【摘 要】
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随着城市人口增加,生活垃圾填埋场规模越来越大,导致许多填埋场亟待扩容。大梅山(化名)生活垃圾填埋场扩容采用了加筋土坝作为垃圾挡坝的扩宽加高结构,坝高由20m提升至35m,坝体下游坡度达到42.3°(竖向:水平为1:1.1)。对比国内外垃圾体挡坝工程实例,该挡坝具有高度大、坡度陡,采用全断面土工布加筋,尤其是采用无粘性的级配碎石作为坝料等特点。由于以往类似工程很少,对其变形特性与稳定性认识不深刻,本
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随着城市人口增加,生活垃圾填埋场规模越来越大,导致许多填埋场亟待扩容。大梅山(化名)生活垃圾填埋场扩容采用了加筋土坝作为垃圾挡坝的扩宽加高结构,坝高由20m提升至35m,坝体下游坡度达到42.3°(竖向:水平为1:1.1)。对比国内外垃圾体挡坝工程实例,该挡坝具有高度大、坡度陡,采用全断面土工布加筋,尤其是采用无粘性的级配碎石作为坝料等特点。由于以往类似工程很少,对其变形特性与稳定性认识不深刻,本工程的设计具有较大挑战。本文结合承担该工程稳定性评估的跟踪咨询,对该拦挡坝的变形特性与稳定性特征开展研究,深入探讨、总结其内在机理,为本工程及今后类似工程的设计与施工提供一定的科学依据。本文具体的研究工作包括离心模型试验、监测数据分析、静动力有限元数值模拟、边坡极限平衡分析。主要研究成果如下:(1)大梅山垃圾填埋场首次在填埋场中采用高陡加筋级配碎石的坝型,在实践中获得了成功,说明加筋级配碎石筑坝用于拦挡垃圾堆体在技术上是可行的,本工程为今后垃圾填埋场挡坝的建造提供了新的技术手段。本文的跟踪研究和咨询工作为该工程的顺利建设发挥了重要作用。(2)根据监测资料分析,加筋级配碎石挡坝的位移主要发生在填筑施工期,施工期间坝体的水平位移最大值为74.3mm,发生在约1/3坝高以下部位,坝体的垂直位移(沉降)最大值为34.4mm,出现在2/3坝高以上部位。(3)加筋碎石挡坝整体抗滑稳定性与加筋材料强度的发挥程度和垃圾堆体渗滤液水位有密切关系。对于本工程,当加筋材料强度发挥不小于70%(即长期设计强度134k N/m的70%,长期设计强度由短期极限强度256 k N/m折减1.91倍得到),加筋挡坝的整体性较好,安全系数大于规范要求的1.35,最危险潜在滑动面位于新旧坝体交界面(加筋区域不易破坏)。当土工布强度发挥程度低于70%时且垃圾体内渗滤液水位过高时,稳定系数略低于规范要求的1.35,最危险潜在滑动面位于加筋坝体内。施工期应注意控制土工布绷紧程度,运行期应注意保障抽排垃圾体内的渗滤液,应防止渗滤液水位过高。(4)本文基于现场监测数据发现,加筋挡坝的另一种破坏模式是土工布层间的水平滑动,当坝后的垃圾堆体失稳发生滑动时,过大的水平推力作用于挡坝上部,可能使挡坝上部区域出现水平滑动,此时土工布与土(碎石)之间的层面成为薄弱面,这是高陡加筋挡坝最危险的破坏方式。对于此类碎石加筋挡坝,填埋场运行时应特别注意防止垃圾堆体自身产生大的滑移。加筋碎石挡坝设计时,应将挡坝上部在垃圾堆体作用下的水平滑动作为一种工况,进行稳定验算。(5)本加筋碎石坝在水平地震作用下坝顶加速度峰值约是坝基输入地震加速度峰值的2.03倍,呈现明显的“鞭梢效应”;地震波向上传播,坝顶加速度达到峰值的时刻比坝基地震输入加速度峰值滞后较小;坝体的水平振动呈现为一阶的水平弯曲振动,坝体加速度和位移沿着坝高单调增加;水平加筋土工布能提高坝体的整体刚度,使得坝体中上部位震后变形较小且分布均匀。坝体在7度地震作用下的抗滑稳定系数比静力时降低约10%。
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