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《南昌航空大学》 2010年
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基于邓肯—张模型的垃圾土强度特性及边坡稳定性研究

刘根保  
【摘要】:卫生填埋法是目前我国处理城市垃圾的主要方法之一。随着我国经济迅速增长和城市化水平进程加快,垃圾填埋场的规模逐年扩大,填埋场的库容量不断地增大,对垃圾填埋场的设计要求越来越高。由于对垃圾土的强度特性认识不足,国内外发生了不少垃圾填埋场边坡失稳现象,造成了极为严重的二次污染,给周边环境和居民带来了灾难性的后果。本文对城市垃圾土的强度特性进行了试验研究,通过有限元软件ABAQUS提供的用户材料子程序UMAT接口进行了Duncan-Chang本构模型的二次开发,并在垃圾土边坡稳定性分析中得到了应用。 本文考虑到有机物降解对垃圾土强度特性的影响,根据南昌市垃圾土的组分进行室内配制土样,然后放入自制降解反应器中降解,降解一段时间后将垃圾土样取出进行了三轴压缩试验。试验结果表明:随着有机物的降解,垃圾土的粘聚力逐渐减少,而摩擦角变化不大;垃圾土的应力—应变关系曲线与Duncan-Chang双曲线本构模型较为相似,并随着围压的增大,其切线模量不断增大;该试验得到了Duncan-Chang本构模型八个参数常量,为Duncan -Chang本构模型应用于垃圾土的三轴试验数值模拟和边坡稳定性分析提供了参考。 ABAQUS软件功能强大,具有良好的开发性。本文利用该软件提供的用户材料子程序UMAT接口进行了Duncan-Chang本构模型的二次开发,并且给出了Duncan-Chang本构模型二次开发的思路和方法,特别对固结压力的确定,加卸载的判断和初始应力场等关键问题做了说明,为同类模型的二次开发提供了借鉴。数值验证表明:在一定围压和变形范围内三轴试验数值模拟计算结果与试验数据较为一致,该Duncan -Chang模型子程序可以应用于垃圾土分析的工程实际。 本文应用有限元软件ABAQUS平台二次开发的Duncan-Chang本构模型的E-B模式对某均质垃圾土边坡进行了分析。计算结果表明:前坡上部分发生了较小的侧向位移,下部分发生了较大的侧向位移,并且侧向应变最大达到了7.76%,而极限平衡法是建立在静力平衡条件的基础上,计算的安全系数没有考虑变形的影响,而较大的变形可能会导致垃圾填埋场封盖系统破坏。因此,边坡侧向变形在垃圾土边坡分析过程中不容忽视。
【学位授予单位】:南昌航空大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU43

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【参考文献】
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