塑料含量与颗粒级配对城市固体废弃物动态特性影响的机制研究

本文通过固结不排水循环三轴试验，系统研究了塑料含量（3%-12%）和颗粒级配对城市固体废弃物（MSW）动态特性的影响。研究发现，塑料含量增加可显著抑制动态孔隙水压力累积，而中等细颗粒含量的级配#2样品表现出最优抗液化性能；动态剪切强度在9%塑料含量时达到峰值，且剪切模量衰减速率随塑料含量增加而减缓。研究建立了同时考虑塑料含量、围压和剪应变的动态剪切模量预测模型，为填埋场抗震设计提供了理论依据。

　　

Highlight

塑料作为城市固体废弃物（MSW）不可降解的主要组分，其含量随降解过程持续增加。本研究通过创新性循环三轴试验揭示：塑料含量升至9%时，MSW动态抗剪强度达到峰值；而级配#2（中等细颗粒含量）样品展现出最低孔隙水压力。有趣的是，塑料如同"减震器"般显著延缓了剪切模量（G_max）的循环衰减速率，这种应变依赖性效应为填埋场动力响应提供了新认知。

Discussion

经典的Hardin-Drnevich双曲线模型被用于解析剪切应力-应变关系：

τ = γ/(1/G_max + γ/τ_max)

其中τ为剪应力，γ为剪应变。研究发现，塑料的加入改变了传统土体的应变硬化行为，在围压100-300 kPa范围内形成独特的"三阶段"变形特征。这种类似"记忆合金"的力学响应，可能与塑料纤维形成的空间网状结构有关。

Conclusion

通过四组塑料含量（3%-12%）和三组级配的对比试验，我们获得以下突破性发现：

1. 1.

   塑料含量>6%时，MSW表现出显著的自稳性（self-stabilization），孔隙水压力累积速率降低40%以上

2. 2.

   动态剪切模量呈现"双阈值"特性：当应变<0.5%时，塑料增强效应显著；而应变>2%后，纤维网络破坏导致强化效应消失

3. 3.

   建立的预测模型首次将塑料含量作为独立变量，其预测精度较传统模型提升22.7%