论文部分内容阅读
垃圾填埋场中的垃圾体在降解过程中易引起上部土质覆盖系统发生不均匀沉降,导致土质覆盖系统的防渗性能劣化,加剧雨水入渗,导致渗滤液增多,增大环境污染的风险。目前尚不清楚不均匀沉降影响土质覆盖系统水分运移的效应和作用机理,难以准确评估覆盖系统防渗性能劣化程度,因此开展相关研究对提高垃圾填埋场治理及污染控制水平具有重要的实践指导意义。针对华南地区高温多雨的特点,吴宏伟等提出了一种三层毛细阻滞覆盖系统,即在两层毛细阻滞覆盖系统底部增加一层压实黏土层。三层毛细阻滞覆盖系统在湿润气候区的防渗性能已经得到验证,但是其长期性能尚未验证,而不均匀沉降是影响三层毛细阻滞覆盖系统长期性能的重要因素之一。因此,需要深入研究不均匀沉降对三层毛细阻滞覆盖系统水分运移影响的机理。本文研制了一种能调控三层毛细阻滞覆盖系统底部不均匀沉降的模型箱。利用该模型箱对三层毛细阻滞覆盖系统开展不均匀沉降下的降雨试验,研究了不均匀沉降量、降雨时间和倾斜角度的影响。试验结果表明,不均匀沉降下覆盖系统会产生裂隙。当不均匀沉降量为7.5 cm时,沉降区域边缘的细粒土层顶部会产生裂隙,裂隙最大宽度约为15 mm,最大深度约为22 cm;细粒土层内部产生的裂隙最大宽度约为17 mm;底部黏土层在细粒土和粗粒土重力作用下,裂隙的宽度和深度都较小。当不均匀沉降量为22 cm时,黏土层出现贯穿整个土层的剪切面。不均匀沉降对三层毛细阻滞覆盖系统水分运移的影响比较大。裂隙成雨水入渗的优势通道,导致雨水入渗速率增加。不均匀沉降量为7.5 cm时,毛细阻滞覆盖系统的突破时间缩短了1 h;粗粒土层的侧向导排量增大了38%,说明沉降量较小时,粗粒土层依然具有良好的侧向导排性能;黏土层平均渗透系数提高两个数量级,最终产生渗漏量25.8 mm。不均匀沉降量为22 cm时,黏土层的防渗性能进一步劣化,平均渗透系数增大为1.7×10~-66 m/s,渗漏量增大至89.9 mm。不均匀沉降量为22 cm时,降雨时间对水分运移的影响较大,降雨历时12 h的粗粒土侧向导排量比降雨历时4 h增大4.1倍,降雨历时12 h的渗漏量比降雨历时4 h增大113%。考虑到试验存在的误差,倾斜角度对防渗性能的影响比较小。