卫生填埋场生物降解沉降的热力学机理及其估算

从热力学的角度阐述了填埋体生物降解沉降的物理机理。依此对卫生填埋场生物降解沉降进行了界定,并初步建立了生物降解沉降量的计算模型。利用该模型,根据相关实测资料,对香港某卫生填埋场内因固体废弃物生物降解产生的沉降量进行了估算,并将估算结果与该填埋场的实测总沉降量进行了比较。     

考虑填埋场沉降和生物降解作用下的孔隙度仿真预测研究

垃圾填埋场上覆层的压缩以及自身的降解作用使内部孔隙结构发生了改变。沉降和生物化学反应的双重作用改变了填埋场原有孔隙度分布。将垃圾压缩变形和微生物降解所引起的产气过程相结合,建立了描述填埋场孔隙度-位移-气体压力相互作用的耦合数学模型,并给出了耦合模型的数值格式。通过数值计算得到了垃圾填埋体的沉降应变、孔隙度、孔隙渗透及扩散特性的变化规律。计算结果表明,填埋场运营前10年垃圾降解对孔隙度作用较明显,孔隙度呈线性增大,随后增大幅度减缓,达到峰值后逐渐减小,减小过程主要受垃圾沉降作用影响;不同成分的有机质含量对孔隙度的影响也存在差异;受有机质降解作用的影响,填埋约为190个月时固有渗透率可达到1.4 10-12 m2,Dg/D0可达到0.178。因此,开展填埋场沉降和生物降解作用下孔隙度的预测研究,对于评价填埋气体的有效控制以及填埋场安全指标体系的完善都具有重要的现实意义。     

生活垃圾填埋过程中的沉降分析与计算

结合生活垃圾PTH蠕变方程式中的相关参数,依据重庆市长生桥垃圾卫生填埋场的填埋工艺和填埋方案,得出填埋历程与填埋高度的关系曲线。通过与土压缩理论计算方法相比较发现,土压缩理论中参数选取主要以经验为主,假设条件也与实际情况不符,而PTH蠕变模型中各参数均可由室内压缩蠕变试验得出,依据充分。计算表明,重庆市长生桥垃圾卫生填埋场在填埋过程中产生的沉降达25.72%,在容量估算中如果忽略这一数据则会对填埋场的经济性分析产生一定影响。     

竖向扩建填埋场变形离心模型试验研究

填埋场扩建是增大库容的重要手段,而其引起的沉降变形对填埋场及内部构筑物的稳定性有重大影响。针对扩建填埋场自重应力作用下的沉降变形问题,采用能够模拟我国固废工程特性的人工固废开展了平原型填埋场竖向扩建的离心模型试验。结果表明,堆体自重应力沉降随固废龄期增大而减小,最大沉降可达到堆体初始高度的20%。新老堆体界面不均匀沉降随老堆体龄期增大而减小,界面水平位移最大值出现在新堆体坡肩附近,且随坡比增加和龄期减小而增大。坡比越小,龄期和垃圾坝的作用越明显。垃圾坝对填埋堆体变形的影响随其相对高度减小而减弱。试验结果略大于常用的填埋场一维沉降计算结果,为填埋场增容及中间衬垫设计和稳定评估等提供了参考。     

垃圾填埋场的沉降分析、计算及灰色模型预测

城市垃圾填埋场的沉降问题一直是长期困扰从事垃圾填埋研究工作者的一个非常重大的问题，它的解决对于提高垃圾场的潜在处理能力、增加填埋场的有效存贮容量有着十分重大的意义。本文首先分析了垃圾场的沉降原理，并给出了计算方法；而后应用灰色系统理论，对沉降实际数据进行处理，建立灰色动态GM模型，作出对填埋过程中和封顶后的沉降预测，取得了较好的效果。     

工程渣土场回填土的力学性能及扩容分析

工程渣土填埋场由于缺乏合理的库容设计,导致场地库容利用率较低,当前所采用的简单倾倒措施也会引发崩塌、滑坡等安全隐患。为探索合理填埋方法,增大填埋容量,防止安全事故发生。本文对梧州市龙圩区李家坳堆填4年的渣土场库容利用情况进行了研究,通过原位试验、室内试验及测试结果分析,研究了工程渣土的力学性能指标特征;通过三维地质建模并结合LANDFILL程序对填埋过程中进行了仿真模拟,采用LANDFILL软件与Sowers固结模型计算对场地沉降与容量变化进行了对比分析。结果表明:(1)工程渣土由于扰动性大,导致其组分不均,土体多处于半饱和-饱和状态,主要以含砂细粒土(CLS)、低液限黏土(CL)两种土为主;(2)工程渣土多处于流塑状态、软塑状态,压实度低,平均地基承载力较低;(3)填埋过程仿真分析结果表明填坑在完善排水措施、改进填埋工艺后,可使扩容率由8.9%增加到25.1%,能有效提高填埋场的容量;(4)LANDFILL软件沉降计算结果与模型相比,误差值较小,平均误差小于4.5%,表明LANDFILL软件计算填埋场沉降更符合实际。研究结果为工程渣土场的扩容设计、安全运营、填埋施工等提供了数据参考及工程借鉴。     

城市生活垃圾填埋场沉降监测与分析

2006年9月起于上海老港填埋场开展了示范工程沉降监测项目。该生活垃圾填埋场占地面积约为200 m×125 m,共填埋了约15×104 t来自上海城区的生活垃圾,最大填埋厚度约为9 m。通过填埋期间埋设的水平沉降管,监测到该填埋场不同埋深处的沉降值。介绍了沉降监测系统的工作原理,分析了2006年底至2008年底为期两年的沉降数据。填埋场底部沉降管监测数据表明,场底地基沉降较小,两年的平均沉降为 ～ cm;中部沉降管监测数据表明,该沉降管下方生活垃圾在上方垃圾填埋后产生了较大的压缩,从上方垃圾开始填埋至填埋完毕3个月内的压缩应变约为0.197～0.242;顶部沉降管和中部沉降管监测数据表明,该填埋场垃圾主压缩完成时间约为3个月;由于填埋垃圾有机物含量较高,其修正次压缩指数较大,约为0.066～0.070。     

污泥–生活垃圾混合填埋体的压实特性研究

在垃圾填埋场混合填埋污泥是污泥处置途径之一。针对混合填埋体的干密度参数对填埋场的强度和稳定性有重要影响,开展了不同击实功和不同污泥添加量条件下混合填埋体的击实试验,研究压实特性。结果表明,在不同击实功和不同污泥添加量条件下混合填埋体相比垃圾的干密度增加了2.74%~32.50%,改善了垃圾的压实特性;混合填埋体的干密度随着击实功的增加而增大,可以用一个双曲线模型描述。对模型参数的物理意义进行分析,讨论模型参数的变化规律,给出模型参数的取值范围,?值在0.373~0.750之间,?值在1.958~2.158之间;混合填埋体的干密度随着污泥添加量的增加而增加,满足对数模型。讨论模型参数的变化规律,给出模型参数的取值范围,b值在0.331~0.776之间,c值在0.052~0.164之间。综合运用两个模型可以预测混合填埋体的干密度参数,减少试验的工作量,为填埋场的设计分析提供理论依据。分析混合填埋体击实评价方法及机理,提出依据混合填埋体干密度的变化趋势判断是否击实。     

城市生活垃圾卫生填埋场沉降变形分析

城市生活垃圾填埋场地基沉降和垃圾堆体沉降受到的影响因素多,现行规范的计算方法直接采用与实际相差较大,为减少不均匀沉降对垃圾防渗层的影响、准确确定垃圾储量和保证垃圾堆体的稳定,开展垃圾填埋场沉降研究具有重要意义。垃圾填埋场沉降变形包括地基沉降和垃圾堆体沉降,垃圾堆体沉降又分为主沉降和次沉降,主沉降完成时间短于次沉降。通过对陕西省宝鸡市垃圾填埋场地基土进行沉降计算,最大沉降差超过100 mm,对垃圾防渗层不利影响较大;而对垃圾堆体沉降计算,修正后的计算值与沉降观测值非常接近。考虑不同地区地层差异和垃圾成分差异,积累沉降观测资料具有重要意义。     

城市垃圾填埋场有机物降解沉降模型的研究

研究城市垃圾填埋场的有机物降解沉降是非常重要的,有机物的降解沉降是填埋场的主要沉降,并且降解沉降将持续很长一段时间,较大的沉降能够导致防渗系统的渗漏并损坏覆盖系统。由于垃圾的非均匀性,其土工特性随地域及时间而改变,所以,计算垃圾填埋场的降解沉降是比较困难的。在试验及理论推导的基础上,提出了一种有机物的降解沉降模型,该模型参数较少,利用该模型预测了天子岭垃圾填埋场的库容及有机物的降解沉降。     

南盘江盆地中三叠统复理石中的同沉积挤压构造——一类新的沉积构造的归类、命名和构造意义探讨

南盘江盆地在中三叠世时接受了厚达5000m的复理石沉积，而该复理石中保存有丰富的原生沉积构造。笔者等在这些沉积构造中识别并命名了一类新的构造——同沉积挤压构造，并用简单的实验定性地模拟了该类构造的形成机理。这些同沉积挤压构造包括：挤压皱纹、挤压岩枕、挤压裂隙和挤压皱脊，发育于复理石砂岩层的底面或泥岩层的顶面，是相关砂层或泥层沉积后到成岩前复理石盆地遭受挤压收缩的动态记录。根据这些同沉积挤压构造的方向初步判断，南盘江盆地在中三叠世接受复理石沉积的同时受到了SSW—NNE方向的挤压作用，盆地处于挤压收缩阶段。这些构造为复理石盆地的动态演化研究提供了新的证据。     

Stress induced time dependent behavior of clayey soils

It is shown that time compression curve obtained from one-dimensional consolidation curve in the laboratory may include six phases. These are initial compression, first primary compression, transition from first primary compression to second primary compression, second primary compression, and transition from second primary compression to creep and lastly creep. This paper attempts to identify the quantitative beginnings and characteristics of these phases. A mathematical characteristic of all the soils that follow primary consolidation as per Terzaghi’s one dimensional consolidation theory is derived. It is known as the constant of primary consolidation. It is used to study the beginning of secondary consolidation and its effects on primary consolidation. Another characteristic of soils for creep and total absence of primary compression is derived. Methods are suggested for the determination of coefficients of Primary and Secondary consolidations and the compression index.     

斜向挤压构造的物理模拟及其对焉耆盆地构造解释

针对焉耆盆地的实际构造问题,设计了刚性边界基底均匀收缩斜向挤压砂箱实验模型。实验结果表明,斜向挤压情况下,挤压带边界方向和挤压方向对构造线走向起控制作用,其中边界方向的控制作用更加显著。斜向挤压作用与压扭作用不完全等同,斜向挤压虽然也有走滑分量,但被均匀地分布在整个变形区域,故不一定形成具明显走滑特征的断层。笔者认为,对于焉耆盆地这类构造的形成,用斜向挤压作用可以得到更好的解释。      

砂岩加卸载条件下能耗特征试验研究

采用MTS815刚性伺服试验机,对砂岩进行了单轴、三轴压缩和三轴峰后卸围压试验,对比研究了砂岩在加卸载试验条件下的能耗特征。结果表明,单轴压缩各能耗指标值均小于三轴压缩和三轴峰后卸围压,三轴峰后卸围压介于单轴与三轴压缩之间。三轴压缩和三轴峰后卸围压各能耗指标均具有明显的围压效应,随着围压的升高而线性增大。单轴压缩时砂岩表现为突发性的脆性破坏,初期储存的弹性应变能瞬间几乎全部转化为耗散能,成为岩样破坏时所表现出的一切现象的源动力;三轴压缩时砂岩表现为从局部破坏到整体失稳的渐进过程,耗散能所占吸收能量的比例越来越大,表现为明显的能量耗散,能量耗散发展到一定程度表现为明显的能量释放,随即岩石整体失稳破坏。     

海相软土压缩特性的试验研究

对不同取样方式得到的上海、江苏地区海相软黏土的原状样和重塑样进行了单向压缩和等向压缩试验,分别得到各自的压缩曲线、压缩指数 和回弹指数 。通过比较原状样、重塑样的归一化压缩曲线的差异,确认了结构性对软黏土压缩特性的影响。把屈服应力后的压缩曲线外延至10 kPa时的孔隙比定义为参考孔隙比 ,用于简单量化土的组构。根据多次单向压缩试验结果得到的压缩指数 ,建立了原状样和重塑样的压缩指数 与孔隙比 或参考孔隙比 的相关方程,并通过单向、等向压缩指数的比较,认为此方程也适用于等向压缩试验结果。根据原状、重塑样压缩指数 与参考孔隙比 具有基本相同关系的结论,对原状样的结构屈服特性进行了探讨,认为原状样在压力大于结构屈服应力后,胶结已基本破坏,原状样和重塑样压缩特性差异主要是由组构的差异引起的。该研究成果,尤其是压缩指数 与参考孔隙比 的相关方程,可为工程提供重要的参考。     

联合数据压缩技术在地震勘探中的应用

对于“海量”的地震数据,一般压缩方法的效果不好。利用离散余弦变换编码和离散小波变换编码的联合压缩技术,对地震勘探数据进行了压缩处理,结果表明:本压缩方法能提高压缩比,保留更多的地震信号中细节信息,具有良好的压缩性能和很好的计算性能。联合压缩技术对于不同的地震数据压缩都有效果,但是压缩比不尽相同。     

Study of the mechanical compression behavior of municipal solid waste by temperature-controlled compression tests

Understanding the compression behavior of waste materials is important to the operation and rehabilitation of waste landfill sites. Nevertheless, predicting this behavior is extremely difficult because waste materials are heterogeneous and highly biodegradable. In terms of the mechanism, waste settlement comprises mechanical and biodegradation compressions. This research performs a series of tests to study the mechanical compression behavior of waste materials by using a specifically designed testing device. The device has the ability to keep the temperature low enough to impede the biodegradation of organics, thereby allowing the mechanical compression behavior to be determined. In general, the observed mechanical compression indicates that municipal solid waste (MSW) is very compressible. As the load increases, MSW becomes less compressible because the waste is getting denser. MSW also has a very large creep compression rate, whereby the coefficient of compression of the primary phase is only about 2–8 times that of the creep phase. The magnitude of loading and the elapsed time of loading affect the mechanical compression behavior of MSW. The effects of some parameters on the mechanical behavior are studied herein. MSW with higher dry density had a smaller compressibility. Higher water content also led to a higher compression rate in the primary and creep phases. The waste containing more compressible constituents compressed to a larger extent but with an insignificant increase in the compression rate. The biodegradation of organic constituents did not influence the mechanical compression behavior significantly but increased the rate of creep compression notably. This research also developed a regression relationship between the coefficient of volume compressibility and the dry density of the waste. The prediction of mechanical compression in a field case validated the application of this regression relationship.     

承压井含水层孔隙度与固体骨架和水的体积压缩系数之间的关系

孔隙度和岩石压缩系数等方面的研究在评价油藏弹性产能和动态地质储量方面有重要的应用价值.结合国家地震前兆台网中心数据库8口井的数字化水位资料等, 研究了承压井含水层介质在不排水状态下的孔隙度、固体骨架的体积压缩系数和含水层内水的体积压缩系数.结果表明, 孔隙度与固体骨架的体积压缩系数和含水层内水的体积压缩系数间存在幂函数关系.在第1象限内, 各井含水层介质固体骨架的体积压缩系数随着孔隙度的增大而增大; 含水层内水的体积压缩系数随着孔隙度的增大而减小.固体骨架和含水层内水的体积压缩系数间满足一元二次多项式关系, 且含水层内水的体积压缩系数要比固体骨架的体积压缩系数大, 水更易压缩.另外, 灰岩骨架的压缩系数相对小于砂岩骨架的压缩系数.      

外荷载作用下软土压缩模量的动态演化规律研究

在软土地基的压缩性评价和变形计算中,压缩模量是一个重要的土性参数,目前一般是通过室内侧限压缩试验曲线得到,通常是一个常数。实际上,压缩模量在地基固结过程中会随着土体固结度的增加而逐渐增大,因此,探讨外荷载作用下软土压缩模量的变化规律显得十分必要。以珠江三角洲地区某高速公路代表性软土地基为研究对象,采集天然状态和超载预压后两种状态的淤泥质土样,分别开展不同压力条件下的室内固结试验,通过分析比较两种状态土样的试验数据,得出了两种状态下淤泥质土压缩模量随压力变化的定量关系和压缩模量随压力及时间演化的规律。在此基础上,结合天然状态和超载预压后的淤泥质土样在室内再压缩前后的微观结构图像,分析了两种状态下淤泥质土压缩模量随压力和时间演化的机理。从而为软土变形计算的参数合理取值提供了有用的参考,且对软基堆载预压过程中控制加荷速率和分级荷载的大小具有重要的现实意义。     

Comparative study of the compression and uplift of shallow foundations

This paper compares the compression and uplift capacity of a strip foundation from numerical coupled analyses using the Modified Cam Clay (MCC) soil model. The focus is on the failure mechanism and pore pressure development in the soil. Triaxial compression and tension tests were first modelled to develop a rigorous understanding of the pore pressure responses; then, the compression and uplift of a strip foundation were modelled. The results show that the balance of excess pore pressures due to the changes in mean total stress and deviatoric stress during the compression and uplift of a strip foundation are different, although the ultimate undrained capacities are identical. Furthermore, the resistance and excess pore pressure responses during uplift differ from those in compression under the K₀-consolidated condition because of the elastic unloading. Although the failure mechanisms have identical shape and size between undrained compression and uplift, the pore pressure distribution in the soil is different and affects the load–displacement behaviours under partially drained compression and uplift.