压实机位置对垃圾填埋场边坡部土工膜受力的影响
摘要：为了评价垃圾填埋过程中土工膜端部产生的张拉力, 特别是压实机位置对边坡部土工膜受力的影响, 进行了模拟试验和数值分析。采用离心加载模拟试验, 得到了压实机位置与短纤维无纺布和土工膜端部张拉力的关系。试验结果表明: 伴随垃圾压缩短纤维无纺布和土工膜端部产生张拉力; 当边坡部上方有压实机行走时端部张拉力会增加, 压实机越接近边坡部土工膜端部张拉力越大, 而且端部张拉力的增量超过垃圾重量引起的张拉力。采用有限元算法对短纤维无纺布和土工膜端部张拉力进行了分析, 计算结果与试验结果基本一致。压实机位置对边坡部土工膜端部张拉力的影响比较大。
城市居民的生活垃圾、商业垃圾、市政维护和管理中产生的固体废物, 被收集后除部分被回收再利用和用作堆肥, 大部分直接填埋或被焚烧后进行填埋处理[ 1 ]。垃圾在堆放和填埋过程中由于发酵、雨水淋刷和地表水浸泡而产生渗滤液。渗滤液的成分复杂, 其中含有难以生物降解的芳香族化合物、邻苯二甲酸脂、酚类和苯胺类化合物等有害物质。垃圾焚烧灰中含有多种重金属、二恶英以及其他有害物质, 因降雨形成渗滤液。渗滤液对地下水会造成严重污染,主要表现在使地下水水质混浊, 有臭味, COD、三氮含量高, 油、酚污染严重, 大肠菌群超标等[ 2, 3 ]。地下和地表水体的污染, 会对周边地区的环境、经济发展和人民生活造成严重的影响。为了避免渗滤液污染土地和地下水, 在填埋场设计中需要考虑垂直和水平防渗处理, 而采用无纺布、土工膜或GCL 土工毯组成的防渗系统是防渗处理的常用方法[ 4～ 6 ]。但是,由于垃圾重量和压实机械碾压作用, 伴随着垃圾的压缩摩擦应力在防渗系统各层材料间传递使土工膜受拉。随着垃圾填埋高度的增加和压实机的行走碾压, 特别是压实机在边坡部上方行走时会引起土工膜端部张拉力变大并在土工膜中产生局部应力增大现象, 超过土工膜的设计应力或上端部固定重量而破坏, 使得防渗系统失去防渗作用导致渗滤液流入地下, 造成土地和地下水的污染。国内外对防渗系统各层间的摩擦特性试验研究较多[ 7～ 9 ] , 但对于土工膜端部受力分析的比较少[ 10～ 12 ] , 而关于压实机位置对土工膜受力影响的研究则更少。
本研究通过模拟试验获得压实机在边坡部上方行走位置与土工膜张拉力的关系, 并与数值计算结果进行比较。
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