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处置库污泥工程特性测试及其对垃圾堆体稳定性影响评估

作　者: 罗小勇
导　师: 詹良通；陈云敏
学　校: 浙江大学
专　业: 岩土工程
关键词: 填埋场污泥库污泥加固处置原位测试土工特性有机质含量含水率压缩指数固结系数抗剪强度真空预压非线性固结稳定性分析
分类号: X705
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

垃圾填埋场内污泥简易填埋所形成的污泥库已经严重影响了填埋场正常运行,不仅减少了填埋库区的库容,还增加了填埋场的稳定安全隐患。随着垃圾产量的增加,造成填埋场库容日趋紧张,需对填埋场中的污泥库进行加固处置,以便在其上方填埋垃圾,恢复库容。污泥库的加固处置和填埋库容的恢复是我国目前许多垃圾填埋场亟需解决的难题。目前关于污泥库中降解污泥工程特性及加固处置的研究尚属空白。本文针对成都固体废弃物填埋场污泥库的加固处置和二期库容恢复这一工程问题,对处置库污泥的工程特性进行测试研究,评估其对垃圾堆体稳定性的影响,最后提出污泥库污泥的加固处置方法。本文的主要工程及研究成果如下：(1)对污泥库中的污泥进行钻孔取样、静力触探、十字板剪切试验等岩土工程勘察与测试,结果表明：污泥库中降解污泥可分为硬塑层、流态层及软塑层；与常规淤泥相比,污泥的强度更低,其侧摩阻力、锥尖阻力和不排水抗剪峰值强度仅为10-1～101kPa量级,且强度随深度的增加而增加；(2)对不同深度污泥试样进行室内土工试验,结果表明：污泥为一种高有机质含量、高含水率、高液塑性、高压缩性、低密度、低比重、低渗透性、低固结系数、低抗剪强度的有机质土；含水率、有机质含量、渗透系数随着填埋深度的增加而减小,密度、比重随着填埋深度的增加而增加；污泥的压缩固结为典型的非线性固结特性；抗剪强度随竖向压力的增加亦为非线性；(3)污泥真空预压模型试验结果表明：真空度在污泥中传递困难,真空度沿塑料排水板衰减,径向方向传递距离有限；常规真空预压加固处理污泥固结沉降缓慢,改进后的增压式真空预压的固结沉降及强度增长效果明显好于传统真空预压,并将抗剪强度实测值与计算值进行对比分析,得到污泥库强度增长计算的合理抗剪强度指标；(4)根据Hansbo计算方法和非线性固结度计算方法的计算结果与模型试验测试结果的对比分析,提出利用非线性固结计算方法分析污泥库固结沉降和强度增长,得到污泥库在不同真空压力下、排水板间距、预压时间等工况下的固结沉降值和强度值；(5)利用GEO-Slope软件分析污泥库对垃圾堆体稳定性的影响,结果表明：在未加固处理的污泥坑上堆填垃圾会引发堆体管涌滑移失稳,本工程污泥库由于库底防渗衬垫系统薄弱界面的存在,即使污泥库加固处理强度足够,上覆堆体仍然会沿污泥库底滑移失稳,需对污泥库上覆堆体进行降水和坡形优化,并得出坡形优化后污泥加固处理的强度要求；(6)根据污泥真空预压模型试验后所测得的抗剪强度,污泥库污泥固结沉降后的强度增长计算值以及污泥库上覆堆体稳定性所需加固处理的强度,建议采用真空预压联合堆载预压对污泥库进行加固处置。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-28
  1.1 研究背景  12-17
    1.1.1 污泥定义和来源  12-13
    1.1.2 污泥的处理处置技术  13-16
    1.1.3 我国污泥填埋处置的现状  16-17
  1.2 国内外研究现状  17-25
    1.2.1 污泥物理力学特性研究现状  18-24
    1.2.2 超软土(流泥、吹填土)加固处置研究现状  24-25
    1.2.3 污泥库对垃圾堆体稳定影响研究现状  25
  1.3 本文主要研究内容与技术路线  25-28
第2章成都填埋场污泥库现场勘察与原位测试  28-38
  2.1 引言  28
  2.2 工程概况  28-32
    2.2.1 处置场基本情况  28-29
    2.2.2 污泥库基本情况  29-31
    2.2.3 填埋场现状问题分析  31-32
  2.3 钻孔取样及原位测试  32-37
    2.3.1 原位测试方法和勘探点布置  32-33
    2.3.2 污泥库勘察取样  33-34
    2.3.3 现场原位测试  34-35
    2.3.4 污泥的分层及成因  35-37
  2.4 小结  37-38
第3章污泥土力学性质室内试验  38-49
  3.1 引言  38
  3.2 试验方案  38-39
  3.3 试验方法  39-40
  3.4 试验结果  40-48
    3.4.1 污泥的物理性质  40-44
    3.4.2 污泥的渗透系数  44
    3.4.3 污泥的压缩固结特性  44-46
    3.4.4 污泥的抗剪强度特性  46-48
  3.5 小结  48-49
第4章污泥库污泥真空预压模型试验  49-71
  4.1 引言  49
  4.2 真空预压模型试验  49-57
    4.2.1 试验目的  49-50
    4.2.2 试验方案  50-53
    4.2.3 试验结果  53-57
  4.3 增压式真空预压模型试验  57-66
    4.3.1 试验目的  58-59
    4.3.2 试验方案  59-61
    4.3.3 试验结果  61-66
  4.4 污泥真空预压强度增长对比分析  66-69
    4.4.1 强度增长计算方法  66-68
    4.4.2 强度增长计算值与实测值对比分析  68-69
  4.5 小结  69-71
第5章污泥库污泥真空预压固结沉降及强度增长计算  71-89
  5.1 引言  71
  5.2 模型试验固结沉降计算  71-83
    5.2.1 最终沉降量计算  71-72
    5.2.2 固结度计算及与试验结果对比分析  72-83
  5.3 污泥库固结沉降及强度增长计算  83-88
    5.3.1 计算方法  83-84
    5.3.2 计算工况及计算参数  84-86
    5.3.3 计算结果  86-88
  5.4 小结  88-89
第6章污泥库对垃圾堆体稳定影响及加固处理方案  89-110
  6.1 引言  89
  6.2 深圳下坪垃圾填埋场污泥坑管涌滑移失稳分析  89-95
    6.2.1 工程概况  89-91
    6.2.2 污泥坑对下游垃圾堆体稳定影响的力学机理  91-93
    6.2.3 污泥坑对下游堆体边坡稳定性影响  93-95
  6.3 成都填埋场污泥库对二期库容恢复工程稳定性影响及方案优化  95-101
    6.3.1 分析计算模型及参数取值  96-97
    6.3.2 污泥库对库容恢复工程稳定性影响评价  97-98
    6.3.3 污泥库上覆堆体水位控制及坡形优化分析  98-101
  6.4 污泥库加固处理强度要求  101-106
    6.4.1 垃圾初始堆载污泥加固处理强度要求  101-102
    6.4.2 垃圾堆填过程中污泥加固处理强度要求  102-106
  6.5 污泥库加固处理方案  106-108
    6.5.1 真空预压联合堆载预压排水固结法  106-107
    6.5.2 增强污泥真空预压处理效果的措施  107-108
  6.6 小结  108-110
第7章结论与展望  110-113
  7.1 研究结论  110-111
  7.2 问题及展望  111-113
参考文献  113-121
作者简历  121

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