城市生活垃圾应力压缩特性研究分析.doc

.页眉.. 页脚. 2009 年“运河杯”大学生课外科技作品竞赛二零零九年十一月城市生活垃圾的应力压缩特性研究 1 城市生活垃圾的应力压缩特性研究内容摘要城市生活垃圾是人们在日常生活中或为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物。近几年来,城市生活垃圾的处理一直是环境岩土工程的热门课题。我国自 90年代中期开始用岩土工程的方法研究生活垃圾的填埋问题。本文首先采用国内传统的土工仪器,研究了城市生活垃圾填埋场中生活垃圾的基本土工参数如天然密度、比重、含水量、孔隙比、有机物含量其分布规律。试验证明孔隙比与深度的关系为一条直线,根据天然密度与深度的相关关系,得到了现场生活垃圾的孔隙比与自重应力的关系曲线,从而得到了现场生活垃圾的压缩系数及压缩模量的变化范围。结果表明,生活垃圾的应力一应变曲线可以近似为双曲线。本试验采用了大型高压固体废弃物压缩仪,研究了垃圾的压缩性及其压缩规律性。试验研究还表明:压缩时间和压缩应变的比值与压缩时间的关系为一条直线,因此, 生活垃圾的压缩应变与压缩时间的关系符合双曲线函数。当压缩时间趋于无穷大时,压缩应变趋于极限压缩应变。根据垃圾填埋场有机物含量的现场实测结果,研究了有机物的降解规律,有机物的含量随时间呈 e 指数衰减; 基于垃圾的干密度在有机物的降解过程中保持不变的前提,采用土力学的基本原理,推导出了有机物的降解沉降新模型,该模型仅与有机物的含量有关,提出了垃圾填埋场考虑有机物降解的库容计算式。关键词: 城市生活垃圾、垃圾填埋场、压缩稳定标准、应力压缩、有机物降解压缩、双曲线模型、降解沉降模型、降解速率、有机物初始体积含量、垃圾填埋场沉降、填埋容量城市生活垃圾的应力压缩特性研究 2 固体废弃物压缩特性及填埋场沉降研究目录一、项目研究背景(一) 城市生活垃圾处理现状………… 4 1 .城市生活垃圾的基本概念………… 4 2 .城市生活垃圾的产量及成分………… 4 (1 )城市生活垃圾的产量………… 4 (2 )生活垃圾的组成………… 5 3. 生活垃圾的处理方法………… 5 4 .杭州天子岭废弃物填埋场简介………… 6 (二) 城市生活垃圾填埋场的沉降研究………… 7 1 .城市生活垃圾填埋场的沉降组成………… 7 2 .城市生活垃圾填埋场的沉降研究存在的问题………… 7 (三) 主要的研究思路………… 8 二、生活垃圾的基本土性参数………… 9 (一)概述………… 9 (二) 现场取样及室内试验仪器设备………… 9 1 .现场取样………… 9 2 .试验仪器和设备………… 9 (三)生活垃圾的室内试验方法………… 10 1 .成分含量试验………… 10 (四)生活垃圾成分含量试验结果及分析………… 10 (五)本章小结………… 11 1 .试样破坏标准的确定………… 11 三、生活垃圾应力压缩试验………… 12 (一)概述………… 12 (二) 大型高压固体废弃物压缩仪………… 12 1 .压缩容器………… 12 城市生活垃圾的应力压缩特性研究 3 2 .加载装置………… 12 3 .压缩量测装置………… 13 (三)生活垃圾试验的制备………… 13 (四)生活垃圾压缩试验方案设计………… 15 1 .样本一试验结果………… 15 2 .样本二试验结果………… 16 3 .样本三试验结果………… 16 (五)本章小结………… 16 四、城市生活垃圾的试验结果分析………… 18 (一)概述………… 18 (二)压缩试验结果及分析………… 18 (三) 生活垃圾的应力压缩原理及稳定标准………… 21 1. 生活垃圾的应力压缩原理………… 21 2. 生活垃圾的应力压缩稳定标准的确定………… 22 (四)生活垃圾的压缩曲线及压缩系数………… 23 (五) 本章小结………… 24 五、城市生活垃圾应力压缩试验工程实例………… 26 (一) 压缩试验工程算例………… 26 1. 基本假定………… 26 2 .计算最底层(第 1 层)的压缩量………… 26 (二)本章小结………… 28 六、结论与展望………… 29 (一)主要结论………… 29 (二)对进一步研究工作的展望………… 29 城市生活垃圾的应力压缩特性研究 4 第一章绪论 城市生活垃圾处理现状 城市生活垃圾的基本概念城市生活垃圾是人们在日常生活中或为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物。 100 多年以前,世界人口数量较少,城市化水平较低及人们的生活水平尚未达到较高的标准,因此,城市生活垃圾的数量是很少的,且多为无机物及容易腐烂的菜叶、果皮核等。当时,城市生活垃圾对我们生活的周围环境几乎没有不良的影响,所以,对于它的处理也没有提到正式日程上来。20世纪中叶, 随着工业化进程的加快,经济的高速发展,城市人口密度的增大及城市人均