 Tensar 经验公式

3.4 本章小结

第四章 高密度聚乙烯在填埋场中的应用及其数值模拟

4.1 高密度聚乙烯的设计

4.2 高密度聚乙烯膜的破坏

4.3 高密度聚乙烯膜的施工

4.4 高密度聚乙烯膜的应用分析

4.5 本章小结

第五章 塑性混凝土的力学性质

5.1 试验设计

5.2 实验结果及分析

5.2.1 坍落度和扩展度

5.2.2 密度

5.2.3 抗压强度

5.2.4 渗透系数

5.2.5 对比实验

5.3 本章小结

第六章 塑性混凝土墙在填埋场中的应用及其数值模拟

6.1 填埋场的垂直防渗设计

6.2 塑性混凝土防渗墙的施工方法及比较

6.3 塑性混凝土墙的应用

6.4 本章小结

第七章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文