成都市生活垃圾土力学特性及本构模型研究

发布时间：2017-05-03 20:04

  本文关键词：成都市生活垃圾土力学特性及本构模型研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国工业化与城市化进程的加快,城市的生活垃圾急剧增多。这些垃圾不但污染环境,破坏城市景观,还传播疾病,威胁人类的健康和生命安全。因此,如何实现城市生活垃圾的减量化、资源化和无害化,有效控制其对环境的污染,实现社会、经济和环境的可持续发展,已成为我国城市化进程中迫切需要解决的一个重大课题。卫生填埋无需对生活垃圾进行预处理,同时可选择滩地、山谷、废坑、洼地、沟渠等非耕地作为场址,且填埋场经若干年后加以终场覆盖,场地可作多种用途,实现土地的再利用,已成为现代大中城市废弃物处置的首选方案。但建垃圾填埋场一般投资较大,一些大型填埋场的投资费用高达上亿元人民币。因此如何合理利用库容,充分了解垃圾土的基本力学特性和其应力应变关系就变得尤为重要。本文拟通过现场机械钻孔取样,对不同深度垃圾土样做了基本土工试验和三轴压缩试验并分析其分布规律,推导了考虑不同含水率的垃圾土本构关系,得出如下结论:(1)填埋场垃圾土天然密度在0.6~1.4之间,含水率约在43.5%~83.6%之间,比重变化幅度较大,在1.67~2.54之间,孔隙比试验测得最大孔隙比为4.39,最小为1.45,成分分析中有机物含量为43.13%,金属、陶瓷等无机物含量为28.91%,其中最多的是厨余含量24.44%,接下来是灰、土渣21.39%。原因是垃圾土成分中含有大量的塑料,玻璃和金属等物质,垃圾土较一般土体孔隙比和离散性较大,且分布不均匀,除了自身重力作用压实外,还受生物降解后垃圾孔隙重新排列等影响,造成了比重,天然含水率等有一定的线性关系,同时也表现出较大的离散性。(2)本文对三种不同深度垃圾土做三轴固结不排水和不固结不排水试验,得到该土样黏聚力和内摩擦角,其数值随着填埋深度的增加而增加,但变化不大。这是因为随着埋深的增加,垃圾土样生物降解更加充分,使得土体密实度更高,但相应的降解也会产生水分,使气体流动并降低垃圾土的密实度。(3)在邓肯-张双曲线函数公式的基础上,通过三轴试验数据拟合的方式,推导了考虑不同含水率影响的本构关系,并运用Matlab三维仿真软件对模型曲线和试验曲线进行了对比,发现该模型模拟曲线与试验曲线绝大部分能够较好的吻合,验证了其结构的合理性。为填埋场沉降变形的研究和库容设计等提供了实际的工程资料。
【关键词】：城市生活垃圾 力学特性 本构关系
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU43
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-27
• 1.1 问题的提出及研究意义9-10
• 1.2 城市生活垃圾的研究现状10-16
• 1.2.1 城市生活垃圾的基本概念10-11
• 1.2.2 城市生活垃圾的产量及组成成分11-15
• 1.2.3 城市生活垃圾的危害15-16
• 1.3 城市生活垃圾处理方法及现存的工程问题16-21
• 1.3.1 城市生活垃圾国内外处理方法16-19
• 1.3.2 城市生活垃圾填埋场现存的工程问题19-21
• 1.4 成都长安卫生填埋场简介21-24
• 1.5 城市生活垃圾力学特性及主要研究内容24-27
• 1.5.1 基本力学特性指标24-25
• 1.5.2 土工特性国内外研究现状25-26
• 1.5.3 主要研究内容26
• 1.5.4 主要研究思路26-27
• 2 城市生活垃圾室内土工参数取值方法27-39
• 2.1 概述27
• 2.2 现场取样及室内试验方法27-32
• 2.2.1 现场取样27-30
• 2.2.2 室内试验仪器与设备30-32
• 2.3 城市生活垃圾室内试验方法32-34
• 2.3.1 天然密度试验32-33
• 2.3.2 天然含水率试验33
• 2.3.3 比重试验33
• 2.3.4 孔隙比的计算方法33-34
• 2.3.5 成分含量试验34
• 2.4 试验结果分析34-38
• 2.4.1 天然密度试验的结果与分析34-35
• 2.4.2 天然含水率试验的结果与分析35-36
• 2.4.3 比重试验的结果与分析36
• 2.4.4 孔隙比试验的结果与分析36-37
• 2.4.5 成分含量试验的结果与分析37-38
• 2.5 本章小结38-39
• 3 三轴试验及结果分析39-53
• 3.1 土样重塑39-40
• 3.2 三轴试验简介40-44
• 3.3 不同深度下孔隙水压力结果分析44-46
• 3.4 不同深度下CU及UU试验结果分析46-52
• 3.5 本章小结52-53
• 4 填埋场垃圾土本构模型分析应用53-69
• 4.1 国内外本构关系及邓肯-张非线性弹性模型研究现状53-54
• 4.2 Duncan-Chang本构模型理论54-58
• 4.2.1 切线变形模量54-57
• 4.2.2 切线泊松比57
• 4.2.3 切线体积模量57-58
• 4.3 本构关系建立58-65
• 4.3.1 本构关系基本理论58-60
• 4.3.2 试验参数获取方法60-65
• 4.4 模型试验曲线对比65-68
• 4.4.1 二维曲线对比65-66
• 4.4.2 Matlab三维仿真软件模拟对比66-68
• 4.5 本章小结68-69
• 5 总结与展望69-72
• 5.1 总结69-70
• 5.2 展望70-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果76-77
• 致谢77-78

【参考文献】

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本文编号：343637