危险废物填埋场的稳定性研究

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随着我国工业的快速发展,工业固体废物特别是危险废物年产生总量呈现逐年增加趋势,填埋因其能将废物隔离使对人体的健康和生态环境的影响降到最低,被广泛应用于危险废物处理处置的实际工程之中。但填埋场的安全事故屡屡发生,我国绝大多数危险废物填埋场在填埋稳定性方面都存在着巨大的安全隐患。因此,针对危险废物填埋场的稳定性展开研究,具有重大的现实意义。本文在目前已有的关于填埋场稳定性各项研究经验的基础上,首先以GB/T50123—1999《土工试验方法标准》为依据,对几种典型危险废物:氧气厂污泥、氧气厂污染土壤、锌铬污泥、油泥、飞灰炉渣混合物以及滤池填料进行了室内土工试验,测定其工程力学特性参数,并分析研究其可能对填埋体边坡稳定性造成的影响。其次以杭州危险废物填埋场中轴线为原型对象,在室外建立危险废物填埋场边坡的物理力学模型并进行应力和位移监测,同时通过Geo-Studio数值模拟系列软件进行力学模型的稳定性模拟分析,并与实际的监测结果进行对比验证和参数调节,确立了一种以Geo-Studio软件为基础的危险废物填埋场稳定性评价的数值模拟方法。最后,结合危险废物的工程力学特性参数和各种不同填埋场景,通过确立的数值模拟方法判断填埋场的稳定性情况,分析其稳定性的影响因子及其影响敏感度,总结了危险废物填埋场稳定性的评价方法,并运用于实际填埋工程。室内土工试验结果表明,对于氧气厂污泥、锌铬污泥、油泥三类污泥危险废物,其含水率(高达70%)和有机质含量远高于非污泥类危险废物,且级配不均,有效粒径为0.075~0.25mm,渗透系数分别为0.413×10-3、0.760×10-3和1.366×10-3cm/s,比污染土壤(6.499×10-3cm/s)和飞灰炉渣混合物(8.365×10-3cm/s)小1个数量级,比滤池填料(33.822×10-3cm/s)的渗透系数小2个数量级;无侧限抗压强度和粘聚力测定结果均为:飞灰炉渣混合物>滤池填料>污染土壤>锌铬污泥>氧气厂污泥>油泥。危险废物填埋场稳定性影响因子分析及其影响敏感度数值模拟结果表明,填埋坡度相对于高度对填埋堆体的稳定性产生更大的影响;危险废物自身的抗剪强度(c, φ)较容重对填埋堆体的稳定性影响更加显著,而抗剪强度参数中内摩擦角φ较粘聚力c作用明显。将Geo-Studio数值模拟法运用于实际危险废物填埋工程—杭州危险废物安全填埋场的模拟结果显示,当填埋废物的抗剪强度在(c≥2kpa, φ≥30°)、(c≥10kpa, φ≥24°)、(c≥30kpa, φ≥18°)、(c≥60kpa, φ≥12°)范围内变化时,为稳定型危险废物,这类废物完全符合危险废物填埋场关于堆体稳定性的要求,可以直接入场填埋;当在区域(c≤50kpa, φ≤6°)、(c≤30kpa, φ≤12°)、(c≤2kpa, φ≤18°)内,则为不稳定型危险废物,此时需要进行相应的固化稳定化处理后才能进入危险废物填埋场;如抗剪强度均不在上述范围内的则为较稳定型危险废物,这类危险废物填埋堆体的稳定性受到填埋高度和坡度等条件的限制,在填埋作业时需要综合考虑其它因素影响,防止堆体形成不稳定状态。
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