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上覆荷载作用下土工膜受力特性试验研究

刘继状  
【摘要】:铺设在垃圾填埋场边坡上的衬垫系统,当垃圾填埋压缩时,衬垫系统中各材料之间的界面产生相对位移,进而导致摩擦力的产生,使得衬垫系统中土工膜受力。土工膜受力过大会导致端部固定物破坏,或产生蠕变破坏,因此正确评价衬垫系统中土工膜的受力是衬垫系统设计的前提。目前,对于土工膜受力评价的研究比较少,现有的研究主要侧重于层间界面摩擦特性的试验研究,而对于土工膜端部受力的研究也只局限于模型试验。本文采用自己制作的拉拔试验装置,在对不同衬垫系统层间界面摩擦特性进行试验的基础上,通过模型试验和有限元分析,对土工膜受力特性进行评价,得到一些有益的结果。 本文以两种不同类型的土工膜作为研究的对象,采用最高填埋高度为1m,边坡比为1:1.5的模拟垃圾填埋场,对坡面上的土工膜进行受力特性的试验研究。通过自行设计拉拔试验装置获得材料之间的摩擦特性,为填埋压缩引起的土工膜端部张拉力的评价分析提供参数。 具体内容如下: (1)通过自己制作的拉拔试验装置,对4种衬垫系统:单独HDPE、HDPE+GT、单独EPDM、EPDM+GT,研究了不同界面条件下的各种界面摩擦特性,为后续理论评价提供了参数。 (2)采用最高填埋高度为1m,边坡比为1:1.5的模拟垃圾填埋场,对坡面上的土工膜进行了受力特性试验,获得了填埋高度分别为0.25m、0.50m、0.75m和1.0m时土工膜的张拉力。模拟试验表面,当填埋高度为1m,无无纺布覆盖时HDPE土工膜的最大张拉力为328N/m,EPDM土工膜的最大张拉力为46.4N/m, HDPE土工膜端部张拉力明显大于EPDM土工膜。 (3)采用极限平衡法和有限元分析法,对不同填埋高度下土工膜受力特性进行了评价,并且与模拟试验结果进行了比较。结果表明,极限平衡法的计算结果与试验结果有较大误差,而有限元计算结果与试验结果较为接近。相比于EPDM土工膜,刚度较大的HDPE土工膜的计算结果更接近于试验结果。 通过模拟试验和理论分析,得到了一些有益的结论,为工程的实际应用提供依据,同时有利于垃圾填埋场衬垫系统的设计。


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