化学渗透压-应力耦合作用下填埋场复合衬垫防渗系统变形机理研究

针对填埋场衬垫防渗系统灾变过程中的关键科学问题，通过一系列不同渗透压、不同浓度化学溶液和不同应力水平耦合条件下填埋场复合衬垫防渗系统变形特性的试验研究，揭示填埋场复合衬垫防渗系统变形的机制；采用复合材料力学、渗流力学、水文地质学、地球化学和环境科学等多学科交叉方法，探讨不同界面强度、蠕变特性参数、渗透系数、孔隙率、渗透系数和微观结构参数等物性参数的非线性变化对填埋场复合衬垫防渗系统变形特性的影响；构建填埋场复合衬垫防渗系统变形特性的应力－水流－化学之间的非线性时效本构模型，给出模型参数反演辨识方法；建立正确描述填埋场复合衬垫防渗系统变形的耦合动力学模型，并提出相应的数值求解技术，并将数值模拟结果与试验结果相验证。研究成果不仅为填埋场防渗系统的工程设计提供关键技术参数依据，同时为丰富和拓宽复合材料力学理论，以及相关工程的稳定性分析与安全评价提供理论和应用基础。

针对填埋场衬垫防渗系统灾变过程中的关键科学问题，通过一系列不同渗透压、不同浓度化学溶液和不同应力水平条件下填埋场复合衬垫防渗系统变形特性的试验研究，揭示了垃圾填埋场典型衬垫防渗系统变形的机制；开展了不同环境因素条件下衬垫材料的强度特性试验，确定其界面参数及变形规律，为合理评价衬垫材料的防渗安全性提供基础数据。探讨了不同环境条件下GCL衬垫和固化型衬垫的渗透机理；基于污染物击穿特性试验，构建了污染物在衬垫材料中运移的化学-渗透耦合动力学模型，实现了污染物击穿衬垫全过程的模拟预测；开展了不同固化配比、不同温度及不同浓度浸泡条件下固化结石体衬垫渗透特性试验，建立了固化型衬垫微观结构与渗透系数之间的定量表征关系；提出了一种可控粘土固化注浆控制的方法，突破了国内垃圾填埋场以单一或复合土工合成材料为主体防渗易刺破、老化和长期稳定性差的局限，有效解决了复杂环境条件下（高浓度、高渗透压和高温度）填埋场防渗系统安全性问题。研究成果不仅为填埋场防渗系统的工程设计提供关键技术参数依据，同时为丰富和拓宽复合材料力学理论，以及相关工程的稳定性分析与安全评价提供理论和应用基础。项目组通过3年的系统研究，共完成学术论文8篇（SCI=5，EI=2，已录用1篇），授权发明专利6项，软件著作登记权2项，主编和参编了国家标准及行业规范6项（其中主编4项），出版著作1部，获湖北省科技进步一等奖1项，培养博士研究生1名、硕士研究生2名。