基于单元分层法对城市垃圾填埋场沉降的研究

发布时间：2017-03-16 21:02

  本文关键词：基于单元分层法对城市垃圾填埋场沉降的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：根据中国城市环境卫生协会统计调查报告显示,近年来我国每年产生近10亿吨垃圾,中国的垃圾总量已跻身世界前三,且城市生活垃圾产生量在以年均5%-8%的高速递增。在目前的经济、技术条件下,垃圾填埋是处理城市垃圾的最主要和最有效的方法。然而垃圾填埋处理也存在一些不足,在填埋场正常运营的过程中和覆土封场以后都可能发生很多工程和环境安全问题,如堆体沉降变形量计算、沉降稳定所需时间测算、填埋场边坡稳定性分析、其他工程设备的损坏更新、渗滤液泄漏和有害气体外逸污染等等。目前,填埋场的沉降变形计算问题是研究者们普遍关注的研究课题之一。本文对填埋垃圾土体有机质降解规律的分析与研究,对处在城市垃圾填埋场稳定化进程五个不同稳定化阶段的垃圾土土性参数进行确定,在经典垃圾填埋场沉降计算模型的基础上,对填埋场进行分层处理,确定每个稳定化阶段的土性参数,该计算方法更符合填埋场的实际情况。并利用有限差分类数值模拟软件FLAC3D对垃圾填埋场的沉降进行数值模拟,在数值模拟计算中,每一层垃圾土体的参数也是随着计算时步的增加而改变的,根据填埋场垃圾的稳定化进程的划分确定单层垃圾土体的力学参数,实现了填埋场垃圾土体的沉降与时间和应力的双重函数关系。本文采用理论分析和数值模拟相结合的方法,通过利用单元分层法对城市垃圾填埋场沉降问题进行研究,得出以下结论:(1)对于一座垃圾填埋高度为60m的城市垃圾填埋场,其总沉降量可达到21.14m。其中垃圾分层填埋过程中垃圾填埋场场地地基的沉降量为4.91m,约占到填埋场总沉降的23%,填埋场封场后的沉降量为16.23m,大约为填埋场总变形沉降的77%,垃圾填埋场的沉降计算为大变形计算。(2)在垃圾填埋过程中,由于垃圾填埋土体的沉降主要由上层填埋垃圾的附加荷载引起,此阶段填埋场沉降量与填埋时间呈现线性相关,在填埋场封场之后,垃圾填埋场的沉降则主要由垃圾土中有机质的降解引起,填埋场沉降量与垃圾土体的稳定化进程存在较大的关联性。(3)垃圾填埋场不均匀沉降问题严重。城市垃圾填埋场地基的最大沉降量发生在场地中心处,与地基场地边缘的沉降量相差近3m,填埋场地基的不均匀沉降问题应当引起重视,因此在进行垃圾填埋场内部构筑物(如垃圾填埋体层间衬垫、废气收集系统、渗滤液收集与回灌系统和地基与四周防渗系统等)的设计与施工中,应进行垃圾体的沉降量和地基不均匀沉降的验算。
【关键词】：垃圾填埋场 单元分层法 沉降 数值模拟
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU433
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 本课题的研究背景及意义11-14
• 1.2.1 现代城市垃圾卫生填埋场简介11-13
• 1.2.2 研究垃圾填埋场沉降的目的和意义13-14
• 1.3 国内外城市垃圾填埋场沉降研究现状14-16
• 1.3.1 国内外研究现状14-15
• 1.3.2 国内外研究存在的问题及应对措施15-16
• 1.4 本文的主要研究内容16-18
• 2 垃圾填埋场沉降机理分析18-32
• 2.1 填埋场垃圾土体压缩性18
• 2.2 垃圾填埋场沉降理论和经典沉降模型18-21
• 2.2.1 Sowers模型19
• 2.2.2 ISPM模型19-20
• 2.2.3 Marques模型20
• 2.2.4 基于应力-应变的力学模型20-21
• 2.3 填埋场垃圾的降解及稳定化进程21-30
• 2.3.1 填埋垃圾微生物降解基本原理21-22
• 2.3.2 影响填埋场中垃圾降解的因素22-25
• 2.3.3 填埋场中垃圾降解的特性25-27
• 2.3.4 填埋场垃圾的降解及稳定化进程27-29
• 2.3.5 垃圾填埋场稳定化研究29-30
• 2.4 本章小结30-32
• 3 城市垃圾填埋场的沉降分析与计算32-49
• 3.1 填埋场场地地基沉降计算32-35
• 3.1.1 垃圾填埋场地基沉降概况32-33
• 3.1.2 填埋场地基沉降计算33-35
• 3.2 分层法对垃圾土体沉降的计算35-45
• 3.2.1 垃圾土的性质35-36
• 3.2.2 垃圾填埋土体本构关系分析与选择36-38
• 3.2.3 分层法填埋场垃圾土体沉降计算模型38-45
• 3.2.4 填埋垃圾土体沉降计算45
• 3.3 本章小结45-49
• 4 分层法对垃圾填埋场沉降进行数值模拟49-65
• 4.1 数值模拟软件FLAC3D介绍49-50
• 4.1.1 基本介绍49
• 4.1.2 基本特点49-50
• 4.1.3 模拟求解过程简述50
• 4.2 分层法对填埋场沉降数值模拟计算50-63
• 4.2.1 模拟计算基本假定与简化50
• 4.2.2 沉降计算几何模型建立50-51
• 4.2.3 分层确定垃圾土体沉降计算参数51-52
• 4.2.4 边界条件的确定52
• 4.2.5 模拟计算沉降变形52-63
• 4.2.6 计算结果分析63
• 4.3 经典模型分层法与数值模拟沉降分析结果分析63-65
• 5 结论与展望65-67
• 5.1 本文的主要内容和结论65-66
• 5.2 对下一步研究的展望66-67
• 参考文献67-69
• 攻读硕士期间发表学术论文情况69-70
• 致谢70

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本文编号：252307