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《兰州大学》 2011年
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城市固体废弃物大型单剪试验研究

原鹏博  
【摘要】:随着社会经济的发展和城市化水平的提高,我国的城市固体废弃物产量急剧增加。因此,如何环保、安全、高效地处理城市固体废弃物将是我国面临的严峻挑战。卫生填埋法是世界通行的也是我国最主要的城市固体废弃物处置手段。今后20年,中国会修建越来越多的卫生填埋场,并且在原有的填埋场基础上进行改扩建,以满足需要。由于对城市固体废弃物的静动力学特性认识不清,近年来世界各地相继发生了多起填埋场失稳和功能破坏事件。因此,为了给新建或改扩建填埋场提供合理的设计参数和评价现有填埋场的稳定性和完整性以及填埋场封闭后的利用,有必要对城市固体废弃物静动力学特性进行系统研究。本文依托美国科学基金会研究项目《城市固体废弃物静动力学特性评价》,利用亚利桑那州立大学大型单剪设备对美国加州Tri-Cities填埋场固体废弃物进行了一系列室内试验。 根据Tri-Cities填埋场现场钻探试验资料,将城市固体废弃物分为20mmm类土物质含量和20mm的纤维物质两类,并配制了20mm类土物质含量(按重量)分别为100%、65%、35%的三类不同组分的城市固体废弃物试样,使用四种不同的击实模式,系统研究了组分和击实对城市固体废弃物静动力学特性的影响。压缩固结试验结果表明,随着20mm类土物质含量和击实能量的增加,试样的初始容重亦随之增大,压缩性减弱。 利用Tekscan压力传感器研究了城市固体废弃物静止侧压力系数,试验结果表明,静止侧压力系数随着20rmm纤维物质含量增加而减小,受组分和应力历史的影响。对于100%、65%、35%而言,其值分别为0.48、0.35、0.23。修正的Mayne-Kulhawy经验模型可以很好的解释试验数据。 利用自行设计搭建的Geophone系统测试了不同组分和不同击实条件下城市固体废弃物的剪切波速,并计算了最大动剪切模量,试验结果表明,剪切波速和最大动剪切模量均随容重的增大而增大。动单剪试验结果表明,固体废弃物的动剪切模量,归一化动剪切模量均随着剪应变的增大而衰减。废弃物的阻尼比随着剪应变的增大而增大。随着废弃物试样中20mm物质含量百分比增大,废弃物的归一化动剪切模量曲线向右偏移,衰减程度随着20mm物质含量百分比相应减弱。随着废弃物试样中20mmm物质含量百分比增大,废弃物的阻尼比增大,阻尼比曲线向上移动。 单调剪切试验结果表明,城市固体废弃物应力-应变曲线表现出应变硬化特性,对于同一种固体废弃物组分,击实能量越大,容重越大,剪切强度越高,对于同一击实模式,剪切强度随着20mmm类土物质含量增大而增大。随着垂直应力和剪切速率的增大,剪切强度亦随着增大。20mm纤维物质取向效应试验结果表明,当20mmm纤维物质与剪切面夹角为60°时,剪切强度最大,取向效应最显著。基于试验和数值反分析结果,本次试验得到的城市固体废弃物剪切强度参数为:粘聚力为9-14kPa,摩擦角为36-54°。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X705

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