發布時間：2021-01-15所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：隨著經濟的不斷發展以及人民生活水平的提高，產生的城市固體廢棄物數量也不斷增加，給社會經濟發展和環境保護帶來了巨大影響.目前各國對城市固體廢棄物的處理方法主要有以下幾種：填埋、焚燒及堆肥.填埋法是城市生活垃圾主要的處理方式，垃圾填埋具有
摘要：隨著經濟的不斷發展以及人民生活水平的提高，產生的城市固體廢棄物數量也不斷增加，給社會經濟發展和環境保護帶來了巨大影響.目前各國對城市固體廢棄物的處理方法主要有以下幾種：填埋、焚燒及堆肥.填埋法是城市生活垃圾主要的處理方式，垃圾填埋具有投資省，處理費用低，處理量大，所需設備少，操作簡便，回收填埋氣可獲得一定經濟效益等優點.
關鍵詞：固體廢棄物;填埋場;襯里水力;愈合機制
1.垃圾填埋場常見滲漏類型及原因分析
1.1垃圾攔擋壩滲漏
由于垃圾攔擋壩以土壩、石渣壩以及土工材料復合型壩為主，并且攔擋壩常位于填埋場的較低位置，這樣攔擋壩的壩前常常是滲濾液匯集區。對于垃圾攔擋壩的防滲結構常布置在上游壩坡面(均質土壩除外)，并采用以HDPE膜+GCL膨潤土毯的復合襯里結構為主。由于上游壩坡的防滲結構與庫底和庫坡防滲結構搭接位置較多，施工工序多且復雜，再加上一般的過壩管線(地下水導排管、滲濾液導排管等)等因素，從而會影響攔擋壩防滲的可靠性。在垃圾填埋過程中，尖銳的垃圾物品以及垃圾卸載、攤鋪不規范操作等原因，也會導致攔擋壩上游防滲結構損壞。攔擋壩防滲結構損壞后，滲漏主要出現在下游壩坡的中下部及坡腳部位。
1.2庫底滲漏
庫底防滲結構的作用是將垃圾及滲濾液與下部地下水導流層和基礎層徹底隔離開，地下水在防滲層下自由流動，且不被垃圾滲濾液污染，為了提高填埋場的防滲可靠性，常采用雙層襯里和復合襯里防滲結構。庫底防滲結構一旦出現破損，就會出現滲漏通道，垃圾滲濾液沿著滲漏通道流向地下水導流層，污染地下水。
這樣，地下水就必須通過污水處理達到排放標準后才能排出，這將增加污水處理的負荷和成本。造成庫底滲漏的原因主要有三種，其一是填埋場垃圾堆體穩定化過程中，因垃圾降解速率不同，容易產生局部不均勻沉降，導致庫底防滲結構被撕破或刺穿;其二是填埋場運行過程中，對入場廢物運輸、卸車、攤鋪、壓實和覆蓋等作業操作不規范，過于接近防滲結構，造成防滲結構破損;其三是庫底在施工防滲結構時，存在施工質量缺陷。庫底出現滲漏常表現為地下水被污染，因此庫底的地下水成為垃圾填埋場運行好壞的“晴雨表”。
1.3庫坡滲漏
垃圾填埋場的庫坡是將填埋的垃圾圍起來，對填埋的垃圾起到側向支撐的作用，垃圾在降解過程中產生的垃圾滲濾液沿著庫坡流入庫底，匯集到攔擋壩壩前，在通過滲濾液導排管到污水處理中心。因此庫坡的防滲結構也是將垃圾和滲濾液直接跟基礎層隔離開，使基礎層不被污染，也不污染地下水。鑒于庫坡的施工方便且可靠，庫坡常采用復合襯里防滲結構中的GCL+HDPE膜結構型式。庫坡滲漏一般表現形式為地下水被污染或庫坡的另一側有滲濾液滲出，這樣對垃圾填埋場周邊環境也帶來極大影響。
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造成庫坡滲漏主要有兩個原因，其一是生活垃圾中含有玻璃、陶瓷等尖銳物品，在堆填過程中，容易刺穿庫坡防滲結構;其二是由于庫坡的防滲結構在堆填垃圾前一直是臨空的，時間一長導致防滲結構脫離基礎層。鑒于庫坡防滲結構出現破壞的原因，應加強對庫坡防滲結構的表面保護(在防滲結構面上堆碼袋裝土)和上部錨固可靠性檢測。
2. 固體廢棄物填埋場襯里的水力缺陷及愈合試驗
目前，實驗室內大型直剪試驗、扭剪試驗和斜板試驗等材料界面剪切特性研究的常規試驗方法，往往只能在一次試驗中研究單一界面的強度，對于多層材料組成的復合界面強度研究的試驗尚處于探索階段。本節將基于近些年來國內外學者在該方面的探索成果進行簡要綜述。
2.1直接剪切試驗
因設備簡單、普及性強，直剪試驗和拉拔試驗最早用于研究土工合成材料—土界面強度特性的試驗研究。但是，這些試驗方法難以考慮垃圾填埋場實際運行條件，諸如運行期間場內的應力變化、滲濾液或降雨入滲導致復合層中粘土含水率變化對強度的影響等。因此，這些試驗方法只適用于一定的室內試驗條件，其結論在工程實踐中的實用性和可靠性均有待提高。
考慮到在垃圾填埋場實際運行過程中，復合襯里層中的材料/GCL中的膨潤土層會隨著垃圾場的運行呈現逐漸飽和的趨勢，這將涉及到非飽和土力學范疇。因此，在研究復合襯里層界面強度時，直剪試驗裝備進行了改進，在剪切過程中，可利用安裝在界面附近的微型孔壓傳感器測量孔隙水壓力的變化，以達到從有效應力原理和非飽和土力學的角度分析界面強度的目的。
試驗中除了引入微型孔壓計外，還分別進行了不同含水量或不同干密度GCL(膨潤土)的直剪試驗，以模擬研究復合襯里層在填埋場運營過程中的破壞機制。研究結果表明，負孔壓對界面抗剪強度的變化有十分重要的影響，并且界面剪切破壞機制受法向應力水平控制。在較低的法向應力作用下的剪切過程中，土顆粒在土工合成材料的表面滑動;隨著法向應力增加，土顆粒嵌入土工合成材料內，在剪切力作用下顆粒在土工材料表面既存在滑動也具有如犁地一樣的刻劃作用，致使界面處的摩擦力增大，從而界面抗剪強度增加;當法向應力繼續增大時，顆粒的嵌入深度增加，使得其劃痕加深。劃痕越深，土工材料表面的粗糙度越大。
當法向應力達到一定程度后，當合成材料界面摩擦角大于土內部顆粒之間的摩擦角時，潛在剪切破壞面會從合成材料界面處轉移到GCL的膨潤土內部。界面剪切強度的變化是由滑動及犁地式刻劃共同作用引起的。研究雖對直剪試驗有所改進，但仍未擺脫直剪試驗束縛的缺陷，每次試驗只能確定一個界面的力學參數，而在實際垃圾填埋場的襯里或封蓋系統中是多界面同時承受外界因素的影響，因此傳統試驗不能滿足多界面同時受力破壞的研究需求。另外，試驗中所采用的微型孔壓計只適用于30kPa以內的吸力量測，使得在對飽和土樣進行試驗時只能使用非粘性土樣，致使不能獲得粘土在飽和及非飽和狀態下與土工合成材料界面的抗剪強度。
2.2環剪試驗
試驗過程均按照實際填埋場運營期間的應力條件，對不同含水率試樣分別施加不同法向應力，使試樣在0.015mm/min的變形速率下剪壞，獲得了不同條件下剪應力—剪切位移關系和剪切強度—GCL膨潤土含水率的關系。研究結果表明：底部復合襯里系統的剪切破壞面分布與法向應力的大小有關。
根據法向應力的大小，可分為三種破壞模式：在較低的應力水平下，破壞面位于GCL無紡土工布—土界面;隨著應力增大，破壞面轉移到糙面土工膜—GCL有紡土工布界面;當法向應力大于300kPa時，破壞面發生在GCL膨潤土內部。試樣在較大法向應力下剪切時，還可以觀察到GCL層的水化膨潤土侵入附近的土工織布內，而且侵入量隨法向應力的增加而增大。
當破壞面位于GCL無紡土工布—土界面和GCL膨潤土內部破壞時，可以觀察到無紡土工布部分纖絲和加筋纖維被拉出、拉扯的現象，這將極大地降低GCL的內部抗剪強度。復合封蓋系統剪切破壞面的分布與GCL內膨潤土的水化程度或含水率有關。當膨潤土含水率較低時，破壞面位于GCL—下覆土層界面;當膨潤土含水率大于50%時，破壞面發生在糙面土工膜—膨潤土界面。可見破壞面的轉移與膨潤土含水率有關，即壓實粘土水化程度增加，導致粘土強度降低，進而引起破壞面由GCL—下覆土層界面向糙面土工膜—膨潤土界面轉移。——論文作者：朱玉琴 1朱亞東 2
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