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《天津大学》 2006年 博士论文
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降雨渗流作用下垃圾填埋场边坡稳定分析

刘晓立  
【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。


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