江苏某填埋场截水帷幕渗流分析*

朱　成，涂　勇，朱化军，崔灵丰，左　武

（江苏省环境科学研究院江苏省环境工程重点实验室，江苏　南京　210036）

江苏某填埋场截水帷幕渗流分析*

朱成，涂勇，朱化军，崔灵丰，左武

（江苏省环境科学研究院江苏省环境工程重点实验室，江苏南京210036）

可靠的截水帷幕可有效阻断填埋场发生渗漏事故时污染物扩散的途径，对于填埋场的安全性有着重要的意义。通过江苏某填埋场垂直防渗系统中截水帷幕的深度变化，对截水帷幕2侧地下水渗流场进行模拟分析，得出截水帷幕深度需达到20 m，才可保证截流效果。

填埋场；截水帷幕；地下水；渗流

1　截水帷幕系统

根据江苏某填埋场工程设计项目地质勘查结论，场区地貌属于Q4长江三角洲滨海相新近沉积单元，地层简单，层位比较稳定。场地内土层自上而下分别包含：①层淤泥质粉土夹粉质黏土，普遍分布，黄褐色，可塑，含铁锰质结核，切面光滑，无摇震反应，干强度较高，韧性较高，欠均匀；②层粉土夹粉砂，深灰色，含少量小结核，饱和，中密，欠均匀，摇震反应迅速，干强度低，韧性低，无光泽反应；③层粉砂青灰色，饱和，中密，以长石、石英为主，磨圆度差，局部夹少量云母碎屑，级配一般；④层粉质黏土普遍分布，黄褐色，可塑，含铁锰质结核，切面光滑，无摇震反应，干强度较高，韧性较高。

结合地质勘查情况，该项目中截水帷幕结构形式采用传统的单排Φ650 SMW工法搅拌桩，根据前期土工试验结论，该项目中SMW工法搅拌桩的水泥掺量为20%。根据填埋场截水帷幕需达到的预期

效果，分别从截水帷幕内、外渗流截流出发，建立平面渗流计算模型，分析截水帷幕的合理深度。

2　帷幕外渗流截流效果分析

2.1计算模型

帷幕外渗流截流分析模型如图1所示，其中各土层渗透系数按地质勘察资料取定。帷幕外水位按埋深0.2 m考虑。帷幕内采用深井降水至坑底1 m。在截水帷幕（垂直搅拌桩）底设置流量监测断面。评价截流效果，改变搅拌桩打入深度条件。计算深度包括8、12、16、20 m（截断粉砂层）。

图1　帷幕外渗流截流分析模型

2.2不同截水帷幕深度计算结果

截水帷幕不同深度的渗流场计算结果如图2～5所示，其中包括场地范围内地下水等势线和渗流路径，并计算得出了墙底渗流流量。

图2　8 m深截水帷幕计算渗流场

图3　12 m深截水帷幕计算渗流场

图4　16 m深截水帷幕计算渗流场

图5　20 m深截水帷幕计算渗流场（截水帷幕穿过粉砂层）

根据各深度渗流场计算结果，截水帷幕的存在使得坑外地下水在其周围形成绕流，截流效果显著。随着截水帷幕打入深度的增加，地下水从帷幕外流向帷幕内的渗流量逐渐减小。但是，由于库区场地下卧一层透水性较好且厚度较大的粉砂层，其渗透系数达到9.60×10-3cm/s，远大于其余各层土，随着截水帷幕搅拌桩桩长增加，渗流量减小幅度不大。当桩长增至20 m，截断粉砂层后，地下水从帷幕外流向帷幕内的渗流量才出现明显下降。

3　帷幕内渗流截流效果分析

3.1计算模型

帷幕内渗流截流分析模型如图6所示，其中各土层渗透系数按地质勘察资料取定。帷幕外水位按埋深0.2 m考虑。按最不利条件，帷幕内水位设置在库区堆场顶部。同时在库区基底设置1层不透水的HDPE防渗膜单元。计算假定防渗膜在坑底坡面中央出现长度为1 m的渗漏点，分析截水帷幕搅拌桩对于来自坑底渗流的截流效果。

图6　帷幕内渗流截流分析模型

3.2不同截水帷幕深度计算结果

截水帷幕不同深度的渗流场计算结果如图7～10所示，其中包括场地范围内地下水等势线和渗流路径，并计算得出了墙底渗流流量。

图7　8 m深截水帷幕计算渗流场

图8　12 m深截水帷幕计算渗流场

图9　16 m深截水帷幕计算渗流场

图10　20 m深截水帷幕计算渗流场

根据不同深度帷幕内渗流分析结果与帷幕外渗流分析结果一致，由于地基土层含有较厚的粉砂层。截水帷幕隔离效果随搅拌桩长增加发挥不明显，很难产生较大的水力坡降。当止水帷幕埋深超过20 m进入粉砂下卧的粉质黏土层时，渗流量迅速下降，防渗截流效果明显。此外，该项目中填埋堆体高度较小，且填埋库区以外地下水位较高，不易产生较大水头差，因而渗流作用并不显著，最不利情况，最大渗流量约8.49×10-8m3/s2，基本不会对填埋库区造成安全威胁。

4　结论

1）该项目采用传统的单排Φ650SMW工法搅拌桩作为库区截水帷幕，可有效将填埋库区所在地人工构建一个相对独立的水文地质单元，阻断填埋库区范围内和库区外部地下水之间的渗流互动，确保在库区渗漏事故状态下污染物不会向外部扩散。

2）通过对不同深度截水帷幕渗流场测算，确定该项目截水帷幕深度需达到20 m（穿过粉砂层），帷幕内外侧的地下水渗流量才会大幅下降，方可保证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

江苏省环境保护厅科研基金资助项目（2014028）收稿日期：2016-06-13

朱成（1981—），工程师，主要从事固体废物处理工程设计和技术研究工作。