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)境工程重點實驗室，江蘇　南京　210036）

江蘇某填埋場截水帷幕滲流分析*

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)境工程重點實驗室，江蘇南京210036）

可靠的截水帷幕可有效阻斷填埋場發(fā)生滲漏事故時污染物擴(kuò)散的途徑，對于填埋場的安全性有著重要的意義。通過江蘇某填埋場垂直防滲系統(tǒng)中截水帷幕的深度變化，對截水帷幕2側(cè)地下水滲流場進(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；截水帷幕；地下水；滲流

1　截水帷幕系統(tǒng)

根據(jù)江蘇某填埋場工程設(shè)計項目地質(zhì)勘查結(jié)論，場區(qū)地貌屬于Q4長江三角洲濱海相新近沉積單元，地層簡單，層位比較穩(wěn)定。場地內(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，無光澤反應(yīng)；③層粉砂青灰色，飽和，中密，以長石、石英為主，磨圓度差，局部夾少量云母碎屑，級配一般；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)前期土工試驗結(jié)論，該項目中SMW工法攪拌樁的水泥摻量為20%。根據(jù)填埋場截水帷幕需達(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)測斷面。評價截流效果，改變攪拌樁打入深度條件。計算深度包括8、12、16、20 m（截斷粉砂層）。

圖1　帷幕外滲流截流分析模型

2.2不同截水帷幕深度計算結(jié)果

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

圖2　8 m深截水帷幕計算滲流場

圖3　12 m深截水帷幕計算滲流場

圖4　16 m深截水帷幕計算滲流場

圖5　20 m深截水帷幕計算滲流場（截水帷幕穿過粉砂層）

根據(jù)各深度滲流場計算結(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，由于庫區(qū)場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增加，滲流量減小幅度不大。當(dāng)樁長增至20 m，截斷粉砂層后，地下水從帷幕外流向帷幕內(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)置在庫區(qū)堆場頂部。同時在庫區(qū)基底設(shè)置1層不透水的HDPE防滲膜單元。計算假定防滲膜在坑底坡面中央出現(xiàn)長度為1 m的滲漏點，分析截水帷幕攪拌樁對于來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算結(jié)果

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

圖7　8 m深截水帷幕計算滲流場

圖8　12 m深截水帷幕計算滲流場

圖9　16 m深截水帷幕計算滲流場

圖10　20 m深截水帷幕計算滲流場

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20 m進(jìn)入粉砂下臥的粉質(zhì)黏土層時，滲流量迅速下降，防滲截流效果明顯。此外，該項目中填埋堆體高度較小，且填埋庫區(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，基本不會對填埋庫區(qū)造成安全威脅。

4　結(jié)論

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

2）通過對不同深度截水帷幕滲流場測算，確定該項目截水帷幕深度需達(dá)到20 m（穿過粉砂層），帷幕內(nèi)外側(cè)的地下水滲流量才會大幅下降，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)計和技術(shù)研究工作。