HDPE膜界面摩擦特性的斜板仪试验研究

斜板仪主要构件为一端铰接在一起的两块平板,试验中顶升上平板自由端,直到试块在斜板上滑动,并读出斜板倾角。试验可以较好地模拟城市卫生填埋场斜坡上衬垫系统的实际状况,测量各材料之间的摩擦特性。笔者研制了简便的斜板仪,测量了3种粗糙度的HDPE(高密度聚乙烯)膜与砂土﹑土工复合材料﹑有纺土工布之间的摩擦特性,得到一些有益的结论。

大型斜面剪切仪的研制和试验

位于垃圾填埋场斜坡上的衬垫结构在垂直应力作用下沿斜坡滑移的剪切状态与底坡上衬垫结构的不同,为了模拟斜坡上衬垫结构间剪切特性,研制了斜面剪切仪。通过对标准砂和黏土的大型斜面和普通直剪剪切试验,发现两种试验得到的标准砂和黏土剪切应力位移特性基本相同,强度指标也相同。在此基础上,进行了光面HDPE土工膜与黏土复合衬垫界面斜面剪切试验,得到的剪应力与正应力比–位移曲线均有峰值和峰值后的软化现象。斜面剪切试验的特点是能够得到剪切面上法向应力和剪切应力同时增加的变化规律,可以揭示更详细的剪切特征,这有利于分析剪切过程中剪切面上法向应力和剪切应力的特性,如剪切面上法向应力和剪切应力变化规律以及剪切面上法向应力和剪切应力比的变化规律。

高密度聚乙烯土工膜对分层垃圾填埋体渐进滑移的稳定性影响分析

对不同填埋龄期的MSW和不同类型HDPE土工膜进行土-膜界面剪切试验,再结合数值模拟方法,分析不同类型HDPE土工膜对分层MSW填埋体渐进破坏的稳定性影响。结果表明,随着填埋龄期的增加,土-膜界面粘聚力呈现出总体下降的趋势,而土-膜界面内摩擦角呈现出总体上升的趋势;填埋体边坡呈现出推移式逐层级渐进破坏的滑坡特征,HDPE覆盖层起到了延缓上层滑移面的贯通,并阻断下方填埋体滑裂带形成的作用;布设HDPE土工膜能显著增强填埋体在填埋中期的整体稳定性。此外,柱点类型HDPE土工膜具有更高的土-膜界面抗剪强度,减小填埋体滑移破坏的影响效果更好。研究结果为HDPE土工膜作为中间覆盖层的选用,提供试验依据和可靠的模拟理论分析。

土工膜衬垫对不同龄期垃圾填埋体稳定性的影响

城市垃圾填埋场在填埋和运营过程中,垃圾土的抗剪强度会随着龄期的增长而变化,作为中间衬垫的土工膜规格和参数也将直接影响垃圾填埋场的稳定性。针对柱点、喷着和光面3种不同规格的HDPE土工膜衬垫,结合室内土-膜界面剪切实验和数值模拟手段,分析HDPE土工膜作为中间衬垫对垃圾填埋体稳定性的影响。结果表明,随着填埋龄期的增加,生物降解持续,垃圾土纤维物含量降低,废渣颗粒含量增加,导致土-膜界面粘聚力呈下降趋势,内摩擦角呈现上升趋势;相较于粘土覆盖,HDPE土工膜能有效抑制填埋体底部位移。结合工程实例,垃圾填埋体底部位移绝对值由粘土覆盖的0.084 m减小到土工膜覆盖的0.073 m;整体稳定安全系数较粘土覆盖分别增大28%(柱点)、30%(喷着)和18.5%(光面)。HDPE土工膜能明显延缓垃圾填埋体滑移面向填埋体中部和深部的发展,阻断滑裂带的形成。本研究结果可为垃圾填埋场设计和现场工程的安全性评价提供参考。