城市固体废弃物卫生填埋场边坡稳定性分析

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1、http://www.paper.edu.cn城市固体废弃物卫生填埋场边坡稳定性分析马娟，刘志斌，李井明辽宁工程技术大学资源与环境工程学院，辽宁阜新（123000）E-mail:majuan11011@126.com摘要：论述了城市固体废弃物卫生填埋场边坡破坏模式及稳定性分析方法，以阜新垃圾填埋场为例，运用极限平衡理论条分法对填埋体边坡稳定性进行了计算分析，确定了最佳边坡3D坡度，并运用专门模拟填埋体堆载过程的FLAC程序对所求的最佳边坡坡度进行了验证。分析结果表明：该填埋体边坡处于稳定状态，其最佳边坡坡度为1:2。3D关

2、键词：卫生填埋场；边坡稳定性；极限平衡理论；FLAC0.引言随着我国城市化水平的不断提高，伴随而来的是城市固体废弃物(MunicipalSolidWaste，[1]简称MSW)的急剧增加，卫生填埋是目前我国处理MSW的主要手段。卫生填埋形成的垃圾体虽属于特殊土体的一种，但与一般土体一样，也存在边坡稳定问题。填埋场的边坡稳定性乃至合理的边坡设计关系到填埋场的经济和安全：填埋场边坡坡度过缓，将减少填埋场的垃圾容量；边坡坡度过陡，易引起边坡失稳。在国内外，卫生填埋场边坡失稳现象都时有发生，造成了不可估量的损失，对周边环境产生了灾

3、难性的后果。因此，卫生垃圾填埋场边坡的稳定性问题现在仍然是填埋场设计、施工、填埋和封闭工程中及封场以后所要考虑的一个关键问题。1.卫生填埋场边坡破坏模式卫生填埋场边坡包括天然岩土体边坡、人工开挖边坡、填埋体边坡、垃圾坝边坡等。填埋场边坡的稳定破坏根据其具体情况，破坏类型会有所不同。潜在的边坡破坏模式如图1[1]所示，大致可分成以下几类：(1)边坡及坡底破坏（图1a）。可能发生在开挖或铺设衬垫系统但尚未填埋时。(2)衬垫系统从锚沟中脱出向下滑动（图1b）。通常发生在衬垫系统铺设时。(3)废弃物内部发生破坏（图1c）。当废弃物

4、填埋到某一极限高度时，就可能产生。(4)贯穿废弃物与地基发生破坏（图1d）。破坏面可以穿过废弃物、衬垫和地基。(5)沿衬垫系统的滑动破坏（图1e）。废弃物沿复合衬垫系统内强度较低的接触面向下滑动。-1-http://www.paper.edu.cn浅层或“无限坡”型的破坏衬垫转动破坏锚沟ba废弃填埋物衬垫废弃填埋物软基c衬垫d废弃填埋物的侧向移动e复合衬垫系统图1填埋场潜在破坏模式Fig1Thepotentialfailuremodesoflandfill2.卫生填埋场边坡稳定性分析方法对填埋场边坡进行稳定性分析时，一般仍

5、多采用传统土力学中的分析方法。目前工程上边坡稳定性分析的主要方法仍然是极限平衡法，其理论基础是将滑动区域可能的滑动体视为刚体，设在滑动面上的岩土体处于塑性极限平衡状态，而后利用刚体力学的观点分别计算滑[2]动体所受的力或力矩，建立平衡方程，求解边坡稳定系数。快速拉格朗日分析法(FastLagrangianAnalysisofContinue，简称FLAC)，是近年来发展起来的一种新型的数值分析方法。它的应用软件FLAC是由美国明尼苏达大学和美国ItascaConsultingGroupInc.开发的有限差分计算程序。可针对

6、不同材料特性使用相应的本构方程，能比较真实的反映实际材料的动态行为，并可以追踪材料的渐进破坏和垮落，是目前世界上[2~3]公认的较为合理的计算方法之一。除以上两种方法之外，边坡稳定性分析方法还包括有限元法、流形元法、边界元法等数值分析方法以及一些定性分析方法和不确定性分析方法。3.工程实例3.1工程简介考虑到填埋场的经济和安全问题，要求对阜新垃圾填埋场的填埋体进行边坡稳定性分析。填埋场设计垃圾堆体纵断面示意图见图2，填埋场所填埋的生活垃圾成分见表1，填埋场不同岩土性质的物理力学指标见表2。-2-http://www.pap

7、er.edu.cn+340+320填埋体+300+280垃圾坝+265图2填埋场垃圾堆体纵断面示意图Fig2Theprofilediagramofthegarbageheapoflandfill表1阜新市生活垃圾成分分析Tab.1ThecompositionanalysisofFuxinMunicipalsolidwaste成分动植物粪便纸布塑料炉灰砖渣金属玻璃含量%21.940.823.630.290.5364.476.940.221.16表2填埋场不同岩性的物理力学指标表Tab.2Thephysicalandmecha

8、nicalindicatorsofdifferentlithologyinLandfill密度内摩檫角内聚力弹性模量泊松比体积模量抗剪强度-34岩性ρ/g.cmϕ/(°)c/10PaE/107PaµK/107Pa量G7/10Pa垃圾土1.50233.54.70.305.23.2粉土1.9023.53.8