干湿循环-根系-土壤相互作用下垃圾填埋场封场覆盖系统开裂机理研究

Aiming at the key scientific issues in the cracking failure process of landfill site closure cover system, the cracking mechanism has been conducted by a series of experiment,including the mechanical,permeability, microstructure and cracking evolution of the cover system under interaction among dry-wet cycle, root and soil. The influence law of nonlinear change of dry-wet cycle histories parameters,root morphological parameters and soil microstructure parameters on the cracking property of cover system have been studied in detail applying the combining composite material mechanics,fracture mechanics, unsaturated soil mechanics,fluid mechanics, ecology and environmental geotechnical engineering. The cracking dynamic evolution model of cover system under interaction among dry-wet cycle have been developed, and its numerical scheme and calculator program were given,to simulate the all-life cracking failure process of the cover system in typical area.Research results provided the key technical parameters basis for dynamic controlling of cover system cracking failure and optimization of the new type cover system, while it can be enrich and extend the composite material mechanics and providing a theoretical and practical basis for stability analysis and stability analysis of related engineering.

针对垃圾填埋场封场覆盖系统开裂失效过程中的关键科学问题，通过一系列干湿循环-根系-土壤相互作用下封场覆盖系统失效过程中力学特性、渗透特性、微观结构以及裂隙演化规律试验研究，揭示垃圾填埋场封场覆盖系统开裂机制；采用复合材料力学、断裂力学、非饱和土力学、渗流力学、生态学和环境岩土工程等多学科交叉方法，弄清干湿循环历史参数、根系形态参数、土壤微观结构特性参数的非线性变化对覆盖系统开裂特性的影响规律；构建干湿循环-根系-土壤相互作用下填埋场封场覆盖系统开裂的动力学演化模型，并提出相应的数值求解技术，将数值模拟结果与试验结果相验证。运用构建的动力学演化模型及开发的程序，动态模拟典型地区填埋场覆盖系统开裂失效全寿命过程响应。研究成果不仅为填埋场覆盖系统开裂失效的动态调控和新型覆盖系统的优化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。

针对垃圾填埋场封场覆盖系统开裂失效过程中的关键科学问题，通过一系列干湿循环-根系-土壤相互作用下封场覆盖系统失效过程中力学特性、渗透特性、微观结构以及裂隙演化规律试验研究，揭示了垃圾填埋场封场覆盖系统开裂机制；采用复合材料力学、断裂力学、非饱和土力学、渗流力学、生态学和环境岩土工程等多学科交叉方法，弄清了干湿循环历史参数、根系形态参数、土壤微观结构特性参数的非线性变化对覆盖系统开裂特性的影响规律；构建了干湿循环-根系-土壤相互作用下填埋场封场覆盖系统开裂的动力学演化模型，并提出相应的数值求解技术。运用构建的动力学演化模型及开发的程序，动态模拟了典型地区填埋场覆盖系统开裂失效全寿命过程响应。分析了致使填埋场封场覆盖系统开裂失效的主控因素，并提出了填埋场覆盖系统失效控制技术，包括压实黏土秸秆纤维加筋开裂抑制方法和填埋场生态污泥腾发覆盖技术。研究成果不仅为填埋场覆盖系统开裂失效的动态调控和新型覆盖系统的优化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。研究成果发表SCI论文13篇，EI论文3篇，出版专著1部；授权发明专利8项，软件著作权2项，主编国家与行业规范2部；获得了2016湖北省科技进步一等奖和中国产学研合作创新成果一等奖；培养博士2名，硕士2名，博士后1名，项目负责人获得2016年国家杰出青年基金资助。