填埋场典型复合衬垫系统单剪试验数值模拟

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1、填埋场典型复合衬垫系统单剪试验数值模拟摘要：为研究填埋场典型复合衬垫系统接触面间的滑动特性，建立典型复合衬垫系统单剪试验的有限元模型，用ANSYS对其进行数值仿真分析•研究复合衬垫不同界面在不同法向力下的滑动特征；绘制衬垫系统不同界面节点的应力位移关系曲线，得到不同法向力作用下各个界面不同位置点沿剪切位移方向和垂直剪切位移方向的切应力变化规律；分析接触面内节点的剪切位移随载荷步的变化特征.结果表明：随法向力的增加,滑动界面将发生转移;在低法向力（56kPa）条件下，土工网土工膜界面发生滑动；在高法向压力

2、条件下（压力超过560kPa）,土工膜黏土界面发生滑动关键词：填埋场；复合衬垫系统；界面特性；应力位移曲线；破坏特征中图分类号：TU501文献标志码：BAbstract：TostudytheslidingcharacteristicsbetweenthecontactsurfacesofatypicalcompositelinersysteminaIandfill,afiniteelementmodelisbuiltforthesinglesheartestoflandfilltypicalcompos

3、itelinersystem,andthenumericalsimulationanalysisisperformedonitbyANSYS.Theslidingcharacteristicsofdifferentinterfacesunderdifferentnormalforcesarestudied；thestressdisplacementcurvesofdifferentinterfacenodesofthelinersystemaredrawn,andtheshearstresschange

4、ruleofdifferentinterfacenodesalongsheardisplacementdirectionandverticaldisplacementdirectionisobtained；thechangecharacteristicsofsheardisplacementonthecontactsurfaceagainstloadtimestepareanalyzed.Itisshownthat,theslidinginterfacewillbeshiftedaftertheincr

5、easeofnormalforce；inthelownormalforce(56kPa)condition,thegeomembranegeotextileinterfacewillslide；butinthehighnormalforce(560kPa)condition,thegeomembraneclayinterfacewillslide.Keywords:landfill；compositelinersystem；interfacecharacteristics；stressdisplacem

6、entcurve；destructivefeature0引言近年?恚？填埋场的失稳破坏时有发生，其带来的灾难性后果不可估量，因此对填埋场边坡进行稳定性分析显得尤为重要•在已发生的事故中，大部分失稳破坏是由土工合成材料接触界面间的平移滑动破坏产生的[12],如美国的KAETTIMAN山填埋场、美国俄亥俄州辛辛那提填埋场等•因此，对垃圾填埋场防渗系统主要组成部分的土工材料进行内部力学特性研究十分重要•目前，国内外众多学者大多采用试验手段研究复合衬垫系统的界面特性.DIXON等⑶通过剪切试验研究复合衬垫系统在

7、不同法向力作用下界面的剪切特性，同时发现随法向力的增加，滑动面也逐渐改变，从而得到不同法向力下的破坏面.KAMALZARE等［4］通过大型剪切试验发现，在压力作用下，土与土工织物接触面间的剪切强度符合MohrCoulomb准则，认为的强度包线是一条直线.KORNER等［5］和LING等⑹通过剪切试验发现土工网、土工膜和土的不同组合界面间也符合MohrCoulomb准贝U.CAREY等［7］通过对土工膜和土工网的直剪试验得到剪切强度位移曲线，发现曲线并没有明显的软化现象•施建勇等［8］通过拉伸试验、直剪试

8、验和单剪试验，研究土工材料的界面特性，并对比3种试验确定界面的强度参数•按照《生活垃圾卫生填埋技术规范》对填埋场复合衬垫系统的规定，衬垫主要由砂、土工布、土工网、HPDE膜和黏土组成，鉴于破坏界面主要发生在土工网土工膜黏土界面［9］,因此本文将模型简化，主要选取土工网土工膜黏土典型界面做为研究对象，研究其滑动破坏特征国内对于填埋场破坏的研究还处于发展阶段，近年来随着研究的深入也取得很多成果，但大部分学者依然主要是通过试验方式研究衬垫系统的破