| 成果名称: | 垃圾填埋场坝体稳定性评估关键技术研究 |
| 完成单位: | 广东省建筑科学研究院集团股份有限公司,广东省建设工程质量安全检测总站有限公司,阳山县建筑工程质量检测站有限公司 |
| 主要人员: | 邢亮,徐长琦,何世静,党日鹏,许德慧,施泽益,张悦星,李日升,杨凡,何泽腾 |
| 介绍: | 1、任务来源：自选课题。 2、立项背景：随着现代社会和经济的高速发展，人口与资源及环境之间的协调可持续发展已经成为当前人类发展所面临的主要问题。居民生活水平持续提升，使得城市生活垃圾产量亦与日俱增，从而填埋场实际处理量远超过设计量，长期处于超负荷状态，库容使用速度快于预期。导致很多现有垃圾填埋场不得不进行扩容，甚至存在超负荷运行的状态。近年来，在生活垃圾填埋场中，因坝体设计不科学、垃圾填埋作业不规范等原因，导致溃坝、坝体渗漏等事故时有发生。例如，2007年6月永嘉瓯北垃圾填埋场发生填埋气扩散爆炸，引发垃圾坝决堤，大量垃圾涌入楠溪江产生严重污染；2009年2月深圳下坪垃圾填埋场内填埋污泥时，未考虑其与垃圾共存时的工程特性，造成填埋气压及孔隙水压力过高，污泥受挤压渗入垃圾坝造成污水外涌，造成严重环境污染；2013年黑龙江鸡西市垃圾填埋场污泥库构建时，因沿用原垃圾坝，导致坝体右肩坡面滑坡，造成严重环境污染。综上所述，生活垃圾填埋场垃圾坝的渗流和稳定问题不容忽视。2021年1月，广东某填埋场库区发生了渗沥液外泄情况，使得库坝稳定性变差、可能存在安全隐患，为确保填埋场安全使用，随后我部门（地基二所）接受政府部门委托，依据搜集的填埋场建设、运营等有关资料和相关规范，进行工程测量、地质钻探、原位测试、变形监测等野外工作，进行坝体建模及室内有限元计算分析，查明了库坝工程质量和对库坝进行稳定性评估。过程发现如下问题： 一是缺少堤坝专项地质资料，未对堤坝填筑体及下部岩体进行专项分析；二是缺少堤坝体长期的变形监测资料，缺少场地地下水长期的监测资料，尤其是水质分析进行得极少；三是缺少对垃圾填埋场堤坝填筑体进行现场直接剪切试验研究；四是未针对垃圾填埋场堤坝的特性进行专项的稳定性计算分析工作。 3、技术原理及性能指标：本研究围绕垃圾填埋场库坝的稳定性问题，开展了一系列系统性的研究与分析，具体内容包括以下几个方面： 1）坝体筑填材料及施工质量检测与评估。通过对坝体筑填材料的物理力学性质及施工质量进行全面的检测与评估，结合相关规范要求，识别坝体筑填过程中可能存在的质量问题。若发现坝体筑填质量不达标或稳定性安全系数低于规范限值，将提出针对性的治理措施建议，包括加固方案、施工优化及质量控制策略，以消除潜在安全隐患。 2）水文地质特征专项分析研究。对堤坝所在区域的水文地质条件进行专项研究，结合垃圾填埋场的特性和坝体堆填材料情况，按水的赋存部位、来源特点和贯通性等建立了相应的水力联系，对库坝的稳定性进行危险源评价。 3）上堆垃圾滤液、极端洪水期、地震条件下坝体稳定性计算。考虑上堆垃圾滤液产生的静水压力及渗透压力，结合极端洪水、地震等条件下的入渗作用，采用数值模拟技术（有限元法、流固耦合分析）计算坝体在不同工况下的稳定性状态。通过分析潜在滑动面及安全系数，评估坝体在极端条件下的稳定性，并提出相应的风险防控措施。 4）垃圾库坝稳定性预测分析。基于样本数据结果，采用机器学习算法（如支持向量机、随机森林、神经网络）和判别分析，对垃圾库坝的长期稳定性进行预测分析。为填埋场的长期安全管理提供科学依据，并制定相应的应急预案和加固方案。 本研究成果不仅可为新建填埋场的坝体设计与施工提供重要参考，还可为既有填埋场的坝体安全评估与加固改造提供技术指导。同时，研究建立的坝体稳定性分析方法和安全评估体系，可推广应用于各类水利工程、尾矿库等类似构筑物的安全监测与风险管理，对提升相关基础设施的安全运维水平具有重要的实践意义。 本项目完成立项书中的所有研究内容，实现所有技术指标，编写了项目研究报告，发表论文3篇。 4、技术的创造性与先进性：1）结合垃圾填埋场的特性和坝体堆填材料情况，按水的赋存部位、来源特点和贯通性等建立了相应的水力联系，对库坝的稳定性进行了危险源评价；2）结合垃圾填埋场特性（渗沥液、坝体水），采用数值分析方法计算了库坝在渗沥液、坝体水及多种工况下的稳定性系数；并成功识别了危险点及潜在滑移面，为垃圾填埋场库坝稳定性评估及长期运营提供了支撑。3）引入随机森林模型，使用多元统计分析手段和机器学习的分析方法，通过训练数据自动学习关键特征，实现对垃圾坝和边坡稳定性的预测。 5、应用情况及存在问题：项目研究成果已在广州、阳江等多个项目中得到了应用，在这些项目当中查明了垃圾填埋场库坝的工程质量，对库坝的稳定性进行危险源评价，并提出措施意见，近三年该成果共完成产值283.7万元。应用条件：考虑不同类型的垃圾填埋场，比如城市生活垃圾填埋场、工业废弃物填埋场等。同时，不同地理环境（如山区、平原、沿海地区）对技术应用的影响也需要分析。此外，是否适用于新建项目和已运营项目的改造升级也是需要考虑的范围。所需的基础设施、政策支持、资金投入、专业人才等因素。例如，是否需要配套的监测设备，地方政府是否有相应的环保政策推动，项目的资金筹措渠道，以及技术人员培训体系等。 |
| 批准登记号: | |
| 登记日期: | 2025-07-11 |
| 研究起止时间: | 2021-07-01至2024-12-31 |
| 所属行业: | 建筑业 |
| 所属高新技术类别: | 地球、空间与海洋 |
| 评价单位名称: | 广东省建设科技与标准化协会 |
| 评价日期: | 2025-02-14 |
