江蘇某填埋場(chǎng)截水帷幕滲流分析*

朱　成，涂　勇，朱化軍，崔靈豐，左　武

（江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院江蘇省環(huán)境工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇　南京　210036）

江蘇某填埋場(chǎng)截水帷幕滲流分析*

朱成，涂勇，朱化軍，崔靈豐，左武

（江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院江蘇省環(huán)境工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210036）

可靠的截水帷幕可有效阻斷填埋場(chǎng)發(fā)生滲漏事故時(shí)污染物擴(kuò)散的途徑，對(duì)于填埋場(chǎng)的安全性有著重要的意義。通過(guò)江蘇某填埋場(chǎng)垂直防滲系統(tǒng)中截水帷幕的深度變化，對(duì)截水帷幕2側(cè)地下水滲流場(chǎng)進(jìn)行模擬分析，得出截水帷幕深度需達(dá)到20 m，才可保證截流效果。

填埋場(chǎng)；截水帷幕；地下水；滲流

1　截水帷幕系統(tǒng)

根據(jù)江蘇某填埋場(chǎng)工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目地質(zhì)勘查結(jié)論，場(chǎng)區(qū)地貌屬于Q4長(zhǎng)江三角洲濱海相新近沉積單元，地層簡(jiǎn)單，層位比較穩(wěn)定。場(chǎng)地內(nèi)土層自上而下分別包含：①層淤泥質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土，普遍分布，黃褐色，可塑，含鐵錳質(zhì)結(jié)核，切面光滑，無(wú)搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度較高，韌性較高，欠均勻；②層粉土夾粉砂，深灰色，含少量小結(jié)核，飽和，中密，欠均勻，搖震反應(yīng)迅速，干強(qiáng)度低，韌性低，無(wú)光澤反應(yīng)；③層粉砂青灰色，飽和，中密，以長(zhǎng)石、石英為主，磨圓度差，局部夾少量云母碎屑，級(jí)配一般；④層粉質(zhì)黏土普遍分布，黃褐色，可塑，含鐵錳質(zhì)結(jié)核，切面光滑，無(wú)搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度較高，韌性較高。

結(jié)合地質(zhì)勘查情況，該項(xiàng)目中截水帷幕結(jié)構(gòu)形式采用傳統(tǒng)的單排Φ650 SMW工法攪拌樁，根據(jù)前期土工試驗(yàn)結(jié)論，該項(xiàng)目中SMW工法攪拌樁的水泥摻量為20%。根據(jù)填埋場(chǎng)截水帷幕需達(dá)到的預(yù)期

效果，分別從截水帷幕內(nèi)、外滲流截流出發(fā)，建立平面滲流計(jì)算模型，分析截水帷幕的合理深度。

2　帷幕外滲流截流效果分析

2.1計(jì)算模型

帷幕外滲流截流分析模型如圖1所示，其中各土層滲透系數(shù)按地質(zhì)勘察資料取定。帷幕外水位按埋深0.2 m考慮。帷幕內(nèi)采用深井降水至坑底1 m。在截水帷幕（垂直攪拌樁）底設(shè)置流量監(jiān)測(cè)斷面。評(píng)價(jià)截流效果，改變攪拌樁打入深度條件。計(jì)算深度包括8、12、16、20 m（截?cái)喾凵皩樱?/p>

圖1　帷幕外滲流截流分析模型

2.2不同截水帷幕深度計(jì)算結(jié)果

截水帷幕不同深度的滲流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果如圖2～5所示，其中包括場(chǎng)地范圍內(nèi)地下水等勢(shì)線和滲流路徑，并計(jì)算得出了墻底滲流流量。

圖2　8 m深截水帷幕計(jì)算滲流場(chǎng)

圖3　12 m深截水帷幕計(jì)算滲流場(chǎng)

圖4　16 m深截水帷幕計(jì)算滲流場(chǎng)

圖5　20 m深截水帷幕計(jì)算滲流場(chǎng)（截水帷幕穿過(guò)粉砂層）

根據(jù)各深度滲流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果，截水帷幕的存在使得坑外地下水在其周圍形成繞流，截流效果顯著。隨著截水帷幕打入深度的增加，地下水從帷幕外流向帷幕內(nèi)的滲流量逐漸減小。但是，由于庫(kù)區(qū)場(chǎng)地下臥一層透水性較好且厚度較大的粉砂層，其滲透系數(shù)達(dá)到9.60×10-3cm/s，遠(yuǎn)大于其余各層土，隨著截水帷幕攪拌樁樁長(zhǎng)增加，滲流量減小幅度不大。當(dāng)樁長(zhǎng)增至20 m，截?cái)喾凵皩雍?，地下水從帷幕外流向帷幕?nèi)的滲流量才出現(xiàn)明顯下降。

3　帷幕內(nèi)滲流截流效果分析

3.1計(jì)算模型

帷幕內(nèi)滲流截流分析模型如圖6所示，其中各土層滲透系數(shù)按地質(zhì)勘察資料取定。帷幕外水位按埋深0.2 m考慮。按最不利條件，帷幕內(nèi)水位設(shè)置在庫(kù)區(qū)堆場(chǎng)頂部。同時(shí)在庫(kù)區(qū)基底設(shè)置1層不透水的HDPE防滲膜單元。計(jì)算假定防滲膜在坑底坡面中央出現(xiàn)長(zhǎng)度為1 m的滲漏點(diǎn)，分析截水帷幕攪拌樁對(duì)于來(lái)自坑底滲流的截流效果。

圖6　帷幕內(nèi)滲流截流分析模型

3.2不同截水帷幕深度計(jì)算結(jié)果

截水帷幕不同深度的滲流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果如圖7～10所示，其中包括場(chǎng)地范圍內(nèi)地下水等勢(shì)線和滲流路徑，并計(jì)算得出了墻底滲流流量。

圖7　8 m深截水帷幕計(jì)算滲流場(chǎng)

圖8　12 m深截水帷幕計(jì)算滲流場(chǎng)

圖9　16 m深截水帷幕計(jì)算滲流場(chǎng)

圖10　20 m深截水帷幕計(jì)算滲流場(chǎng)

根據(jù)不同深度帷幕內(nèi)滲流分析結(jié)果與帷幕外滲流分析結(jié)果一致，由于地基土層含有較厚的粉砂層。截水帷幕隔離效果隨攪拌樁長(zhǎng)增加發(fā)揮不明顯，很難產(chǎn)生較大的水力坡降。當(dāng)止水帷幕埋深超過(guò)20 m進(jìn)入粉砂下臥的粉質(zhì)黏土層時(shí)，滲流量迅速下降，防滲截流效果明顯。此外，該項(xiàng)目中填埋堆體高度較小，且填埋庫(kù)區(qū)以外地下水位較高，不易產(chǎn)生較大水頭差，因而滲流作用并不顯著，最不利情況，最大滲流量約8.49×10-8m3/s2，基本不會(huì)對(duì)填埋庫(kù)區(qū)造成安全威脅。

4　結(jié)論

1）該項(xiàng)目采用傳統(tǒng)的單排Φ650SMW工法攪拌樁作為庫(kù)區(qū)截水帷幕，可有效將填埋庫(kù)區(qū)所在地人工構(gòu)建一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元，阻斷填埋庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)和庫(kù)區(qū)外部地下水之間的滲流互動(dòng)，確保在庫(kù)區(qū)滲漏事故狀態(tài)下污染物不會(huì)向外部擴(kuò)散。

2）通過(guò)對(duì)不同深度截水帷幕滲流場(chǎng)測(cè)算，確定該項(xiàng)目截水帷幕深度需達(dá)到20 m（穿過(guò)粉砂層），帷幕內(nèi)外側(cè)的地下水滲流量才會(huì)大幅下降，方可保證截水帷幕的截流效果。

Analysis of a Landfill Seepage around the Water Cutoff Curtain in Jiangsu

Zhu Cheng，Tu Yong，Zhu Huajun，Cui Lingfeng，Zuo Wu
（Jiangsu Provincial Academy of Environmental Science，Jiangsu Provincial Key Laboratory of Environmental Engineering，NanjingJiangsu210036）

Reliable water cutoff curtain can enhance the safety of landfill through blocking the diffusion of pollutantseffectively while landfill leaking accident happening.Simulation analysis of groundwater seepage flow field at different depths was conducted on both sidesofthe water cutoffcurtain in a landfill ofJiangsu.It can be concluded that the closure effect could be insured by extending the depth ofwater cutoffcurtain to 20 m at least.

landfill；water cutoffcurtain；groundwater；seepage

X705

B

1005-8206（2016）04-0014-03

江蘇省環(huán)境保護(hù)廳科研基金資助項(xiàng)目（2014028）收稿日期：2016-06-13

朱成（1981—），工程師，主要從事固體廢物處理工程設(shè)計(jì)和技術(shù)研究工作。