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浙江大学学报(工学版)  2020, Vol. 54 Issue (12): 2364-2376    DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2020.12.011
土木与交通工程     
工程渣土的工程特性及矿坑填埋场的工后沉降和容量分析
余松霖1,2(),柯瀚1,2,詹良通1,2,孟涛3,陈云敏1,2,*(),杨策4
1. 浙江大学 岩土工程研究所,浙江 杭州 310058
2. 浙江大学 软弱土与环境土工教育部重点实验室,浙江 杭州 310058
3. 浙江大学 建筑工程学院,浙江 杭州 310058
4. 杭州绿农环境工程有限公司,浙江 杭州 310000
Engineering properties of excavated soil and analysis of post-construction settlement and capacity for pit landfill
Song-lin YU1,2(),Han KE1,2,Liang-tong ZHAN1,2,Tao MENG3,Yun-min CHEN1,2,*(),Ce YANG4
1. Geotechnical Research Institute, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China
2. MOE Key Laboratory of Soft Soils and Geoenvironmental Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China
3. College of Civil Engineering and Architecture, Zhejiang University, Hangzhou 310058
4. Hangzhou Lvnong Environment Engineering Co. Ltd, Hangzhou 310000, China
 全文: PDF(2572 KB)   HTML
摘要:

为了研究工程渣土的物理力学特性,并提出增加矿坑填埋场容量利用率和减少工后沉降的填埋方法,对堆填年限为5 a、处于积水填埋工况的湖州德清花山填埋场进行调查研究. 通过原位测试及室内试验发现,工程渣土成分复杂,具有低渗透性、高压缩性、抗剪强度随水的质量分数增加而减小等工程特性,矿坑填埋场压实度低,地基承载力低,土体大多处于饱和状态,固结缓慢. 利用LANDFILL程序对填埋场进行沉降与容量分析,发现在积水填埋工况下,矿坑容量利用率低,且工后沉降大,不适合直接用作农业用地或建设用地;在不积水填埋条件下进行工程渣土回填或降低地下水位能大幅度提高矿坑容量,并有效减少工后沉降. 研究结果为填埋场安全及容量设计、地基处理和地下建筑物施工提供了优化方向、理论依据和数据参考.

关键词: 工程渣土矿坑填埋场物理力学特性固结度沉降容量    
Abstract:

The Huashan landfill in Deqing, Huzhou was investigated which had a 5-year landfill life and was in the condition of water landfill, in order to study the physical and mechanical properties of excavated soil and propose landfill methods to increase the capacity utilization rate of pit landfill and reduce the post-construction settlement. In-situ test and laboratory test indicate that the excavated soil has complex composition, low permeability, high compressibility, and the shear strength of it decreases with the increase of water mass fraction. And the compaction degree of the pit landfill, the bearing capacity of the foundation and the degree of consolidation are low. The LANDFILL program was used to analyse the settlement and the capacity of the pit landfill, and results show that the capacity utilization rate of the pit landfill is low, the post-construction settlement is large and it is not suitable to be directly used for agricultural land or construction land under the condition of water landfill. The capacity of the pit landfill can be greatly increased and the post-construction settlement can be effectively reduced by backfilling excavated soil under the condition of no water filling or lowering ground water. Results provided optimization direction, theoretical basis and data reference for the safety and capacity design of landfill, the foundation treatment and the underground building construction in excavated soil landfill areas.

Key words: excavated soil    pit landfill    physical and mechanical property    degree of consolidation    settlement    capacity
收稿日期: 2019-11-20 出版日期: 2020-12-31
CLC:  TU 472  
基金资助: 浙江省重点研发计划资助项目(2019C03107)
通讯作者: 陈云敏     E-mail: 21612014@zju.edu.cn;chenyunmin@zju.edu.cn
作者简介: 余松霖(1993—),男,硕士生,从事工程渣土矿坑填埋场沉降、容量研究. orcid.org/0000-0002-5466-4190. E-mail: 21612014@zju.edu.cn
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余松霖
柯瀚
詹良通
孟涛
陈云敏
杨策

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余松霖,柯瀚,詹良通,孟涛,陈云敏,杨策. 工程渣土的工程特性及矿坑填埋场的工后沉降和容量分析[J]. 浙江大学学报(工学版), 2020, 54(12): 2364-2376.

Song-lin YU,Han KE,Liang-tong ZHAN,Tao MENG,Yun-min CHEN,Ce YANG. Engineering properties of excavated soil and analysis of post-construction settlement and capacity for pit landfill. Journal of ZheJiang University (Engineering Science), 2020, 54(12): 2364-2376.

链接本文:

http://www.zjujournals.com/eng/CN/10.3785/j.issn.1008-973X.2020.12.011        http://www.zjujournals.com/eng/CN/Y2020/V54/I12/2364

图 1  德清花山填埋场卫星图(谷歌地球,2016年3月)
图 2  德清花山填埋场勘察点布置
编号 取样深度/m 取样个数
B1 0.8~1.0、1.8~2.0、3.8~4.0、5.8~6.0、7.8~8.0、9.8~10.0、11.8~12.0、13.8~14.0、15.8~16.0、17.8~18.0、18.8~19.0 10
B2 0.8~1.0、1.8~2.0、3.8~4.0、5.8~6.0、7.8~8.0、9.8~10.0、11.8~12.0、13.8~14.0、15.8~16.0、17.8~18.0 11
B3 0.8~1.0、1.8~2.0、3.8~4.0、5.8~6.0、7.8~8.0 5
B4 0.8~1.0、1.8~2.0、3.8~4.0、5.8~6.0、7.8~8.0、9.8~10.0、11.8~12.0、13.8~14.0、15.8~16.0、17.8~18.0、19.8~20.0、21.8~22.0 12
B5 0.8~1.0、1.8~2.0、3.8~4.0、5.8~6.0、7.8~8.0、9.8~10.0、11.8~12.0、13.8~14.0、15.8~16.0、17.8~18.0、18.8~19.0 11
T1~T9 0.5 9
表 1  钻孔取样及表层取样位置
钻孔编号 土的种类 试验
类型
试样
编号
${\rho _{\rm{d}}}$ /(g?cm?3 $w $ /% ${{\rm{Sr} } }$ /% $e$
B1~B4 CL 渗透 P1 1.16 49.3 100 1.34
P2 1.30 40.1 100 1.09
P3 1.40 34.6 100 0.94
快剪 Q1 1.40 27.6 80 0.94
Q2 1.40 31.1 90 0.94
Q3 1.40 34.6 100 0.94
固结 C1 1.40 34.6 100 0.94
C2 1.16 49.3 100 1.34
B5 CLS 渗透 P4 1.20 46.1 100 1.24
P5 1.35 36.8 100 0.99
P6 1.50 29.4 100 0.79
快剪 Q4 1.50 23.5 80 0.79
Q5 1.50 26.4 90 0.79
Q6 1.50 29.4 100 0.79
固结 C3 1.50 29.4 100 0.79
C4 1.20 46.1 100 1.24
表 2  重塑土样进行渗透试验、快剪试验和固结试验的参数
图 3  大尺寸固结仪
图 4  填埋场不同深度处代表性工程渣土的颗粒级配曲线
图 5  钻孔土样干密度、饱和度随深度的变化
图 6  钻孔土样液性指数分布
图 7  各钻孔土样的压实度
图 8  各钻孔土样的压实度随深度变化
图 9  重塑土样在快剪试验中的强度拟合线
图 10  压缩曲线和钻孔土样孔隙比-上覆有效应力关系图
图 11  各钻孔土样的固结度随深度变化
图 12  各钻孔的超静孔压随深度变化
图 13  DPT和SPT试验结果
图 14  填埋场填埋过程时空离散化
图 15  填埋场三维地形模型
图 16  LANDFILL程序网格划分示意图
土的种类 工况 ds e0 γ0 /(kN?m?3 Hz1 /m ka kb γmax /(kN?m?3 σ0 / kPa α /% Hmax /m CC
CL 1 2.72 1.34 16.48 5.04 0.371 0.029 19.3 0 100 24 0.23
2 2.72 1.34 6.48 5.04 0.371 0.029 19.3 0 100 24 0.23
3 2.72 1.34 0.47 4.76 0.762 0.014 19.3 0 100 0 0.23
CLS 1 2.69 1.24 16.48 5.04 0.371 0.029 19.3 0 100 24 0.20
2 2.69 1.24 6.48 5.04 0.371 0.029 19.3 0 100 24 0.20
3 2.69 1.24 0.47 4.76 0.762 0.014 19.3 0 100 0 0.20
表 3  花山填埋场工程渣土的基本物理指标及Sowers固结模型参数
图 17  各类重度随深度的变化规律
图 18  不同填埋工况下填埋场沉降量计算结果对比
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