垃圾填埋场衬垫系统受力特性研究

本书首先根据土工合成材料界面剪应力相对位移曲线特点，提出了一种新的应变软化特性本构模型，并给出了界面剪切刚度计算表达式。接下来考虑材料间界面应变软化特性，对四层直剪试验进行了有限元模拟，并进行了有限元参数分析，初步研究了复合衬垫系统的剪力传递过程和影响因素。然后进行了一系列不同边坡坡度的垃圾填埋场离心模型试验，结合有限元分析评价了填埋场边坡坡度对衬垫系统受力的影响。通过离心模型试验，现场试验的有限元模拟，研究了垃圾填埋过程以及填埋作业车辆与衬垫系统受力的关系。采用有限元法分析了双层防渗膜衬垫系统内土工合成材料层的受力状况，并与单层防渗膜衬垫系统进行了对比分析。本书研究成果可以为垃圾填埋场衬垫系统的设计、施工提供理论参考。

《垃圾填埋场衬垫系统受力特性研究》主要内容包括：一种土工合成材料界面应变软化特性本构新模型、垃圾填埋场衬垫系统剪力传递研究、填埋场边坡坡度与衬垫系统受力关系研究、垃圾填埋以及作业车辆引起的衬垫系统受力研究、衬垫层锚固结构受力特性研究。本书研究成果可以为垃圾填埋场衬垫系统的设计、施工提供理论参考。
本书可供岩土工程、环境工程、土木工程等领域的科研技术人员参考，也可作为高等学校研究生的教学参考用书。

李明飞，沈阳工业大学 建筑与土木工程学院，副教授，本人于2003年10月至2007年3月在日本宇都宫大学工学研究科能源环境科学专业学习，获得博士学位。攻读博士学位期间从事卫生填埋场衬垫系统中土工合成材料锚固端拉力等方面的研究，参与科研课题多项，包括垃圾填埋场防水垫层力学设计方法的确立的研究（日本文部科学省科学研究费辅助金项目）、垃圾卫生填埋场防水垫层的力学特性研究（宇都宫大学与鹿岛建设株式会社合作研究项目）等。 2007年4月至2009年8月，就职于日本东京的株式会社Forum8，任研究员，主要从事三维地基有限元分析软件的开发维护以及岩土工程项目的委托分析咨询工作。参与了地基弹塑性分析有限元软件GeoFEAS、地基动态有效应力分析软件UWLC、三维滑坡分析软件LEM等软件的开发维护以及技术支持工作。参与的主要咨询项目有：鹿儿岛县虎居第二导水涵管地基变形分析；佐贺县舞乡堤坝地基液化流动分析；山梨县白根排水泵站地基稳定分析；株式会社西日本设计隧道开挖分析；株式会社GEOTEC太田导水涵管地基变形分析等项目。通过上述工作，在有限元软件的开发与应用、岩土工程数值解析与模拟等方面积累了大量的实践经验。 2009年9月至今在沈阳工业大学建筑与土木工程学院从事教学与科研工作，主要以环境岩土工程为研究方向，主持辽宁省教育厅科研项目3项，沈阳工业大学博士启动基金项目1项，参与国家自然科学基金青年基金项目2项，企业横向课题2项。截至目前，发表论文30余篇，其中SCI、EI检索多篇。在教学方面，先后主讲《建筑测量》、《工程地质》、《水文地质学》、《土木工程技术与计量》、《道桥概论》、《桥涵水文学》、《路基路面工程》、《道路勘测设计》课程，指导相应课程设计、专业认识实习、施工实习、本科毕业设计等实践教学环节。主讲研究生课程《现代桥梁设计》、《环境岩土工程》。

1绪论
1.1研究背景1
1.2垃圾填埋场衬垫系统材料与构造5
1.3垃圾填埋场衬垫系统受力特性研究现状11
1.3.1衬垫系统土工合成材料层受力计算的极限平衡法11
1.3.2衬垫系统受力特性的试验研究15
1.3.3衬垫系统受力特性的理论和数值研究16
1.4本书研究内容与方法19
2土工合成材料界面应变软化特性的一种本构新模型
2.1概述21
2.2模型描述23
2.2.1剪应力峰值前阶段23
2.2.2应变软化阶段26
2.2.3界面整体剪切刚度27
2.3模型参数确定方法28
2.4模型初步验证28
2.5小结29
3有限元分析中材料本构关系及参数确定
3.1概述31
3.2材料本构关系32
3.2.1土体、焚烧灰本构关系32
3.2.2土工合成材料本构关系35
3.2.3材料界面本构关系35
3.3有限元程序37
3.4小结39
4垃圾填埋场衬垫系统剪力传递研究
4.1概述40
4.2四层直剪试验概要41
4.3有限元模拟44
4.4模拟结果45
4.5有限元参数分析51
4.5.1试样长度的影响51
4.5.2第三层刚度的影响55
4.5.3土工膜厚度影响58
4.6小结61
5填埋场边坡坡度与衬垫系统受力关系研究
5.1概述62
5.2离心模型试验的缩尺比例62
5.3离心模型试验63
5.3.1离心试验装置63
5.3.2垃圾填埋场模型65
5.3.3试验材料特性67
5.3.4试验程序68
5.4试验结果69
5.5有限元分析及结果74
5.6有限元参数分析77
5.6.1底面长度影响77
5.6.2模型缩尺影响78
5.6.3土工膜弹性模量影响81
5.7小结83
6垃圾填埋以及作业车辆引起的衬垫系统受力研究
6.1概述84
6.2试验概要84
6.2.1离心模型试验84
6.2.2填埋场现场试验87
6.3试验结果88
6.3.1离心模型试验结果88
6.3.2填埋场现场试验结果91
6.4有限元分析92
6.4.1离心模型试验有限元分析92
6.4.2填埋场现场试验有限元分析93
6.5计算结果及分析94
6.5.1离心模型试验计算结果及分析94
6.5.2填埋场现场试验计算结果及分析95
6.6双层防渗膜衬垫系统受力计算96
6.6.1双层防渗膜衬垫系统计算模型97
6.6.2双层防渗膜衬垫系统有限元分析97
6.6.3双层防渗膜衬垫系统计算结果及分析97
6.7小结100
7垃圾填埋场衬垫层锚固结构受力特性研究
7.1概述101
7.2垃圾填埋场衬垫层锚固槽结构101
7.3衬垫层锚固槽受力特性分析及锚固力计算104
7.3.1覆土式锚固槽104
7.3.2混凝土灌注式矩形锚固槽106
7.3.3混凝土灌注式梯形锚固槽108
7.4衬垫层新型锚固结构及受力特性试验研究110
7.4.1衬垫层新型锚固结构设计110
7.4.2衬垫层新型锚固结构模型及试验材料111
7.4.3试验过程及方法112
7.4.4试验结果及分析116
7.5小结117
附录
附录Ⅰ材料界面参数确定方法119
附录Ⅱ土工合成材料界面应变软化特性本构新模型有限元计算程序代码121
附录Ⅲ土工合成材料界面应变软化特性本构新模型应用于Abaqus软件用户子程序代码127
参考文献