卫生填埋是我国城市生活垃圾的主要处理手段。在填埋场中，粘土（天然粘土、压实粘土等）由于渗透系数小、截污能力强、价格经济等优势，于是在填埋场衬垫系统中被广泛用。然而粘性土中还有质量浓度较高的亲水性矿物,遇水容易膨胀,失水容易收缩。所以在干湿循环、寒冷地区冻融循环的情况下都可能诱发粘土衬里的开裂；除此之外粘土中的某些成分会和渗滤液中的成分发生反应，从而产生溶解。这也会使粘土衬里的渗透系数剧增；一旦粘土防渗层遭受破坏，则其难以自然愈合、密封，需要通过打孔、开挖等手段进行修补，这样不仅施工困难，而且还增加了填埋场的运行和维护费用，更增加了渗滤液渗漏污染周围地下水和土壤的风险。针对上述存在问题，选取了经济有效的粘土防渗层添加材料—粉煤灰，粉煤灰作为工业固体废物不仅产出量大，而且污染严重，选其作为改性填料不仅能改善粘土的特性，还能达到以废治废的目的，考虑通过静态吸附试验、防开裂实验及动态土柱模拟实验，对比研究自然粘土和粉煤灰改性粘土在土工力学性质，防渗性能、防开裂性能、截污性能上的差别。具体研究内容及结果如下：⑴通过土工力学实验研究不同粉煤灰添加量对天然粘土土工力学性质的影响，研究结果表明向天然粘土中分别添加10%、15%、20%、25%、30%的粉煤灰，各不同添加量的粉煤灰改性粘土的塑限指数均在10%-30%之间，符合对防渗材料的要求。得出粉煤灰可作为天然粘土的改性填料。当粉煤灰添加量分别为10%、15%、20%、25%、30%时改性粘土的最大干密度分别为1.85g/cm3、1.83g/cm3、1.82g/cm3、1.80g/cm3、1.79g/cm3。最优含水率分别为19.50%、19.81%、20.20%、22.54%、23.67%。粉煤灰改性粘土的最大干密度ρ随着粉煤灰比例的增高，呈现下降的趋势，并且全部低于粘土的最大干密度1.97g/cm3。可以推断出，粉煤灰作为改性填料对混合土的可塑性有降低的作用，所以添加的粉煤灰量不宜过高。⑵通过动态模拟实验研究粉煤灰添加量对天然粘土防渗性能的影响，研究结果表明：1）不同添加比的粉煤灰改性粘土对NH4+-N和COD的吸附平衡时间分比为12h和24h。确定了吸附平衡时间后，后续实验的接触时间就定为吸附平衡时间即可。2）根据不同土样COD和NH4+-N吸附等温线得出改性粘土对这两种物质吸附量的关系为30%粉煤灰＞25%粉煤灰＞20%粉煤灰＞15%粉煤灰＞10%粉煤灰＞粘土。粘土本身的吸附效果最差，这主要是因为粉煤灰本身的物理化学性质相比于粘土更有利于对COD和NH4+-N的吸附。3）渗透系数从低到高依次为20%粉煤灰改性粘土、10%粉煤灰改性粘土、15%粉煤灰改性粘土、25%粉煤灰改性粘土、30%粉煤灰改性粘土。利用粉煤灰对粘土改性后，随着粉煤灰加入量增大衬里的渗透系数是逐渐减小的，起始阶段在10-5数量级，当添加量达到20%时渗透系数降到最低，达到10-7数量级，符合防渗层对衬里的要求，随后随着粉煤灰添加量的增加，渗透系数又逐渐增大到10-6数量级。说明粉煤灰在防渗性能方面的最佳添加比为20%。⑶通过静态饱和实验和防开裂实验研究不同粉煤灰添加量对天然粘土防开裂性能的影响，研究表明综合考虑裂缝条数差、最大裂缝长度差、最大裂缝宽度差这三个因素只有20%粉煤灰改性粘土性能全部优于粘土本身。在所有实验试样中，试样体缩率是随着试样最优含水率的增大而增大的。30%粉煤灰改性粘土体缩率最大为0.32%。⑷通过动态模拟实验研究了在粉煤灰最佳添加量20%的情况下，改性填料粉煤灰对天然粘土截污性能的影响，研究结果表明试样对目标污染质Cu、Zn、Cr的吸附主要发生在前三层，最大吸附量分别为0.097mg/g、0.1mg/g、0.0068mg/g。由于渗滤液中污染质的浓度较低，不能判定出改性粘土的截污容量，要想得出改性粘土的截污容量需要进一步增加渗滤液中目标污染质的浓度。总之，从物理、化学性质及工程性状上考虑，粉煤灰是粘性土防渗层有利的添加材料；粉煤灰的加入会加强防渗层的防开裂性能，大大增强衬里对污染质的截留量，最优添加比为20%.本论文确定了粉煤灰最做为改性填料的最优添加比，研究了不同添加比对粘土改性后各种性能的影响，为这种新型改性填料应用于粘土防渗层，进入实际工程应用提供可靠的理论依据。