環(huán)境巖土工程學(xué)之六現(xiàn)代衛(wèi)生填埋場的設(shè)計與計算

第6章

現(xiàn)代衛(wèi)生填埋場的設(shè)計與計算生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范cjj17-2004上節(jié)課要點生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范cjj17-2004上節(jié)課要點生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范cjj17-2004上節(jié)課要點上節(jié)課要點有GCL的填埋場封頂上節(jié)課要點6.6填埋場邊坡穩(wěn)定分析現(xiàn)代城市固體廢棄物衛(wèi)生填埋場具有非常復(fù)雜的襯墊系統(tǒng)，它一般有兩層壓實黏土襯墊兩層土工膜兩層土工復(fù)合材料上覆有一定厚度的砂礫保護(hù)層當(dāng)襯墊處于邊坡位置時，如處置不當(dāng)，很可能發(fā)生各種形式的穩(wěn)定破壞。1996年夏，西班牙垃圾填埋場(規(guī)模與深圳下坪填埋場相似)發(fā)生數(shù)以百萬噸的垃圾崩瀉，數(shù)人死亡，數(shù)百萬美元財物損失；2000年7月10日菲律賓馬尼拉垃圾填埋場垃圾堆體因連降暴雨而滑塌，死亡10人，100多人受傷，滑塌下的垃圾厚達(dá)10米；2002年6月14日重慶沙坪區(qū)涼楓埡垃圾場因暴雨滑塌，40萬立方米垃圾呼嘯而下，將山坳碎石廠的三層樓宿舍吞沒，死亡10人。雞籠山垃圾填埋場發(fā)生垃圾崩塌滑坡邊坡穩(wěn)定破壞類型1.邊坡及襯墊底部土體發(fā)生整體滑動破壞這種破壞類型可能發(fā)生在開挖或鋪設(shè)襯墊系統(tǒng)但尚未填埋時。圖中僅表示了地基產(chǎn)生圓弧滑動破壞的情況，伹實際上由于軟弱層及裂縫所導(dǎo)致的楔體或塊體破壞也不能忽視。這種破壞模式可用常規(guī)的巖土勘探和邊坡穩(wěn)定分析方法來評價。2.襯墊從錨溝中脫出及沿坡面滑動這種破壞通常發(fā)生在襯墊系統(tǒng)鋪設(shè)時。襯墊與坡面之間摩擦及襯墊各組成部分之間的摩擦能阻止襯墊在坡面上的滑移，錨溝的錨固作用也可阻止襯墊的滑動。其安全程度可由各種摩擦阻力與由襯墊系統(tǒng)自重產(chǎn)生的下滑力之比加以評價。3.沿固體廢棄物內(nèi)部破壞當(dāng)廢棄物填埋到某一極限高度時，就可能產(chǎn)生破壞。填埋的極限高度與坡角和廢棄物自身強(qiáng)度有關(guān)。這種情況可用常規(guī)的邊坡穩(wěn)定分析方法進(jìn)行分析，困難在于如何合理選取固體廢棄物的容重和強(qiáng)度值。4.沿廢棄物內(nèi)部及地基破壞硬殼層軟土層①②③④⑤⑥固體廢物5米擴(kuò)容5.沿襯墊系統(tǒng)的破壞(圖6.24e)復(fù)合襯墊系統(tǒng)內(nèi)部強(qiáng)度較小的接觸面形成一滑動單元。這種破壞常受接觸面的抗剪強(qiáng)度、廢棄物自重和填埋幾何形狀等因素控制。6.封頂和覆蓋層的破壞由土或土及復(fù)合材料組成的封頂系統(tǒng)(最終覆蓋)用于斜坡工時，抗剪強(qiáng)度低的接觸面常導(dǎo)致覆蓋層的不穩(wěn)定而沿填埋的廢棄物坡面向下滑動。7.過大的沉降大的沉降盡管不是嚴(yán)格意義上的一種穩(wěn)定破壞。但由于垃圾的產(chǎn)生過大沉降及地基自身的沉降可能會使斜坡上的襯墊產(chǎn)生較大的張力，可以導(dǎo)致破壞。此外，不均勻沉降也可以使有裂縫的覆蓋層和襯墊產(chǎn)生畸變，如果水通過裂縫進(jìn)入填埋場也會對其穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。在這三些破三壞類三型中三，襯墊三系統(tǒng)的破三壞最三受關(guān)三注，三因為三一旦三襯墊三破壞三，填三埋物三的淋三洗液三就可三能進(jìn)三入周三圍土三體及三地下三水中三，造三成新三的環(huán)三境污三染。破壞三機(jī)理填埋三場邊三坡穩(wěn)三定分三析應(yīng)三從短期和長期穩(wěn)定三性兩三方面三考慮邊坡三穩(wěn)定三性通三常與三土的抗剪三強(qiáng)度參數(shù)(總應(yīng)三力或三有效三應(yīng)力三強(qiáng)度三指標(biāo))、坡高、坡角、土三的容重及孔隙三水應(yīng)三力等因三素有三關(guān)。短期三破壞通常三發(fā)生三在施三工末三期。三因邊三坡較三陡，三在開三挖結(jié)三束后三不久三即發(fā)三生穩(wěn)三定破三壞。對于三飽和三黏土三，由三于開三挖使土體三內(nèi)部三應(yīng)力發(fā)生三變化三，在三潛在三破壞三區(qū)有效三應(yīng)力三降低，從三而增三大發(fā)三生破三壞的三可能三性。三當(dāng)潛三在破三壞區(qū)三的變?nèi)芜_(dá)三到一三極限三變形三時，三就會三出現(xiàn)三明顯三的負(fù)三孔壓三，負(fù)的三孔隙三水應(yīng)三力消三散常直三接導(dǎo)三致邊三坡穩(wěn)三定破三壞。三由于三負(fù)孔三壓消三散速三率主三要取三決于三黏土三的固三結(jié)系三數(shù)和三在破三壞區(qū)三的平三均深三度。用太三沙基三固結(jié)三理論三可以三估算三出負(fù)三孔壓三消散三的時三間若一三邊坡三土體三的固三結(jié)系三數(shù)Cv=0三.0三1m2/d三，潛三在破三壞區(qū)三平均三深度三H=三0.三5m三，已三知對三應(yīng)于三固結(jié)三度為三90三％的三時間三因數(shù)三Tv=0三.8三5，三則孔三壓的三消散三需6三年時三間，三因此三，這三種情三況就三屬于長期三穩(wěn)定三破壞問題三。邊坡三位置三多層三復(fù)合三襯墊三的穩(wěn)三定性填埋三場復(fù)三合襯三墊系三統(tǒng)中三第一三層黏三土襯三墊直三接建三于第三二層三淋洗三液收三集系三統(tǒng)上三面，三而該三系統(tǒng)三又依三次鋪三設(shè)于三第二三層土三工膜三之上三，整三個襯三墊系三統(tǒng)抗三滑穩(wěn)三定性三取決三于系三統(tǒng)各三組成三部分三之間接觸三面的三抗剪三強(qiáng)度，通三常第三二層三淋洗三液收三集系三統(tǒng)與三第二三層土三工膜三襯墊三的接三觸面三上抗三剪強(qiáng)三度最三小，三因此三這一三接觸三面是三危險三的。復(fù)合三襯墊三沿坡三面滑三動的三穩(wěn)定三性因三具有三多層三黏土三襯墊三、土三工膜三和土三工復(fù)三合材三料變?nèi)梅浅Ｈ龔?fù)雜。固體三廢棄三物的三穩(wěn)定三性封頂三系統(tǒng)三的邊三坡穩(wěn)三定分三析封頂三系統(tǒng)三通常三均是三相對三較薄三的土三層，三當(dāng)位三于邊三坡位三置時三，由三于重三力作三用，三均有三向下三滑動三的趨三勢。3.三關(guān)于三安全三系數(shù)三的選三擇對于三邊坡三的長三期靜三力穩(wěn)三定分三析，三通常三認(rèn)為三最小三安全三系數(shù)三為1三.5三是比三較合三適的三。但三這常三用于三土壩三設(shè)計三，對三于填三埋場三整體三邊坡三穩(wěn)定三分析三或封三頂邊三坡穩(wěn)三定分三析是三否合三適呢三?美三國環(huán)三保局三建議三最小三安全三系數(shù)三可取三1.三25三～1三.5三，其三大小三安全三取決三于所三取抗三剪強(qiáng)三度參三數(shù)的三正確三程度三。6.三7衛(wèi)三生填三埋中三的沉三降計三算沉降三機(jī)理(1三)壓三縮：三由填三埋場三自重三及其三所受三到的三荷載三引起三，在三填埋三期、三主固三結(jié)期三、次三固結(jié)三(次三壓縮三)期三內(nèi)都三有可三能發(fā)三生。(2三)錯三動：三垃圾三填埋三中的三細(xì)顆三粒向三大的三孔隙三或洞三穴中三的運三動。(3三)物三理化三學(xué)變?nèi)喝龔U棄三料因三腐蝕三、氧三化和三燃燒三作用三引起三的質(zhì)三變及三體積三減小三。(4三)生三化分三解：三垃圾三因發(fā)三酵、三腐爛三及好三氧和三厭氧三作用三引起三的質(zhì)三量減三小。影響三沉降三量的三因素①垃三圾填三埋場三的各三堆層三中的三垃圾三層及三土體三覆蓋三層和初始三密度或孔隙三比；②垃三圾中三的可分三解的廢三棄料三的含三量；③填三埋高度；④覆三蓋壓力及應(yīng)三力積三累；⑤滲三濾水位及其三漲落三；⑥環(huán)境因素諸如三大氣三濕度三，對三垃圾三有影三響的三氧化三含量三、填三埋體三溫度三以及三填埋三體中三的氣三體或三由填三埋料三所產(chǎn)三生的三氣體三。垃圾三沉降三的特三點：在填三埋竣三工后三的1或三2個三月內(nèi)，三沉降三較大三，接三下來三，在三相當(dāng)三長的三一段三時間三內(nèi)，三大量三產(chǎn)生三的是次壓三縮(次三固結(jié)三)沉三降。填埋三場沉三降速三率1.三填埋三深度三對沉三降速三率的三影響較大三的填三埋深三度通三常表三現(xiàn)出三較快三的沉三降速三率。三但是三，填三埋沉三降速三率與三填埋三深度三t1，并三不成三線性三關(guān)系三。在三深度超過三27三m之后三，其三增長三效果三基本三消失三。深埋的垃三圾類三似于三一個厭氧環(huán)境三，因三此其三生化三腐爛三速度三要比三淺埋三的來三得慢三，淺埋的垃三圾或三許更三近似三于好三氧環(huán)三境，三其腐三爛速三率更三快，三因而三沉降三速率三也更三大。2.三好氧三環(huán)境三下的三沉降三量普三遍比三厭氧三環(huán)境三下的三沉降三量大三。3.三施工三期對三沉降三速率三的影三響施工三期tc的長三短同三樣對三沉降三速率三有影三響，施工三速率三越快三(tc值越三小)三，填三埋沉三降完三成的三時間三就越三短。在施三工可三靠的三條件三下，三可以三盡可三能地三提高三衛(wèi)生三填埋三的施三工速三度，三以達(dá)三到加三速沉三降的三目的三。工后三沉降三的范三圍,三在總?cè)盥袢疃热?三.5三％～三6％三之間三，也三就是三說，三對于三不受三任何三外載三影響三，只三受其三自身三重量三及生三物降三解作三用的三31三m高三的填三埋場三，可三望產(chǎn)三生約三1.三4～三1.三8m三的工三后沉三降。固體三廢棄三物的三壓縮三性一般認(rèn)為三沉降三由三三個分三量組三成：Sto三ta三l=Si+Sc+Ss式中三Sto三ta三l——三總沉三降量三；Si——三瞬時三沉降三量；Sc——三固結(jié)三沉降三量；Ss——三次壓三縮(三次固三結(jié))三沉降三量，三或蠕三變。廢棄三物的三沉降三與泥三炭土三的沉三降相三似，三在經(jīng)三歷快三速的三瞬時三沉降三和固三結(jié)沉三降之三后，三接下三來的三主要三是由三長期三的次三壓縮三(次三固結(jié)三)引三起的三附加三沉降然而三，與三泥炭三土的三沉降三不同三的是三，城三市固三體廢三棄物三的次三壓縮三中包三含有三一個三重要