垃圾土一维压缩修正公式及有机物降解验证试验研究

针对垃圾填埋场沉降计算问题,考虑垃圾土中有机物降解及对降解过程中重度变化,在张振营压缩量计算方法的基础上推导了垃圾土一维压缩计算的修正公式;通过垃圾土有机物降解试验和计算分析,研究了有机物的降解规律;以相同配比的垃圾土进行了垃圾土柱的沉降和计算参数试验,对推导的垃圾土一维压缩计算修正公式进行了验证。研究表明,修正的计算公式能考虑更多的影响因素,有机物的降解规律可以用Richards生物生长规律来模拟,修正的计算公式能够合理地计算出垃圾土沉降的过程。     

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。     

垃圾土蠕变-降解特性的室内试验研究

通过室内蠕变-降解对比试验,研究了城市固体废弃物（MSW）的长期变形过程,详细地分析了MSW应变、沉降速率以及孔隙比随时间的变化规律。试验结果显示,考虑有机物降解情况下沉降速率与时间在双对数坐标下呈线性关系;不同的生物降解条件下MSW的变形特性表现出不同的规律。研究表明,MSW的蠕变变形是应力与有机物生物降解耦合作用的结果,采用室内蠕变-降解试验可以很好地模拟垃圾土的沉降变形过程,为室内进一步研究垃圾土的蠕变降解特性提供了很好的依据。     

考虑降解和分级堆填的填埋场一维沉降计算

文章针对填埋场沉降计算问题,对垃圾压缩机理进行了研究,建立了常应力作用下的垃圾压缩模型。该模型将城市生活垃圾的压缩分为主压缩和降解压缩,其中,主压缩与压力有关,降解压缩与压力和降解条件有关。降解条件包括有机质含量和降解速率;结合对填埋场分级堆填过程的分析,建立了考虑降解和分级堆填影响的填埋场一维沉降计算方法,并对计算参数的取值方法进行了研究。     

城市固体垃圾应力-应变-时间关系试验研究

通过室内蠕变试验,研究了城市固体垃圾（MSW）的蠕变变形规律。采用分级加载方式对初始孔隙比为2~4和初始有机物含量在15%~75%的MSW试样进行压缩降解试验。研究发现,应力-应变-时间曲线斜率随着初始孔隙比和初始有机物含量的增加逐渐减小,即材料压缩模量逐渐减小。采用指数模型拟合城市固体垃圾的应力-应变等时曲线,并取得了很好的拟合效果,模型参数简单易求,可反映城市固体垃圾压缩性的大小及其压缩机制。通过对指数模型求导,得到城市固体垃圾的切线压缩模量,切线压缩模量随初始孔隙比和易降解有机物含量的增加呈指数型衰减,初始孔隙比在2~3之间时,初始压缩模量衰减较快,也就是说,在该范围内,初始孔隙比对城市固体垃圾变形影响较大。     

好氧降解对垃圾土沉降影响试验及沉降模型

好氧降解作用对垃圾土沉降变形特性的定量评价是预测和评估好氧降解稳定化的重要基础。以武汉市典型生活垃圾组成配比人工制作的垃圾土为样本,开展了不同通风条件下垃圾土沉降特性试验,分析了好氧通风频率对沉降变形的影响。试验结果表明：厌氧条件沉降速率趋于稳定后,好氧通风可显著提高垃圾土的沉降速率;上、中、下3层垃圾在高通风频率下垃圾土沉降比低通风频率下沉降效率分别提高了145%、150%、100%;建立了厌氧-好氧联合型沉降模型,通过与试验监测得到的沉降值对比,初步验证了模型的可靠性。研究结果为好氧通风过程中垃圾土沉降稳定性评估提供了理论依据。     

次固结沉降对压缩时间曲线的影响研究

提出了一种新的考虑次固结影响的一维固结方程,并用于计算粘土的压缩时间关系曲线。通过试验结果和计算分析验证了该方程的合理性。为了考察不同最大排水距离和加载时间间隔对固结过程的影响,对重塑正常固结粘土进行了一系列固结试验,研究了次固结对固结系数和压缩量的影响;将试验结果与解析方法的预测结果进行了比较。可为软土路基和填土路基的沉降问题提供设计参考。     

垃圾填土压缩特性的室内试验研究

在调查分析了典型生活垃圾填埋场成分组成的基础上,配制了9组具有不同初始物理力学性质的垃圾土,共54个试样,进行室内常规固结试验。试样有两种尺寸,用来对比试样尺寸的影响;着重分析了初始含水量W、初始孔隙比e0及易降解有机物含量B0对垃圾填土压缩性的影响。试样的初始孔隙比变化范围为：e0 为2.5～4.6;初始含水量w的变化为50 %～100 %;易降解有机物含量B0 为10.1 %～45.1 %。分析结果表明,压缩指数Cc为0.824 2～1.234 6;修正压缩指数 为0.165 9～0.243 6,与国内外相似研究的取值基本一致。提出了考虑垃圾填土初始物理参数的压缩参数建议取值方法,为指导工程实践提供参考。     

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。     

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。     

考虑生物降解的填埋场长期沉降研究

填埋场沉降是环境岩土工程主要研究课题,填埋场沉降主要由堆载瞬时沉降、与时间有关的填埋体骨架蠕变和有机物生物降解引起的沉降等3部分组成。迄今为止,国内外学者建立了许多估算填埋体沉降的数学模型。根据总结归纳的典型填埋体沉降计算模型,结合某填埋场沉降实测资料,探讨了计算模型的适用性。     

用桩顶垫层压缩量法计算刚性桩复合地基最大沉降量

在分析刚性桩复合地基变形机制的基础上,提出采用桩顶垫层压缩量法计算复合地基的最大沉降量。计算中桩的沉降量根据以往桩的载荷试验资料由经验确定,主要计算桩顶垫层的压缩量,计算中考虑了垫层压缩模量随荷载水平的变化。将收集到有沉降观测资料的28个工程实例的计算结果列于表中,对其中的3个进行了详细介绍,计算结果与实测资料、规范法计算结果进行了比较。该法的计算结果更接近实测资料。     

考虑桩土非等应变的路堤荷载下搅拌桩复合地基沉降计算方法

为全面考虑路堤荷载下搅拌桩复合地基的桩土非等应变特性,将路堤、桩体、桩间土及下卧土层整体考虑,在总结前人试验结果基础上提出简化的桩土应力比和桩土差异沉降两阶段模型,改进了现有的桩顶平面处的桩土应力比计算方法。根据实际的应力状态计算桩侧摩阻力,计算桩土荷载分担,进而得到桩体和桩间土沉降。通过各子系统界面处的位移和应力边界条件考虑其相互作用,得到了路堤荷载下搅拌桩复合地基总沉降计算模型。对比淮盐高速公路试验段搅拌桩复合地基的实测沉降、文中模型以及传统复合模量法计算结果,验证了该模型的正确性,结果表明模型计算沉降与实测数据吻合,较常规的复合模量法计算结果更接近实测值。     

吹填泥浆中土颗粒沉降-固结规律研究

吹填泥浆中土颗粒沉降-固结过程十分复杂,其中土颗粒的沉降固结规律并不明确。室内沉降试验采用一种改进的方法--分层抽取法,先得到土颗粒体积分布规律,再利用体积通量函数法计算不同粒组颗粒平均沉速。计算结果表明,吹填泥浆在沉降过程中会出现3个区域,分别是干涉沉降区、絮体压缩沉降区和自重固结区;在沉降初期0～1 h和1～7 h内,干涉沉降区内土颗粒沉速远小于Stokes公式沉速计算值,颗粒沉速分别与颗粒直径的0.488 1和0.111 7次方有关。絮体压缩沉降区和自重固结区内颗粒基本不出现分选现象,均属于泥浆颗粒的沉积物;该试验中絮体压缩沉降区的密度约为1.04 g/cm3。     

考虑压缩模量深度效应的深厚软土桩基沉降计算

对于深厚软土桥梁桩基础的沉降计算,土层的压缩模量是一个极为重要的参数。针对京沪高速铁路桥梁桩基沉降,以DK152工点处的土工试验数据和现场测试成果为基础,通过拟合分析得到与土层深度有关的天然状态下压缩模量计算公式。在该基础上,进一步运用神经网络建立土层压缩模量与桩基沉降之间的映射关系,对不同土层在不同深度的压缩模量进行反演分析,相关反演结果与经验公式计算值基本一致,得到的桩基沉降量与现场监测位移吻合良好,说明文中提出的压缩模量计算公式的准确性和实用性,相关模型概化和反演计算方法也是合理的,对深厚软土地基下高速铁路桥梁深长桩基的沉降计算有一定的参考价值。     

群桩沉降简化计算方法

将均质土和成层土中的单桩桩顶沉降分成桩端力引起的沉降、桩身压缩和桩侧阻力引起的沉降3部分分别计算,获得单桩沉降后,运用等代墩法可获得群桩的平均沉降。单桩沉降计算方法可考虑桩端力与桩端位移的非线性关系和桩侧阻力引起沉降的非线性特性,同时计算方法可考虑桩身压缩对桩顶沉降的贡献。算例分析表明,计算值与实测值和其他方法的计算值有较好的一致性,验证了该方法的合理性。     

某住宅楼倾斜原因及相关规范问题的讨论

分析了导致其倾斜的主要原因：①设计中对在高压缩湿陷性黄土地基上进行大面积填土认识不足;②忽视了周边环境的影响及工程活动对环境改变所产生的反作用;③勘察时将新近堆积黄土误判为一般风成湿陷性黄土。指出了在这一地区进行工程设计时容易忽视的问题：只盯着可能会发生的湿陷变形而忽视了必然要发生的压缩变形。对相关的两个规范问题进行了讨论：①通过理论分析和试验验证了在室内湿陷试验中采用固定浸水压力的不合理性;②对计算湿陷量公式中系数? 和?0的合理性提出了质疑,并给出了修改建议,有助于澄清对于湿陷系数和计算湿陷量的模糊认识。