基于MBT技术的生活垃圾强度特性及其强度机理研究

As the development of the urbanization and the economy of our country, the municipal solid waste is increasing year by year, and the scientific treatment method are needed. The residual waste will be landfilled by the mechanical biological treatment, and the municipal solid waste will be reduced greatly because of the recovery , incineration and the biodegration matearials can be sorted out. The shear strength and the mechanism of the MBT waste will be studied by the laboratory test, model test, and the theoretical analysis method. The deformation and combined the strength will be studed by the gradation test, compresssion combined derect shear test, and triaxial test, and the MBT waste strength model and the model parameters will be obtained. The model test include the load test,monitoring the settlement, methane gas, leachate, and the P-S curve will be obtained. The shear strength theory could be established, and the mechanism of the strength can be deeply explained by the test data and the theoretical analysis, and the scientific evidence can be provided for the MBT waste landfill stability analysis. The project can promote people to understand newly for the waste treatment scientifically, and know deeply the MBT strength properties, and it has the important theoretical and the practical significance for the environmental protection and the sustainable development.

随着城市化及经济的快速发展，垃圾的产量逐年增加，城市垃圾填埋场不堪重负，需要科学的处理方法。MBT（机械生物处理）采用机械、生物降解的方法将垃圾中可回收、可焚烧、可降解的材料分离出来，将残留物再进行填埋，这样可以大大减少垃圾的填埋量。本项目采用室内试验、模型试验及理论分析的方法，研究MBT垃圾的强度特性及其强度机理。室内试验主要采用颗分试验、压缩与直剪联合试验及三轴试验研究垃圾的颗粒大小、变形与强度相关特性，建立MBT垃圾的强度模型，得到垃圾的强度参数及规律；模型试验采用载荷试验得到垃圾的P-S曲线，监测垃圾的沉降、产气、产液等。通过试验和理论分析，建立MBT垃圾的强度理论体系，进一步解释垃圾的强度机理，为MBT垃圾填埋场的稳定性分析提供依据。本项目的研究，可以促进人们对科学处理城市生活垃圾的新认识，加深对MBT垃圾强度特性的理解，对于城市的环境保护和可持续发展具有重要的理论和实际意义。

MBT（机械生物处理）是指采用机械、生物技术的方法将垃圾中可回收、可焚烧、可降解的材料分离出来，经过一系列工艺处理后将残留物（即MBT垃圾）再进行填埋处理的方法。MBT垃圾处理方法可以大大减少生活垃圾的填埋量，是目前最为先进的一种生活垃圾处理方法之一，得到了欧美国家的应用，已成为环境岩土工程学科领域的热点研究课题。我国对MBT垃圾处理技术的研究起步很晚，本项目在国内首先开创性地开展了我国MBT垃圾处理技术的研究，对于我国生活垃圾的减量化、资源化及无害化处理将具有重要的环境环保和社会效益。采集杭州天子岭垃圾填埋场中试项目的MBT垃圾，采用室内试验、模型试验及理论分析和数值模拟的方法，进行了一系列MBT垃圾的强度特性及其强度机理的研究，研究结果如下：（1）采用手工分拣的方法得到了MBT垃圾的组分及其含量；（2）采用颗分试验的方法得到了MBT垃圾的颗粒分析累积曲线及其颗粒级配；（3）采用大型比重瓶法、垃圾桶法、烘干法等试验仪器，得到了MBT垃圾的基本物理特性指标；（4）采用大型高压固体废弃物压缩仪，得到了MBT垃圾的压缩变形特性及其规律，MBT垃圾是一种高压缩性材料；（5）采用大型压缩变形与直剪联合测定试验仪器，研究了MBT垃圾的压缩变形特性、强度特性及变形与强度的相关特性，建立了MBT垃圾的剪切强度与压缩变形的相关规律；（6）采用三轴压缩试验仪器，研究了不同围压、不同剪切速率、不同排水条件MBT垃圾的应力、应变特性及其规律；（7）通过模型试验，研究了MBT垃圾的沉降、产气、产液等规律；（8）建立了MBT垃圾的抗剪强度理论模型，建立了MBT垃圾的抗剪强度与压缩应变、加载（剪切）速率等关系的相关表达式，得到了抗剪强度参数的变化规律及其取值范围；（9）通过试验、理论分析及数值模拟的方法，建立了MBT垃圾的抗剪强度理论体系，进一步解释了MBT垃圾的强度机理，得到了MBT垃圾抗剪强度参数的变化范围。研究结果可为MBT垃圾填埋场的稳定性分析提供理论依据和应用基础。