城市垃圾填埋场的地震响应及稳定性分析

第28卷第10期岩土力学Vol.28No.102007年10月RockandSoilMechanicsOct.2007收稿日期：2005-10-17基金项目：国家自然科学基金重点项目(No.50538080)资助；大连理工大学青年教师培养基金。作者简介：邓学晶，男，1973年生，博士研究生，主要从事环境岩土工程的研究。E-mail:dengxuejing@gmail.com文章编号文章编号：1000－7598－(2007)10－2095－06城市垃圾填埋场的地震响应及稳定性分析城市垃圾填埋场的地震响应及稳定性分析邓学晶，孔宪京，刘君（大连理工大学海岸和近海工程国家重点试验室，大连116024）摘要：对典型构型填埋场的二维地震响应进行了详细计算，目的是考察不同强度地震动作用下填埋场的稳定性，评价影响填埋场稳定性的主要因素，及各因素之间的相对重要性。计算结果显示：（1）覆盖层的稳定性主要依赖于垃圾土的材料属性、填埋场高度、输入地震动的频谱特性、以及场地条件等参数；（2）衬垫层的稳定性取决于输入地震动的加速度峰值、卓越周期和填埋场的基本自振周期。关键词：填埋场；稳定分析；动力分析；地震响应中图分类号中图分类号：TU435文献标识码文献标识码：ASeismicresponseandstabilityanalysisofmunicipalwastelandfillsDENGXue-jing,KONGXian-jing,LIUJun(StateKeyLaboratoryofCoastalandOffshoreEngineering,DalianUniversityofTechnology,Dalian116024,China)Abstract:2Dseismicresponseoflandfillsisexploredindetail,inordertoinvestigatestabilityoflandfillsatdifferentintensityofearthquakeshaking,aswellastoevaluatetherelativeimportanceofdifferentfactorsinfluencingtheseismicresponseoflandfills.Theresultsindicatethatthestabilityoflandfillcoverdependsprimarilyonwastesproperties,landfillheights,spectralcharacteristicsofinputmotions,andsiteconditions;however,forbaseslidingcase,thestabilityvariessignificantlyduetothepeakacceleration,periodofinputmotions,andthebasicperiodoflandfill.Keywords:landfills;stabilityanalysis;dynamicanalysis;seismicresponse1引言随着城市规模增大、人们对城市可持续发展投入的关注越来越多，城市垃圾填埋场的抗震问题也受到很大的重视。然而，垃圾土材料参数随时间变化幅度较大的特点又增加了填埋场动力分析的复杂性。有人甚至认为，对于覆盖层边坡低于30°的填埋场，采用二维分析来改善计算的精确度不如选用合适的材料参数重要。因此，一维分析一直是对填埋场进行动力分析的主要手段，代表性的工作是Augelloetal.（1997年）采用等效线性化一维波动分析程序SHAKE91，计算分析了简化为土柱的垃圾填埋场的动力响应，并考察了填埋场高度、下卧土层属性、垃圾土初始模量等因素对填埋场地震响应的影响[1]。BrayJ.D.etal.（1998年）采用一维非线性动力分析程序D-MOD计算强震作用下填埋场的非线性响应特性[2]。研究表明，采用一维模型可以近似计算填埋场深层滑动面上的剪应力，而对覆盖层地震荷载的计算可能存在较大误差；另一方面，震害实例显示填埋场的覆盖层往往是地震中破坏最严重的部位。因此对填埋场进行二维分析、调查其地震响应特性、评价地震稳定性，从而为填埋场的抗震设计提供依据显得尤为重要。EllenM.R.etal.（2001年）分别采用一维波动程序SHAKE91和二维等效线性有限元程序QUAD4M计算了填埋场的地震响应，并对比分析了一维和二维计算结果的差异。陈云敏、柯瀚等（2002年）对某填埋场的地震响应进行了动力有限元计算[3]。刘君、孔宪京（2003年）采用非连续变形分析方法，对卫生填埋场复合型边坡的地震稳定性和永久变形进行了详细的二维计算分析[4]。本文采用等价线性模型，对具有代表性的平原岩土