一种固体废物填埋场底部边坡的复合防渗层结构制造技术

本发明专利技术公开了一种固体废物填埋场底部边坡的复合防渗层结构，涉及岩土工程的技术领域，所述复合防渗层结构包括从下到上依次层叠设置的膨润土防水毯、高密度聚乙烯土工膜、高韧聚酯有纺土工布以及土工复合排水网，且所述复合防渗层结构的各层界面摩擦角的大小满足一定关系，并对负载量公布了计算方式。从而保证该复合防渗层结构中所用的高韧聚酯有纺土工布能够将高密度聚乙烯土工膜最大应变控制在4％以内，并保证高韧聚酯有纺土工布自身的应变不超过5％。真正做到了因地制宜的复合防渗层结构设计，使得复合防渗层结构能够发挥出其具有的极低渗透性，有效保护填埋场周边生态环境以及居民健康。环境以及居民健康。环境以及居民健康。

【技术实现步骤摘要】
一种固体废物填埋场底部边坡的复合防渗层结构


[0001]本专利技术涉及岩土工程的
，具体涉及一种固体废物填埋场底部边坡的复合防渗层结构。

技术介绍

[0002]复合防渗层结构目前在生活垃圾填埋场、一般工业固体废物填埋场、危险废物填埋场等防渗系统工程方面应用广泛。复合防渗技术是通过在固体废物填埋场场底及四周边坡压实黏土上铺设多层具有不同功能的土工合成材料，来降低填埋场内有害渗滤液水位，并有效减少渗滤液中污染物进入地下水和地表水，从而保护填埋场周边生态环境以及居民健康。复合防渗层结构要发挥其作用，必须确保高密度聚乙烯土工膜在固体废物填埋后不会出现拉裂破坏，从而使得复合防渗层结构能够发挥出其具有的极低渗透性。
[0003]目前复合防渗层结构设计方法中，可采用高密度聚乙烯土工膜和膜下黏土层紧密衔接实现复合防渗，也可采用高密度聚乙烯土工膜下设置膨润土防水毯代替部分黏土层进行复合防渗，并在高密度聚乙烯土工膜上铺设土工复合排水网进行渗滤液导排。公开号为CN205999943U的专利申请公开的技术方案中，其复合防渗层结构包括由所述掩埋坑的底层内壁至开口处依次层叠安装的库底基础层、第一防水层、地下水导流层、第二防水层、第一压实粘土层、第一防渗层、复合排水网、防水毯、第二防渗层、第三防水层、渗滤液导流层、第四防水层、废弃物层和封场层。该系统有效解决了困扰已久的废弃物污染问题，相比于深挖填埋和原位封场防渗式处置来说，本技术新增加了底层的防渗处理，解决了地下水被污染的问题。同时，在地下水导流层和渗滤液导流层之间设置了多个防水层以及防渗透层，提高了系统的防水性，使其效果更好，实用性更强。
[0004]虽然上述技术方案使用了土工膜层、土工布层、复合排水网以及防水毯等组成的防渗结构，提高了系统的防水性，然而，在实际工程中，固体废物在填埋压实后会出现不同程度的沉降，并在复合防渗层结构表面产生沿坡面向下的拉力，导致复合防渗层结构中土工复合排水网和高密度聚乙烯土工膜产生不同程度的张拉力，由于高密度聚乙烯土工膜的抗拉强度较低，研究表明高密度聚乙烯土工膜在长期荷载作用下张拉应变超过4％时可能出现张拉力超过其抗拉强度而导致拉裂破坏的情况，从而使得复合防渗层结构失效。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的上述问题，本专利技术提供一种固体废物填埋场底部边坡的复合防渗层结构，通过层叠设置的各层结构以及各层结构间的力学关系设置，有效防止高密度聚乙烯土工膜出现张拉开裂破坏，在满足高韧聚酯有纺土工布自身张拉应变不超过5％的条件下能够将高密度聚乙烯土工膜的张拉应变控制在4％以内，从而解决现有技术高密度聚乙烯土工膜在长期荷载作用下张拉应变超过4％时可能使得复合防渗层结构失效的技术难题。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种固体废物填埋场底部边坡的复合防渗层结构，所述复合防渗层结构包括从下到上依次层叠设置的膨润土防水毯、高密度聚乙烯土工膜、高韧聚酯有纺土工布以及土工复合排水网，所述复合防渗层结构的各层结构之间的力学性能以及负载量满足以下设计：
[0008](1)确定固体废物填埋场底部和顶部封场边坡的几何尺寸：底部边坡的坡高H
L
，底部边坡的坡度α，顶部封场边坡的坡高H
U
，顶部封场边坡的坡度β，且满足以下关系：H
U
/tanβ≥H
L
/tanα，其中坡高单位为m，坡度单位为
°
；
[0009](2)确定固体废物的物理力学相关参数：固体废物重度γ
w
和固体废物内摩擦角φ
w
，其中，所述固体废物重度γ
w
单位为kN/m3，摩擦角单位为
°
；
[0010](3)通过界面直剪试验确定复合防渗层结构相关的界面抗剪强度参数：膨润土防水毯下方界面摩擦角φ
gcl
‑
f
，膨润土防水毯与高密度聚乙烯土工膜界面摩擦角φ
gcl
‑
gmb
，高密度聚乙烯土工膜与高韧聚酯有纺土工布界面摩擦角φ
gmb
‑
gtx
，高韧聚酯有纺土工布与土工复合排水网界面摩擦角φ
gtx
‑
gnc
，高韧聚酯有纺土工布与固体废物界面摩擦角φ
gtx
‑
w
，土工复合排水网与固体废物界面摩擦角φ
gnc
‑
w
，且满足以下关系：φ
gcl
‑
f
≥φ
gcl
‑
gmb
，φ
gcl
‑
gmb
≥φ
gtx
‑
gnc
，φ
gmb
‑
gtx
≥φ
gtx
‑
gnc
，φ
gmb
‑
gtx
≥φ
gcl
‑
gmb
，φ
gnc
‑
w
≥φ
gtx
‑
w
，其中，摩擦角单位为
°
；
[0011](4)采用应力平衡法，通过比较固体废物自重在坡面上产生的剪切力与高韧聚酯有纺土工布上下方关键界面的抗剪强度关系，计算高韧聚酯有纺土工布承受的最大拉力T
max
，
[0012]不等式
①
成立，采用公式
②
计算高韧聚酯有纺土工布承受的最大拉力T
max
：
[0013](cos2α+K0sin2α)tanφ
l
≤(1
‑
K0)cosαsinα≤(cos2α+K0sin2α)tanφ
u
ꢀꢀꢀꢀ①
[0014]T
max
＝0.5γ
w
[(1
‑
K0)cosαsinα
‑
(cos2α+K0sin2α)tanφ
l
](sinα+cosαtanβ)L2ꢀꢀꢀ②
[0015]不等式
③
成立，采用公式
④
计算高韧聚酯有纺土工布承受的最大拉力T
max
：
[0016](1
‑
K0)cosαsinα>(cos2α+K0sin2α)tanφ
u
>(cos2α+K0sin2α)tanφ
l
ꢀꢀꢀ③
[0017]T
max
＝0.5γ
w
(cos2α+K0sin2α)(tanφ
u
‑
tanφ
l
)(sinα+cosαtanβ)L2ꢀꢀꢀꢀ④
[0018]采用公式
⑤
计算高韧聚酯有纺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体废物填埋场底部边坡的复合防渗层结构，所述复合防渗层结构包括从下到上依次层叠设置的膨润土防水毯、高密度聚乙烯土工膜、高韧聚酯有纺土工布以及土工复合排水网，其特征在于，所述复合防渗层结构的各层结构之间的力学性能以及负载量满足以下设计：(1)确定固体废物填埋场底部和顶部封场边坡的几何尺寸：底部边坡的坡高H
L
，底部边坡的坡度α，顶部封场边坡的坡高H
U
，顶部封场边坡的坡度β，且满足以下关系：H
U
/tanβ≥H
L
/tanα，其中坡高单位为m，坡度单位为
°
；(2)确定固体废物的物理力学相关参数：固体废物重度γ
w
和固体废物内摩擦角φ
w
，其中，所述固体废物重度γ
w
单位为kN/m3，摩擦角单位为
°
；(3)通过界面直剪试验确定复合防渗层结构相关的界面抗剪强度参数：膨润土防水毯下方界面摩擦角φ
gcl
‑
f
，膨润土防水毯与高密度聚乙烯土工膜界面摩擦角φ
gcl
‑
gmb
，高密度聚乙烯土工膜与高韧聚酯有纺土工布界面摩擦角φ
gmb
‑
gtx
，高韧聚酯有纺土工布与土工复合排水网界面摩擦角φ
gtx
‑
gnc
，高韧聚酯有纺土工布与固体废物界面摩擦角φ
gtx
‑
w
，土工复合排水网与固体废物界面摩擦角φ
gnc
‑
w
，且满足以下关系：φ
gcl
‑
f
≥φ
gcl
‑
gmb
，φ
gcl
‑
gmb
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‑
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，φ
gmb
‑
gtx
≥φ
gtx
‑
gnc
，φ
gmb
‑
gtx
≥φ
gcl
‑
gmb
，φ
gnc
‑
w
≥φ
gtx
‑
w
，其中，摩擦角单位为
°
；(4)采用应力平衡法，通过比较固体废物自重在坡面上产生的剪切力与高韧聚酯有纺土工布上下方关键界面的抗剪强度关系，计算高韧聚酯有纺土工布承受的最大拉力T
max
，不等式
①
成立，采用公式
②
计算高韧聚酯有纺土工布承受的最大拉力T
max
：(cos2α+K0sin2α)tanφ
l
≤(1
‑
K0)cosαsinα≤(cos2α+K0sin2α)...

【专利技术属性】
技术研发人员：余炎，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：