城市垃圾填埋场对水土生态环境的影响分析

城市垃圾填埋场的淋滤液含有污染组分,对堆场附近地下水和土壤环境质量将带来不利影响。文章根据实际监测资料,分析了垃圾堆场对地质环境的影响、垃圾淋滤液特征及其迁移转化的基本规律,指出加强垃圾填埋场水土环境监测是城市生态环境保护的重要手段。     

垃圾填埋场中淋滤液回灌液压变化规律

为研究垃圾填埋场中因进行淋滤液回灌而对孔隙水压力运移产生的影响,在忽略淋滤液在竖直方向上运移的前提下,在考虑填埋场淋滤液回灌的实际工况、液相本构方程、水量平衡条件和有机物生化降解的基础上,建立孔隙水压力理论方程。补充不同的边界条件,得到群井回灌和单井回灌2种情况下模型的解析解。计算及分析结果表明:(a)在进行单井回灌时,回灌进行到30 d后孔隙水压力基本稳定;孔隙水压力随离开回灌井距离的增加而迅速减小,在离回灌井15 m范围内回灌效果较好,20 m以外的区域回灌效果较差。(b)在进行群井回灌时,回灌前期孔隙水压力迅速增加,填埋单元中各处孔隙水压力最终均达到回灌水头压力;与单井相比,群井的回灌效果较好。(c)淋滤液回灌在垃圾体中会产生较高的孔隙水压力,因此在实际工程中确定回灌的时间和距离时应考虑孔隙水压力。     

基体曲率对热障涂层残余应力的影响

导出了轴对称温度应力状态下的位移公式,采用空心和实心四相同心圆模型分析了基体曲率对热障涂层残余应力的影响。结果表明:热障涂层结构中各层内既有环向应力,又有径向应力,应力大小与温降成线性关系;当陶瓷层在外层时,在氧化层/陶瓷层和粘结层/氧化层界面上产生垂直界面的拉应力,且实心模型的拉应力远大于空心模型的拉应力;当陶瓷层在里层时,空心模型中相应界面上的应力为压应力。     

基体曲率对热障涂层残余应力的影响

导出了轴对称温度应力状态下的位移公式。采用空心和实心四相同心圆模型分析了基体曲率对热障涂层残余应力的影响。结果表明：热障涂层结构中各层内既有环向应力,又有径向应力,应力大小与温降成线性关系;当陶瓷层在外层时,在氧化层／陶瓷层和粘结层／氧化层界面上产生垂直界面的拉应力,且实心模型的拉应力远大于空心模型的拉应力;当陶瓷层在里层时,空心模型中相应界面上的应力为压应力。     

层间接触对沥青加铺层性能的影响

通过选取古德曼模型,基于弹性层状体系理论对不同层间接触情况下沥青加铺层受力及变形规律进行分析,研究了考虑水平力时层间接触对加铺层的影响．研究结果表明：层间接触不良会导致加铺层弯沉、拉应力变大;不同界面的层间接触变化对加铺层表弯沉影响程度相差不大,但对拉应力影响程度不同;水平力大小对加铺层底拉应力影响不大．但对加铺层表拉应力影响较大;不同层间接触对加铺层剪应力影响与水平力大小有关．在进行加铺设计、施工时候必须考虑层间接触对加铺层性能的影响．     

界面端脆性开裂扩展的数值模拟

用有限元分析了简支梁下表面粘贴异质材料后粘贴材料性能及结合角对界面端附近应力分布的影响,在此基础上,分别应用最大切应力准则和最大周向拉应力准则对界面端开裂扩展进行了数值模拟.计算结果表明,粘贴材料的性能及结合角仅对界面端附近的应力数值有影响,而对其分布规律影响不大;界面端或者由最大切应力引起沿界面开裂扩展,或者由最大周向拉应力引起垂直于界面在梁内开裂扩展.     

大跨度张弦桁架预应力张拉控制研究

应用有限元软件ANSYS，通过对模拟千斤顶升温的模拟千斤顶法实现拉索预应力，提出了张弦桁架预应力的实用确定方法．将使用状态下计算得到的千斤顶温度荷载加到施工状态的计算模型即可求出施工需控制的索力、控制点位移．二次张拉需考虑张拉对相邻桁架的影响，施工控制难度大，本文结合哈尔滨会展体育中心支座跨度128m的超大跨度预应力张弦桁架结构的深化设计计算，提出了单榀张弦桁架下弦拉索胎架一次张拉法施工方法，通过对张拉阶段胎架与张弦桁架间摩擦力的计算研究，定量索力下跨中位移法考虑摩擦力影响，以跨中竖向位移作为预应力张拉的主要控制指标，成功地完成了该工程预应力张拉施工．     

横缝间隙对拱坝应力状态的影响分析

考虑拱坝分期施工过程,采用常刚度加速迭代算法研究了横缝间隙对小湾拱坝应力状态的影响．对灌浆后横缝没有间隙和存在0．5mm的间隙两种情况进行的对比计算和分析结果表明,横缝间隙的存在对坝体应力分布规律的影响不大,但对应力的大小有较大影响,即坝体上游面拉应力大小和拱冠梁底部拉应力范围均有明显增大．     

复杂荷载下陡边坡长距离防渗系统可靠性分析

为分析工业固废填埋场陡边坡长距离防渗系统在复杂荷载下的可靠性,考虑了渣体沉降力学作用、材料界面黏聚力及基础平台的影响,建立了多界面防渗膜力学模型,通过平衡方程获得了主动作用力接触面上土工膜的拉力解析解。结合实际工程,计算得出理论与数值结果基本一致,与以往方法相比,该模型更符合实际情况,受力分析更合理。同时,数值及理论结果均显示该工程设计存在环境风险,对此提出了可行的解决方案。该研究成果对工程设计有很好的指导意义,打破了传统设计思路,提高了土地资源利用率。     

异弹模界面裂缝的边界元分析及其应用

利用双域边界元法计算异弹模界面裂缝缝端应力场，由应力外推法求出应力强度 因子，所得结果具有较高的精度。作为应用，文中计算了坝踵界面裂缝的应力强度因 子，得出了应力强度因子随坝基弹模、库水位和缝水压力的变化规律．     

陡峭边坡条件下生活垃圾卫生填埋场高密度聚乙烯（HDPE）膜拉伸稳定分析

我国西部地区的卫生垃圾填埋场多处于陡峭冲沟之内,难以应用现行《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》(CJJ 17—2004)进行HDPE膜锚固工程设计与施工。以甘肃陇南地区某县城陡峭边坡条件下生活垃圾卫生填埋场HDPE膜为研究对象,采用有限元软件MIDAS/GTS数值模拟分析。随着垃圾堆体填筑高度的增加,地基变形与边坡HDPE膜拉伸稳定性变化。计算结果表明:随着垃圾填埋高度的增加,地基变形量较小,最大竖向位移仅为0.4 mm;HDPE膜的应力随着垃圾填埋物填埋高度的增加而增加,最大拉应力发生在底层锚固沟处,为0.62 MPa。     

不同温度环境下加肋土工膜与砂土界面拉拔试验的颗粒流数值模拟

为了研究垃圾填埋场衬垫系统中加肋土工膜与砂土界面特性, 通过对比室内拉拔试验, 运用离散单元法的二维颗粒流程序(2D particle flow code, PFC$^{\rm 2D})$, 模拟了不同加肋高度和温度组合下的加肋土工膜与砂土界面拉拔试验, 得到了加肋土工膜与砂土界面的宏观应力-应变曲线、细观颗粒间位移场和应力场的变化规律. 研究结果表明: 加肋土工膜与砂土界面的拉拔应力明显优于光面土工膜($h=0$ mm)与砂土界面; 界面极限拉拔应力随着加肋高度的增加而增大, 随着温度的升高而减小; 界面摩擦系数随着温度的升高而减小. 还从细观角度(颗粒位移和内部接触力)模拟研究了加肋土工膜与砂土界面拉拔试验. 研究结果表明: 加肋土工膜与砂土界面附近砂土颗粒的位移较大, 颗粒整体向左上方移动, 而肋块后部上方的砂土由于法向应力作用向下运动; 随着温度的升高或者加肋高度的减小, 加肋土工膜与砂土界面附近的颗粒位移变大, 稳定性变差; 拉拔模型内部左侧的接触力较大, 加肋土工膜附近的接触力也较大, 并向上下两边逐渐减小; 随着加肋高度的增加或者温度的降低, 加肋土工膜与砂土界面附近土体内部的接触力明显增大. 研究结果从宏观到细观较全面地描述了加肋土工膜与砂土界面拉拔试验的全过程.     

垃圾渗滤液生化处理出水混凝实验研究

对垃圾渗滤液生化处理出水混凝沉淀反应的主要影响因素进行了单因素实验研究,在此基础上,采用混交水平正交试验方法综合分析了实验条件对混凝沉淀处理效果的影响.所考察的因素对CODCr去除率影响的次序是:PAC投加量>搅拌时间>PAM投加量;优化后的实验条件:PAC投加量1200 mg/L,PAM投加量5 mg/L,搅拌时间为5 min.在优化后的混凝沉淀条件下,混凝出水CODCr去除率为60.72%,水质接近国家生活垃圾填埋污染控制标准渗滤液排放限值二级要求.     

HDPE膜的力学特性受损伤影响初步研究

为分析某一现代卫生填埋场边坡上铺设的高密度聚乙烯膜(HDPE膜)因施工损伤而引发的断裂机制,开展了条带拉伸试验和土工离心模型试验．拉伸试验测试了无损膜和4种情形损伤膜试样,发现损伤HDPE膜受力达到峰值强度并被拉长至一定程度后,其拉伸变形不再在整个试样长度范围内均匀发生,而主要集中在受损部位发生,故实测到的损伤膜极限伸长率仅为无损情形时的1／10左右．这一影响实际上改变了HDPE膜的破坏机制,使其由原先的渐进性破坏变成受损后的突发性破坏．两组初步离心模型试验结果发现,在轻质高压缩性的模型MSW作用下,模型膜上的损伤明显扩大,受损部位的拉伸变形十分明显并接近断裂,表明损伤对膜的实际工作性状有很大影响．     

垃圾渗滤液生物处理工艺及其研究进展

从垃圾渗滤液的产生及其特点出发,介绍了国内外正在开发和研究的垃圾渗滤液处理技术,针对国内外垃圾渗滤液处理技术的现状,提出了垃圾渗滤液生物处理技术的发展方向,认为生物法与物理化学法结合将是未来渗滤液处理研究的主要方向。     

填埋层空气状况对渗滤液中氮成分变化的影响

渗滤液回灌厌氧填埋层可以有效降解渗滤液中的有机物 ,但却对氨氮去除无效 ;而且由于有机物降解的加速 ,使回灌后渗滤液中氨氮的质量浓度比常规垃圾填埋场更高 ,从而导致渗滤液必须再经过复杂的物化处理后才能达标排放 .为此 ,通过实验室模拟 ,研究了垃圾层中空气状况对回灌渗滤液出水中氮成分变化的影响 .结果表明 :只要向填埋层供给少量空气 ,就可有效降低渗滤液中氨氮的质量浓度 ,从而减轻渗滤液后续处理的压力     

城市垃圾好氧堆肥渗沥水处理

我国城市垃圾的数量增长很快,全年排放垃圾7300万吨。处理城市垃圾的方法有焚烧、堆肥和填埋3大类。我国研究较多的是堆肥处理。在堆肥过程中有渗沥水产生。如不妥善处理,渗沥水就排入水体,将会严重污染水体。渗沥水处理问题,在某些地区已刻不容缓。作者首先调查了渗沥水的水质。结果表明 COD_(cr)(300000毫克/升)、BOD_5(15000毫克/升)、氨氮(800毫克/升)都较高。针对这种水质,试验了生化-物化处理的可行性。发现聚铁型凝聚剂对 COD_(cr)及色度有较高的去除率(分别为64.60％和93.8％);经活性污泥处理后,COD_(cr)的去除率也可达74.5％,弱鼓风搅拌处理,可脱除氨氮56.8％。好氧生化-物化联合处理的连续试验表明:除 COD 外,各项水质指标都达到国家工业废水排放标准。水生植物净化试验表明,凤眼莲对 COD 的去除可达64％。好氧生化-物化联合处理再加水生植物净化的渗沥水处理,工艺简单、经济效果和处理效果都好,是处理城市垃圾好氧堆肥渗沥水的有效途径之一。它对城市垃圾填埋渗透水的处理,也有应用的前途。     

生物反应器填埋场气体压力下沉降的预测

为了研究生物反应器填埋场中气体压力对沉降的影响,把生物反应器填埋场简化为单向气体渗流场,结合Darcy定律、气体状态方程、有效应力原理和多孔介质流体动力学理论,并假定生物反应器填埋场渗滤液完全回灌,在气体质量守恒的基础上,根据气体消散期间垃圾场内和大气之间的气体压力与填埋场沉降之间的变化关系,建立生物反应器填埋场在气体压力作用下沉降的数值模型.运用有限差分法进行求解.实例分析表明:该模型能够较好地预测生物反应器填埋场的沉降.     

填埋层空气状况对填埋初期渗滤液水质的影响

渗滤液的回灌可以加速填埋场的稳定化 ,降低渗滤液的有机物浓度 .但填埋初期进行渗滤液的直接回灌 ,会导致垃圾层内有机酸的积累 ,阻碍甲烷化过程的建立 .通过实验室模拟 ,研究了垃圾层中空气状况对填埋初期渗滤液直接回灌出水水质的影响 .研究结果表明 :向填埋层供给少量空气 ,就可以解决填埋初期渗滤液直接回灌产生的有机酸积累问题 ,使渗滤液中的有机物迅速降解 .