环境岩土工程学之六现代卫生填埋场的设计与计算

第6章

现代卫生填埋场的设计与计算生活垃圾卫生填埋技术规范cjj17-2004上节课要点生活垃圾卫生填埋技术规范cjj17-2004上节课要点生活垃圾卫生填埋技术规范cjj17-2004上节课要点上节课要点有GCL的填埋场封顶上节课要点6.6填埋场边坡稳定分析现代城市固体废弃物卫生填埋场具有非常复杂的衬垫系统，它一般有两层压实黏土衬垫两层土工膜两层土工复合材料上覆有一定厚度的砂砾保护层当衬垫处于边坡位置时，如处置不当，很可能发生各种形式的稳定破坏。1996年夏，西班牙垃圾填埋场(规模与深圳下坪填埋场相似)发生数以百万吨的垃圾崩泻，数人死亡，数百万美元财物损失；2000年7月10日菲律宾马尼拉垃圾填埋场垃圾堆体因连降暴雨而滑塌，死亡10人，100多人受伤，滑塌下的垃圾厚达10米；2002年6月14日重庆沙坪区凉枫垭垃圾场因暴雨滑塌，40万立方米垃圾呼啸而下，将山坳碎石厂的三层楼宿舍吞没，死亡10人。鸡笼山垃圾填埋场发生垃圾崩塌滑坡边坡稳定破坏类型1.边坡及衬垫底部土体发生整体滑动破坏这种破坏类型可能发生在开挖或铺设衬垫系统但尚未填埋时。图中仅表示了地基产生圆弧滑动破坏的情况，伹实际上由于软弱层及裂缝所导致的楔体或块体破坏也不能忽视。这种破坏模式可用常规的岩土勘探和边坡稳定分析方法来评价。2.衬垫从锚沟中脱出及沿坡面滑动这种破坏通常发生在衬垫系统铺设时。衬垫与坡面之间摩擦及衬垫各组成部分之间的摩擦能阻止衬垫在坡面上的滑移，锚沟的锚固作用也可阻止衬垫的滑动。其安全程度可由各种摩擦阻力与由衬垫系统自重产生的下滑力之比加以评价。3.沿固体废弃物内部破坏当废弃物填埋到某一极限高度时，就可能产生破坏。填埋的极限高度与坡角和废弃物自身强度有关。这种情况可用常规的边坡稳定分析方法进行分析，困难在于如何合理选取固体废弃物的容重和强度值。4.沿废弃物内部及地基破坏硬壳层软土层①②③④⑤⑥固体废物5米扩容5.沿衬垫系统的破坏(图6.24e)复合衬垫系统内部强度较小的接触面形成一滑动单元。这种破坏常受接触面的抗剪强度、废弃物自重和填埋几何形状等因素控制。6.封顶和覆盖层的破坏由土或土及复合材料组成的封顶系统(最终覆盖)用于斜坡工时，抗剪强度低的接触面常导致覆盖层的不稳定而沿填埋的废弃物坡面向下滑动。7.过大的沉降大的沉降尽管不是严格意义上的一种稳定破坏。但由于垃圾的产生过大沉降及地基自身的沉降可能会使斜坡上的衬垫产生较大的张力，可以导致破坏。此外，不均匀沉降也可以使有裂缝的覆盖层和衬垫产生畸变，如果水通过裂缝进入填埋场也会对其稳定性产生不利影响。在这三些破三坏类三型中三，衬垫三系统的破三坏最三受关三注，三因为三一旦三衬垫三破坏三，填三埋物三的淋三洗液三就可三能进三入周三围土三体及三地下三水中三，造三成新三的环三境污三染。破坏三机理填埋三场边三坡稳三定分三析应三从短期和长期稳定三性两三方面三考虑边坡三稳定三性通三常与三土的抗剪三强度参数(总应三力或三有效三应力三强度三指标)、坡高、坡角、土三的容重及孔隙三水应三力等因三素有三关。短期三破坏通常三发生三在施三工末三期。三因边三坡较三陡，三在开三挖结三束后三不久三即发三生稳三定破三坏。对于三饱和三黏土三，由三于开三挖使土体三内部三应力发生三变化三，在三潜在三破坏三区有效三应力三降低，从三而增三大发三生破三坏的三可能三性。三当潜三在破三坏区三的变三形达三到一三极限三变形三时，三就会三出现三明显三的负三孔压三，负的三孔隙三水应三力消三散常直三接导三致边三坡稳三定破三坏。三由于三负孔三压消三散速三率主三要取三决于三黏土三的固三结系三数和三在破三坏区三的平三均深三度。用太三沙基三固结三理论三可以三估算三出负三孔压三消散三的时三间若一三边坡三土体三的固三结系三数Cv=0三.0三1m2/d三，潜三在破三坏区三平均三深度三H=三0.三5m三，已三知对三应于三固结三度为三90三％的三时间三因数三Tv=0三.8三5，三则孔三压的三消散三需6三年时三间，三因此三，这三种情三况就三属于长期三稳定三破坏问题三。边坡三位置三多层三复合三衬垫三的稳三定性填埋三场复三合衬三垫系三统中三第一三层黏三土衬三垫直三接建三于第三二层三淋洗三液收三集系三统上三面，三而该三系统三又依三次铺三设于三第二三层土三工膜三之上三，整三个衬三垫系三统抗三滑稳三定性三取决三于系三统各三组成三部分三之间接触三面的三抗剪三强度，通三常第三二层三淋洗三液收三集系三统与三第二三层土三工膜三衬垫三的接三触面三上抗三剪强三度最三小，三因此三这一三接触三面是三危险三的。复合三衬垫三沿坡三面滑三动的三稳定三性因三具有三多层三黏土三衬垫三、土三工膜三和土三工复三合材三料变三得非常三复杂。固体三废弃三物的三稳定三性封顶三系统三的边三坡稳三定分三析封顶三系统三通常三均是三相对三较薄三的土三层，三当位三于边三坡位三置时三，由三于重三力作三用，三均有三向下三滑动三的趋三势。3.三关于三安全三系数三的选三择对于三边坡三的长三期静三力稳三定分三析，三通常三认为三最小三安全三系数三为1三.5三是比三较合三适的三。但三这常三用于三土坝三设计三，对三于填三埋场三整体三边坡三稳定三分析三或封三顶边三坡稳三定分三析是三否合三适呢三?美三国环三保局三建议三最小三安全三系数三可取三1.三25三～1三.5三，其三大小三安全三取决三于所三取抗三剪强三度参三数的三正确三程度三。6.三7卫三生填三埋中三的沉三降计三算沉降三机理(1三)压三缩：三由填三埋场三自重三及其三所受三到的三荷载三引起三，在三填埋三期、三主固三结期三、次三固结三(次三压缩三)期三内都三有可三能发三生。(2三)错三动：三垃圾三填埋三中的三细颗三粒向三大的三孔隙三或洞三穴中三的运三动。(3三)物三理化三学变三化：三废弃三料因三腐蚀三、氧三化和三燃烧三作用三引起三的质三变及三体积三减小三。(4三)生三化分三解：三垃圾三因发三酵、三腐烂三及好三氧和三厌氧三作用三引起三的质三量减三小。影响三沉降三量的三因素①垃三圾填三埋场三的各三堆层三中的三垃圾三层及三土体三覆盖三层和初始三密度或孔隙三比；②垃三圾中三的可分三解的废三弃料三的含三量；③填三埋高度；④覆三盖压力及应三力积三累；⑤渗三滤水位及其三涨落三；⑥环境因素诸如三大气三湿度三，对三垃圾三有影三响的三氧化三含量三、填三埋体三温度三以及三填埋三体中三的气三体或三由填三埋料三所产三生的三气体三。垃圾三沉降三的特三点：在填三埋竣三工后三的1或三2个三月内，三沉降三较大三，接三下来三，在三相当三长的三一段三时间三内，三大量三产生三的是次压三缩(次三固结三)沉三降。填埋三场沉三降速三率1.三填埋三深度三对沉三降速三率的三影响较大三的填三埋深三度通三常表三现出三较快三的沉三降速三率。三但是三，填三埋沉三降速三率与三填埋三深度三t1，并三不成三线性三关系三。在三深度超过三27三m之后三，其三增长三效果三基本三消失三。深埋的垃三圾类三似于三一个厌氧环境三，因三此其三生化三腐烂三速度三要比三浅埋三的来三得慢三，浅埋的垃三圾或三许更三近似三于好三氧环三境，三其腐三烂速三率更三快，三因而三沉降三速率三也更三大。2.三好氧三环境三下的三沉降三量普三遍比三厌氧三环境三下的三沉降三量大三。3.三施工三期对三沉降三速率三的影三响施工三期tc的长三短同三样对三沉降三速率三有影三响，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时间三就越三短。在施三工可三靠的三条件三下，三可以三尽可三能地三提高三卫生三填埋三的施三工速三度，三以达三到加三速沉三降的三目的三。工后三沉降三的范三围,三在总三填埋三深度三的4三.5三％～三6％三之间三，也三就是三说，三对于三不受三任何三外载三影响三，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高三的填三埋场三，可三望产三生约三1.三4～三1.三8m三的工三后沉三降。固体三废弃三物的三压缩三性一般认为三沉降三由三三个分三量组三成：Sto三ta三l=Si+Sc+Ss式中三Sto三ta三l——三总沉三降量三；Si——三瞬时三沉降三量；Sc——三固结三沉降三量；Ss——三次压三缩(三次固三结)三沉降三量，三或蠕三变。废弃三物的三沉降三与泥三炭土三的沉三降相三似，三在经三历快三速的三瞬时三沉降三和固三结沉三降之三后，三接下三来的三主要三是由三长期三的次三压缩三(次三固结三)引三起的三附加三沉降然而三，与三泥炭三土的三沉降三不同三的是三，城三市固三体废三弃物三的次三压缩三中包三含有三一个三重要