The study on the settlement behavior of municipal solid waste landfills

本研究旨在深入探討垃圾掩埋場沉陷行為，並建立一可合理預估掩埋場沉陷量之模式，以提供掩埋場設計及封閉後復育工程規劃設計之參考。研究方法首先透過垃圾掩埋場現地沈陷記錄及垃圾壓縮試驗等資料之力學統計分析，並藉由特殊設計之試驗設備及試驗條件之控制，進行一系列之垃圾壓縮試驗，以研究探討垃圾材料包括力學及生物分解兩機制之壓縮性質與沉陷行為，及重要影響因子對沉陷行為之影響情況。接著基於內部孔隙氣體消散為掩埋場沉陷行為主要控制機制之觀點，考慮垃圾中有機物生物分導致產氣及固體體積減少之特性，利用不飽和土壤壓密理論推導之組成律關係，而推導出描述超額孔隙氣壓隨時間及深度而變化之控制方程式，並分別求其解析解及數值解，而後由適當簡化而建立一垃圾掩埋場沉陷預估模式。
為探討此模式之正確性與合理性，遂進行典型垃圾掩埋場之模擬，經代入合理之參數值，解析解與數值解兩者所得之沉陷歷時曲線極為一致，且其沉陷曲線可模擬出垃圾掩埋場典型之沉陷行為，包括力學沉陷與生物分解沉陷兩機制，故可驗證此模式為正確。而後，以此模式來模擬兩實際之垃圾掩埋場，所得之預估沉陷量與實際沉陷量，皆頗為一致，顯示本研究所提出之模式，可合理應用於實際垃圾掩埋場沉陷行為之模擬，尤其可藉由模擬結果，來預估垃圾掩埋場長期之沉陷量。最後進行模式之參數分析，以討論模式重要參數之物理意義與其對模擬結果之影響以及此模式之特性。
此外，為能獲得國內垃圾掩埋場長期沉陷觀測資料，並作為驗證沉陷預估模式應用性之資料，本研究遂規劃進行垃圾掩埋場現地之沉陷及產氣量等之觀測。並以本研究發展之預估模式，模擬現地觀測之掩埋場，模擬所得之沉陷值與現地觀測值相當一致，再次顯示本研究之預估模式，可應用於實際掩埋場沉陷之預估上。