我国生活垃圾填埋场主要包括卫生填埋场和简易堆场两种类型,其中在役卫生填埋场1800座以上,简易堆场5000座以上。在役卫生填埋场以厌氧型填埋为主,中间导排系统反倾失效、封顶覆盖系统变形破坏、填埋库容评估不准、工后沉降难以预测等问题较为突出。这些问题都与填埋场垃圾堆体的沉降相关。此外,我国生活垃圾简易填埋场数量多、分布广,存在环境灾害事故时有发生、土地资源浪费严重等问题。好氧降解加速填埋垃圾稳定化后进行场地再利用是实现简易填埋场无害化和资源化的主要选择。因此,深入研究厌氧和好氧降解条件下填埋垃圾的压缩变形规律是保障在役卫生填埋场安全运营管理以及简易填埋场加速稳定化和场地再利用工程科学设计的基础。本文在国家自然科学基金项目“好氧降解、应力和温度共同作用下填埋垃圾压缩变形规律及理论模型研究”(51708508)的资助下,针对我国典型生活垃圾开展了逐级加载条件下快速压缩试验、厌氧降解条件下长期压缩试验和好氧降解条件下长期压缩试验,研究了主压缩、蠕变压缩、好氧降解压缩和厌氧降解压缩的变化规律及其影响因素,提出了基于熵值法的沉降模型评价方法,建立了考虑多因素影响的主压缩和次压缩模型参数的预测方法,最终为好氧和厌氧型生活垃圾填埋场的科学设计、安全运营、库容管理等提供了建议。获得的主要结论如下:(1)开展了 6组逐级加载快速压缩试验,采用三种不同类型垃圾试样,即新鲜高厨余垃圾、新鲜无厨余垃圾和基本降解垃圾,模型尺寸均为Φ300 mm×1000 mm,应力施加范围均为10～400 kPa,每级应力保持48 h。新鲜高厨余垃圾、新鲜无厨余垃圾和基本降解垃圾的修正主压缩指数分别为0.295～0.314、0.227～0.229和0.174～0.187。基于本文试验结果和文献数据,发现修正主压缩指数随着含水率增大而增大,随着干重度增大而减小,随着可压缩组分含量增加而增大。在此基础上,建立了以含水量、干重度和可压缩组分含量为主要参数的修正主压缩指数预测模型。(2)开展了 6组生活垃圾的长期压缩试验,厌氧和好氧降解条件各有3组,上覆应力分别为30、50和100 kPa,模型尺寸均为Φ560 mm×1400 mm,试验历时均为403天。通过开展3组通风供氧预试验,确定了最优的通风速率为14.43 L/h/kg干垃圾。基于渗滤液pH、COD和BOD5测试结果,将好氧降解试验组划分为初始好氧降解阶段、水解酸化阶段和稳定好氧降解阶段,将厌氧降解试验组划分为初始好氧降解阶段、水解酸化阶段和稳定产甲烷阶段;厌氧降解对有机物的削减速率要小于好氧降解过程。初始好氧降解阶段和水解酸化阶段结束后,在相同上覆应力作用下,厌氧降解条件下试样的总压缩应变量与好氧降解条件下试样较为接近;在稳定好氧降解/稳定产甲烷阶段,在相同上覆应力作用下,好氧降解压缩量要比厌氧降解大,且上覆应力越小差距越明显。相比较于厌氧降解条件,好氧降解条件下次压缩的压缩应变及应变速率均要更大,且主要贡献来源于降解压缩;好氧与厌氧降解条件下次压缩应变和次压缩速率差值与上覆应力的关系为:εEr=-0.084exp(-0.074*σ)+0.011、cEr=-1.068exp(-0.036*σ)+0.868。(3)以计算简单性、拟合准确性、预测可靠性和参数稳定性为四个准则,建立了基于熵值法的沉降模型评价方法;利用四个生活垃圾大型模型试验压缩数据,对现有9个典型沉降模型进行了综合评价,根据评价结果,最终推荐Sowers等(1973)和Gourc等(2010)提出的模型用于预测低厨余生活垃圾填埋场沉降,推荐双曲线模型和Chen等(2010)提出的模型用于预测高厨余生活垃圾填埋场沉降。基于本文试验结果和文献数据,发现极限次压缩应变量随应力的增大而减小,随干基含水量的增大而减小,随干重度的增大而减小,随有机质含量增加而增大;次压缩速率随应力的增大而减小,随干基含水量的增大而增大,随干重度的增大而增大,随有机质含量增加而减小。在此基础上,建立了以含水量、干重度、有机质含量和上覆应力为主要参数的极限次压缩应变量和次压缩速率预测模型。(4)以苏州七子山生活垃圾填埋场为工程背景,基于该填埋场不同埋深处垃圾试样的基本特性的测试结果,进一步将埋深这一变量引入至修正主压缩指数、极限次压缩应变量和次压缩速率预测模型中。利用上述模型,设计算例分析了不同参数取值工况下填埋过程中垃圾层厚度随时间的发展过程以及填埋完成后垃圾坡面高度随水平距离的变化;结果表明,若根据规范采用新鲜垃圾修正主压缩指数、极限次压缩应变和次压缩速率,将会高估沉降量和填埋容量(本算例约为14.9%),建议计算中考虑修正主压缩指数、极限次压缩应变和次压缩速率随埋深的变化,有利于更加科学地指导填埋作业以及获得更加精确的填埋容量;利用上述模型,设计算例分析了好氧和厌氧降解条件下垃圾填埋场工后沉降量和不均匀沉降随时间的变化;结果表明,对封场后的填埋场垃圾体进行通风供氧,将会增加沉降量和填埋容量(本算例约为4.84%),且通风供氧能加速填埋场稳定化进程。建议对填埋场垃圾体进行通风供氧,更有利于填埋垃圾加速稳定化后进行场地再利用。