温度和填埋高度引起的垃圾填埋场边坡部土工膜张拉力评价

基于垃圾填埋场边坡部衬垫系统各材料之间的界面摩擦特性,提出了温度和垃圾填埋引起的土工膜端部张拉力的评价方法。以短纤维无纺布、HDPE土工膜组成衬垫系统,进行了不同填土高度下土工膜端部张拉力室外试验。试验结果表明：当填埋高度较小时,作用在HDPE土工膜端部的张拉力主要为温度应力;温差越大,土工膜端部的张拉力越大;随着填埋高度的增加,填埋引起的HDPE土工膜端部张拉力增大。运用提出的评价方法对温度和垃圾高度引起的土工膜端部张拉力进行了评价,并与试验结果进行了对比,评价温度应力时,考虑界面摩擦作用的土工膜张拉力计算结果与实测结果基本一致。     

考虑界面软化特性的垃圾填埋场斜坡上土工膜内力分析

为分析垃圾填埋场斜坡上防渗系统中的土工膜在上覆垃圾堆体重力作用下产生的拉应力,考虑土工膜-黏土界面的应变软化特性,通过建立土工膜受力的平衡方程获得了土工膜拉应力的解析解。与传统方法相比,该方法可分析土工膜-黏土界面不同位置所处的3种应力状态：弹性状态、软化状态及残余状态,从而使得垃圾填埋场斜坡上土工膜的受力分析更为合理。参数分析显示,当软化阶段的强度损失及残余位移与峰值位移的差值较小时,土工膜-黏土界面的峰值强度对土工膜最大拉应力的影响较小,而其残余强度是主要控制因素;而当土工膜-黏土界面的软化特征较明显时,则峰值强度和残余位移的影响也更为明显。另外,土工膜上覆堆体高度、斜坡坡度及土工膜锚固长度对土工膜拉应力也有较大影响。     

垃圾填埋场地特征及其工程地质问题分析

以徐州某垃圾填埋场工程为例,以勘察工作成果为基础,对区域稳定性、地震效应等方面进行了探讨。重点研究和评价了水文地质条件,分析了垃圾填埋场建设所涉及的主要工程地质问题。研究结果表明:本场地的变形特性、边坡稳定性等满足填埋场使用要求,不会出现承压水突涌现象,填埋场的修建不会对地下水产生不良影响,场地作为垃圾填埋场的建筑场地是适宜的。      

卫生填埋场复合边坡地震稳定性和永久变形分析

采用非连续变形分析方法,对卫生填埋场复合型边坡的地震稳定性和永久变形进行了详细地计算分析,探讨了边坡倾角、土与土工膜之间的摩擦系数、边坡的长度、覆盖土层的厚度以及地震加速度对边坡的稳定性和永久变形的影响。由边坡的破坏形式,讨论了复合型边坡的破坏机理,指出了文献[1]给出的计算公式的适用条件以及局限性,为卫生填埋场复合型衬垫层的稳定设计提供参考。     

土工膜与土界面剪切特性细观研究

填埋场衬垫系统中,土与土工膜界面剪切强度较低,易造成失稳破坏。目前国内外学者主要采用室内试验对土与土工膜界面的宏观剪切特性进行研究,而对界面剪切特性的细观研究较少。为了从细观角度研究土与土工膜界面的剪切特性,本文采用EsyS-particle程序对土工膜与土界面直剪试验进行了离散元数值模拟分析。采用摩擦接触模型模拟砂土;采用黏结模型颗粒模拟土工膜,通过紧密排列土工膜颗粒以模拟土工膜的光滑表面。通过室内拟合试验,选取和校准材料的细观参数。分析结果表明,离散元模型能较好的模拟界面应力-应变关系;剪切带的厚度约为两倍平均土颗粒直径;剪切带中的土颗粒发生较大位移,孔隙比增大,而剪切带之外的土颗粒位移和孔隙比变化较小;随着剪切位移的增加,颗粒间接触力逐渐向左端集中,力链方向由垂直逐渐倾斜。     

填埋场封场覆盖系统稳定性统一分析模型构建及应用研究

为探讨不同界面形式下有限长与无限长填埋场边坡封顶覆盖系统稳定特性,通过模型试验确定了不同边坡长度下界面分别为土工膜和三维网时封场覆盖系统的破坏模式与失稳坡度。基于试验结果建立了覆盖系统的许可破坏模式及其速度场,利用极限分析上限法建立了考虑界面强弱特性以及坡长有限与无限形式的覆盖系统稳定性统一分析模型,并利用模型试验结果对该理论进行验证。运用文中提出的理论模型对新型环保的垃圾填埋场封场覆盖生态污泥腾发覆盖技术（EST）中防护基材稳定性进行定量分析。研究结果表明：覆盖层失稳时,滑移面分为上、下两段,上段为平行于坡面的直线,下段为位于覆盖层内部近似为与坡面成一定夹角的直线;减小边坡长度能使覆盖系统稳定特性提高,但减小覆盖层厚度对覆盖系统稳定的增减影响与界面强弱形式有关;覆盖系统稳定特性主要由界面抗剪强度控制,增加基材强度并不能大幅度提升覆盖系统稳定特性,且增加界面黏聚力对覆盖系统稳定贡献明显优于增加界面摩擦系数。     

宽级配砾石土作为GCLs/GM防渗垫保护层的可行性研究

鉴于西北地区干-湿与冻-融交替循环的气候特征、砾质土料储存量丰富以及土工织物膨润土垫(GCLs)防渗新技术在国内外已逐步得到推广应用,提出了宽级配砾质土料、土工织物粘土垫层(GCLs)和土工膜(GM)组合作为垃圾填埋场防渗系统的构想。通过对宽级配砾质土料的室内试验数据和国内外有关文献资料的分析研究表明,以GCLs/GM作为隔渗层,以宽级配砾质土代替粘土作为隔渗层的保护层所构成的复合防渗系统,能有效抵御干-湿与冻-融交替循环作用的影响,显著提高垃圾填埋场长期防渗能力和整体稳定性。对于处在西北地区特殊环境中的垃圾填埋场而言,文中所建议的复合防渗系统设置方法,可能是一种值得期待的垃圾填埋场防渗型式。     

垃圾填埋场衬垫系统穿刺性能评价

垃圾中含有铁、玻璃和陶瓷等尖锐物,在荷载作用下极有可能使衬垫系统发生破坏,导致渗滤液流入地下污染周边环境,如何正确评价衬垫系统的穿刺性能很重要。考虑材料的抗拉强度、厚度以及穿刺棒的直径提出了衬垫系统穿刺力的评价公式,并与试验结果进行了比较。结果表明,单层土工膜的抗穿刺力试验结果与评价值比较吻合,但由土工膜与无纺布组成的衬垫系统抗穿刺力的试验值与评价结果有一定偏差;土工膜与无纺布一起使用能大幅度提高衬垫系统的抗穿刺能力,因此土工膜上应铺设无纺布有利于保护衬垫系统;土工膜的抗拉强度越大,抗穿刺能力越强;基础的存在能在一定程度上提高衬垫系统的抗穿刺性能。所得结果对垃圾填埋场衬垫系统的设计具有一定的指导意义     

城市垃圾填埋场振动台试验的数值模拟研究

对填埋场振动台模型试验进行非线性数值分析,并与试验结果相互补充、印证,进一步考察填埋场的地震响应规律。研究表明,特殊的夹层结构形式导致水平地震作用下城市垃圾填埋场存在两个主要的响应频率,在这两个主要频率附近模型顶部取得峰值加速度响应;不考虑其他因素的影响,填埋场防渗层的地震永久位移与输入地震动的水平位移振幅近似呈正比关系;坡比是影响填埋场覆盖层和衬垫层永久位移最主要的因素。     

应用点安全系数分析基坑边坡三维稳定性

复杂基坑边坡具有明显的三维效应,目前计算方法尚不便准确计算其三维稳定性,不便于确定其空间失稳范围。在三维数值计算结果的基础上,选用Bezier双三次曲面对通过节点的位移等值面进行拟合,以位移等值面作为基坑边坡局部破坏面,据此计算出垂直破坏面的正应力和滑动方向的剪应力,提出新的点安全系数定义为该点抗剪强度与滑动方向上剪应力的比值,整体安全系数为等值面上点安全系数对面积的加权平均值。分析了某师范大学基坑边坡的稳定性,结果表明,点安全系数在剖面分布上呈中部小,内、外高的分布特征,小于1.06的区域从坡脚延伸至坡顶,揭示了滑动面的位置,最危险滑动面为15 mm的位移等值面。通过与刚体极限平衡法比较,验证了特定剖面上二者计算结果的一致性     

土工合成材料界面摩擦特性的室内剪切试验研究

采用自行研制的直剪仪和斜板仪研究了3种粗糙程度的HDPE（高密度聚乙烯）膜分别与砂土、土工布及土工复合材料之间的界面摩擦特性,进行了高垂直应力的直剪试验和低垂直应力下的斜板试验。通过对试验数据进行分析比较,认识了一些HDPE膜界面摩擦特性的变化规律及其影响因素,并对直剪试验结果与斜板试验结果之间的差异进行了初步的研究。     

A general approach to the modelling of contaminant transport through composite landfill liners with intact or leaking geomembranes

Finite‐element models of contaminant transport through composite landfill liners require highly refined meshes around the interface between the geomembrane and the clay layer, especially if leakage through holes in the geomembrane is considered. In addition, no general formulation for transport through leaking geomembranes can be found in the literature. The paper develops a general approach to time‐dependent contaminant migration through composite liners with intact or leaking geomembranes. Equations are derived for various combinations of system conditions including Dirichlet and Neumann boundary conditions in the waste, constant mass of contaminants in the waste, steady state or transient transport in the geomembrane, and steady state or transient seepage velocities in the mineral liner. The effect of the geomembrane on transport in the soil is converted into an equivalent boundary condition applicable at the top of the clay layer. Hence, only the media underlying the top geomembrane are explicitly represented in the numerical model, yielding a computationally efficient algorithm. The new formulation is validated in conjunction with finite‐layer, finite‐element and boundary‐element methods, by comparing its predictions to those of more conventional approaches which represent the geomembrane explicitly. The scope of the method is illustrated by modelling a landfill liner with a geomembrane leaking in five locations. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

软着陆足垫与模拟月壤界面特性研究

软着陆机构与模拟月壤滑移性能是影响月球探测器月面软着陆稳定性的重要因素。针对缓冲机构所用足垫材料-硬铝,通过直剪仪开展界面直剪试验,研究不同法向应力和剪切速率下不同相对密度模拟月壤和光滑铝板间的接触面变形、强度特性。试验结果表明,稍密时接触面无明显剪应力峰值,近理想弹塑性变形;密实条件下接触面破坏时呈现应变软化现象;法向压力增加接触面强度增加,接触面强度随剪切速率增加而降低,接触面摩擦角取26.8°～31.4°之间。     

Study on soil–cement grout interface shear strength of soil nailing by direct shear box testing method

An important design parameter in cement-grouted soil nailed structures is the shear strength at the interface between the grouted nail and the surrounding soil. Both field and laboratory pull-out tests are normally used to investigate this interface shear strength. However, these tests have some limitations. In this study, direct shear box tests are adopted to investigate the interface shear strength behaviour between a completely decomposed granite (CDG) soil and a cement grout plate. Tests were carried out in a large direct shear test apparatus over a range of constant normal stress, soil moisture content, and soil–cement grout interface surface waviness. The laboratory test procedures are briefly described and the main test results are presented, followed by a discussion of the shear behaviour of the soil–cement grout interface. The interface shear behaviour is compared with the shear strength behaviour of the same soil tested under comparable conditions. It is shown that the shear stress–displacement behaviour of the soil–cement grout interface is similar to that of the soil alone. The test results indicate that the interface shear strength of the CDG and cement grout material depends on the normal stress level, the soil moisture content, and the interface surface waviness.     

土与钢材料接触面性能的试验研究

利用应变控制式直剪仪,对上海土与钢材料接触面进行直剪试验,研究了土与钢材料接触面内的变形特性,分析了法向应力对接触面剪切破坏特性的影响。分析结果表明,土与钢材料接触面内剪应力与剪切位移呈双曲线关系,并且法向应力影响剪切应力的发挥。     

On the constitutive modeling of partially saturated interfaces

Generalization of soil–structure interface models from dry/saturated states to consider partially saturated states is studied in this paper. For this purpose, basic constitutive equations of a conventional elasto-plastic interface model are firstly presented. Then, consideration is given to the effect of partial saturation on definition of effective stress, location of the critical state line as well as the impact of interface state on plastic hardening modulus and dilatancy. For each concern, proper independent approaches together with associated constitutive equations are discussed to be included in the basic model as complementary ingredients. Among many different possibilities to combine complementary constitutive equations for effective stress, relocation of the critical state line with degree of saturation, and impact of the interface state on plastic hardening modulus and dilatancy, six essential cases are selected. Evaluations show that all six cases can realistically consider the impact of partial degree of saturation on the peak and residual shear strengths as well as the volume change behavior of unsaturated interfaces.     

不同饱和度土层分界面上剪切波的反射与透射

基于多相孔隙介质弹性理论,给出了非饱和土中不同弹性波的传播方程。根据分界面上的边界条件,建立了各势函数波幅值之间的关系式,讨论了入射剪切波在不同饱和度土层分界面上的反射与透射问题。在无限空间非饱和土体中存在3种压缩波和1种剪切波,因此,当剪切波传播到不同饱和度的非饱和土层分界面上将分别在上、下土层激发产生4种反射波和4种透射波。推导出不同反射波和透射波的振幅比例系数和能量比例系数的理论表达式,并且在此基础上进行数值分析。在数值算例中分别研究了各反射波与透射波的能量比例系数（即能量反射率和能量透射率）受入射频率、入射角度以及上、下土层土体饱和度变化的影响情况。计算结果表明：各能量反射率和能量透射率不仅与入射角和入射频率有关,而且其受上、下土层饱和度变化的影响也同样不能忽视。     

土工格栅与碎石土混合料界面作用的大型直剪试验研究

土工合成材料在各类加筋土工程中运用时,面临的问题主要是加筋体结构的稳定性、安全性及长期服役性能,而筋土界面摩擦特性对加筋体结构的稳定性与安全性有着直接的影响。目前对黏土和砂土的研究居多,针对现场常见的碎石土混合料与格栅界面相互作用的研究却鲜有报道。本文以兰州至海口高速公路广西南宁经钦州至防城港段改扩建工程项目为背景,通...     

粗粒土与结构接触面三维本构关系及数值模型

基于试验结果,探讨了粗粒土与结构接触面的三维力学特性,该接触面在三维剪切时两个方向上的剪应力-应变关系表现出较强的耦合特性,但其主剪应变的大小只与主剪应力的大小有关。基于提出的接触面弹塑性损伤理论,建立了描述三维条件下接触面力学特性的本构模型及其数值格式。编制了有关程序,采用该模型对接触面的力学响应进行了预测。预测结果表明,建立的接触面三维本构关系及数值模型是合理和可行的,能够较好地反映包括剪切耦合特性在内的接触面主要力学特性。     

土工织物-砂土界面的叠环式剪切试验

针对土工合成材料界面特性试验易受试验装置影响的特点,采用大型叠环式剪切仪进行土工织物与砂土的界面剪切试验。对比砂土本身、土工织物与砂土的两种剪切试验结果发现,土工织物-砂土剪切引起的叠环位移较小;叠环的水平位移变化规律与土体的剪胀性具有密切联系,土工织物限制了下剪切盒内土颗粒的运动,对达到峰值强度时的土体剪胀也具有抑制作用。由试验结果可知,筋-土界面的剪切带远小于剪切的影响范围,土工织物在界面剪切中的作用不能仅通过剪切带反映,还应考虑土工织物的屏蔽作用和对于土体剪切带形成的影响。