垃圾填埋场衬垫系统受力特性研究

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作者：李明飞、孙海霞著

出版社：化学工业出版社

本类榜单：工业技术

分类：工业技术 > 环境科学

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ISBN：9787122360694
装帧：一般胶版纸
册数：暂无
重量：暂无
开本：16开
页数：138
出版时间：2020-05-01
条形码：9787122360694 ; 978-7-122-36069-4

本书特色

适读人群：本书可供岩土工程、环境工程、土木工程等领域的科研技术人员参考，也可作为高等学校研究生的教学参考用书。本书首先根据土工合成材料界面剪应力相对位移曲线特点，提出了一种新的应变软化特性本构模型，并给出了界面剪切刚度计算表达式。接下来考虑材料间界面应变软化特性，对四层直剪试验进行了有限元模拟，并进行了有限元参数分析，初步研究了复合衬垫系统的剪力传递过程和影响因素。然后进行了一系列不同边坡坡度的垃圾填埋场离心模型试验，结合有限元分析评价了填埋场边坡坡度对衬垫系统受力的影响。通过离心模型试验，现场试验的有限元模拟，研究了垃圾填埋过程以及填埋作业车辆与衬垫系统受力的关系。采用有限元法分析了双层防渗膜衬垫系统内土工合成材料层的受力状况，并与单层防渗膜衬垫系统进行了对比分析。本书研究成果可以为垃圾填埋场衬垫系统的设计、施工提供理论参考。

内容简介

《垃圾填埋场衬垫系统受力特性研究》主要内容包括：一种土工合成材料界面应变软化特性本构新模型、垃圾填埋场衬垫系统剪力传递研究、填埋场边坡坡度与衬垫系统受力关系研究、垃圾填埋以及作业车辆引起的衬垫系统受力研究、衬垫层锚固结构受力特性研究。本书研究成果可以为垃圾填埋场衬垫系统的设计、施工提供理论参考。本书可供岩土工程、环境工程、土木工程等领域的科研技术人员参考，也可作为高等学校研究生的教学参考用书。

1绪论
1.1研究背景1
1.2垃圾填埋场衬垫系统材料与构造5
1.3垃圾填埋场衬垫系统受力特性研究现状11
1.3.1衬垫系统土工合成材料层受力计算的极限平衡法11
1.3.2衬垫系统受力特性的试验研究15
1.3.3衬垫系统受力特性的理论和数值研究16
1.4本书研究内容与方法19

2土工合成材料界面应变软化特性的一种本构新模型
2.1概述21
2.2模型描述23
2.2.1剪应力峰值前阶段23
2.2.2应变软化阶段26
2.2.3界面整体剪切刚度27
2.3模型参数确定方法28
2.4模型初步验证28
2.5小结29

3有限元分析中材料本构关系及参数确定
3.1概述31
3.2材料本构关系32
3.2.1土体、焚烧灰本构关系32
3.2.2土工合成材料本构关系35
3.2.3材料界面本构关系35
3.3有限元程序37
3.4小结39

4垃圾填埋场衬垫系统剪力传递研究
4.1概述40
4.2四层直剪试验概要41
4.3有限元模拟44
4.4模拟结果45
4.5有限元参数分析51
4.5.1试样长度的影响51
4.5.2第三层刚度的影响55
4.5.3土工膜厚度影响58
4.6小结61

5填埋场边坡坡度与衬垫系统受力关系研究
5.1概述62
5.2离心模型试验的缩尺比例62
5.3离心模型试验63
5.3.1离心试验装置63
5.3.2垃圾填埋场模型65
5.3.3试验材料特性67
5.3.4试验程序68
5.4试验结果69
5.5有限元分析及结果74
5.6有限元参数分析77
5.6.1底面长度影响77
5.6.2模型缩尺影响78
5.6.3土工膜弹性模量影响81
5.7小结83

6垃圾填埋以及作业车辆引起的衬垫系统受力研究
6.1概述84
6.2试验概要84
6.2.1离心模型试验84
6.2.2填埋场现场试验87
6.3试验结果88
6.3.1离心模型试验结果88
6.3.2填埋场现场试验结果91
6.4有限元分析92
6.4.1离心模型试验有限元分析92
6.4.2填埋场现场试验有限元分析93
6.5计算结果及分析94
6.5.1离心模型试验计算结果及分析94
6.5.2填埋场现场试验计算结果及分析95
6.6双层防渗膜衬垫系统受力计算96
6.6.1双层防渗膜衬垫系统计算模型97
6.6.2双层防渗膜衬垫系统有限元分析97
6.6.3双层防渗膜衬垫系统计算结果及分析97
6.7小结100

7垃圾填埋场衬垫层锚固结构受力特性研究
7.1概述101
7.2垃圾填埋场衬垫层锚固槽结构101
7.3衬垫层锚固槽受力特性分析及锚固力计算104
7.3.1覆土式锚固槽104
7.3.2混凝土灌注式矩形锚固槽106
7.3.3混凝土灌注式梯形锚固槽108
7.4衬垫层新型锚固结构及受力特性试验研究110
7.4.1衬垫层新型锚固结构设计110
7.4.2衬垫层新型锚固结构模型及试验材料111
7.4.3试验过程及方法112
7.4.4试验结果及分析116
7.5小结117

附录
附录Ⅰ材料界面参数确定方法119
附录Ⅱ土工合成材料界面应变软化特性本构新模型有限元计算程序代码121
附录Ⅲ土工合成材料界面应变软化特性本构新模型应用于Abaqus软件用户子程序代码127

参考文献

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节选

卫生填埋是目前世界上*常用的城市生活垃圾处理技术。我国从上世纪八十年代起，在一些经济发达的城市开始建立首批城市生活垃圾卫生填埋场，经过几十年的发展，垃圾填埋场在我国多数城市得到了广泛的应用，全国垃圾填埋场数量已接近700座。在垃圾填埋场中，由于雨水或融雪的流入以及垃圾的生物降解，将产生高度浓缩并含有多种有害物质的渗沥液，因此填埋场在底部和侧面必须设置衬垫系统用以封堵渗滤液，避免渗漏到场外污染地下水及周边土体。衬垫系统不仅包括由土工膜、压实黏土或土工复合膨润土垫等材料组成的防渗体系，也包括由碎石、土工织物、土工网或土工复合排水网等材料组成的渗滤液导排系统。从环境角度出发，衬垫系统的应用较好地解决了填埋场的防渗问题，然而在各种因素包括垃圾填埋体的自重压缩沉降、填埋作业机械的碾压、地基不均匀沉降以及地震荷载等的作用下，衬垫系统的土工膜及其他土工合成材料层内将会产生拉应力。如果拉应力超出了土工合成材料的抗拉极限强度，将导致衬垫层的撕裂破坏，隔绝渗沥液的功能失效，造成周围土体及地下水的污染。随着社会的发展，环境保护、绿色健康生活等理念更加深入人心，填埋场的安全性问题也受到越来越多的关注。因此，需要通过研究探明垃圾填埋场衬垫系统的受力特性和在各种因素作用下的受力状况，为填埋场设计提供理论依据，增强工程的安全性和经济性，确保填埋场衬垫系统发挥正常作用，降低环境污染风险。本书首先根据土工合成材料界面剪应力相对位移曲线特点，提出了一种新的应变软化特性本构模型，并给出了界面剪切刚度计算表达式。接下来考虑材料间界面应变软化特性，对四层直剪试验进行了有限元模拟，并进行了有限元参数分析，初步研究了复合衬垫系统的剪力传递过程和影响因素。然后进行了一系列不同边坡坡度的垃圾填埋场离心模型试验，结合有限元分析评价了填埋场边坡坡度对衬垫系统受力的影响。通过离心模型试验，现场试验的有限元模拟，研究了垃圾填埋过程以及填埋作业车辆与衬垫系统受力的关系。*后，采用有限元法分析了双层防渗膜衬垫系统内土工合成材料层的受力状况，并与单层防渗膜衬垫系统进行了对比分析。本书研究成果可以为垃圾填埋场衬垫系统的设计、施工提供理论参考。本书研究工作主要是在日本国立宇都宫大学和沈阳工业大学建筑与土木工程学院完成的，感谢宇都宫大学今泉繁良教授、许四法博士、沈阳工业大学宁宝宽教授、李勇工程师等给予的指导和大力支持。感谢辽宁省教育厅科学技术研究项目（L2012030，LQGD2017028），日本文部科学省科学研究费辅助金项目对本书研究工作的资助。感谢任一男硕士、方瑞东硕士等在写作过程中提供的资料和帮助。作者在研究及本书撰写过程中，参阅了大量国内外同行的文献，在此向你们致敬！本书可供岩土工程、环境工程、土木工程等领域的科研技术人员参考，也可作为高等学校研究生的教学参考用书。

作者简介

李明飞，沈阳工业大学建筑与土木工程学院，副教授，本人于2003年10月至2007年3月在日本宇都宫大学工学研究科能源环境科学专业学习，获得博士学位。攻读博士学位期间从事卫生填埋场衬垫系统中土工合成材料锚固端拉力等方面的研究，参与科研课题多项，包括垃圾填埋场防水垫层力学设计方法的确立的研究（日本文部科学省科学研究费辅助金项目）、垃圾卫生填埋场防水垫层的力学特性研究（宇都宫大学与鹿岛建设株式会社合作研究项目）等。 2007年4月至2009年8月，就职于日本东京的株式会社Forum8，任研究员，主要从事三维地基有限元分析软件的开发维护以及岩土工程项目的委托分析咨询工作。参与了地基弹塑性分析有限元软件GeoFEAS、地基动态有效应力分析软件UWLC、三维滑坡分析软件LEM等软件的开发维护以及技术支持工作。参与的主要咨询项目有：鹿儿岛县虎居第二导水涵管地基变形分析；佐贺县舞乡堤坝地基液化流动分析；山梨县白根排水泵站地基稳定分析；株式会社西日本设计隧道开挖分析；株式会社GEOTEC太田导水涵管地基变形分析等项目。通过上述工作，在有限元软件的开发与应用、岩土工程数值解析与模拟等方面积累了大量的实践经验。 2009年9月至今在沈阳工业大学建筑与土木工程学院从事教学与科研工作，主要以环境岩土工程为研究方向，主持辽宁省教育厅科研项目3项，沈阳工业大学博士启动基金项目1项，参与国家自然科学基金青年基金项目2项，企业横向课题2项。截至目前，发表论文30余篇，其中SCI、EI检索多篇。在教学方面，先后主讲《建筑测量》、《工程地质》、《水文地质学》、《土木工程技术与计量》、《道桥概论》、《桥涵水文学》、《路基路面工程》、《道路勘测设计》课程，指导相应课程设计、专业认识实习、施工实习、本科毕业设计等实践教学环节。主讲研究生课程《现代桥梁设计》、《环境岩土工程》。

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