采空区垃圾填埋场渗漏专项勘...市西秀区生活垃圾填埋场为例_曹建强.pdf

发展与创新191工程技术研究 第 8 卷 总第 130 期 2023 年 1 月1 工程概况西秀区生活垃圾填埋场位于安顺市蔡官镇发砟村云盘坡，工程建设时，在填埋场坝体下游自下而上进采空区垃圾填埋场渗漏专项勘察方法分析以安顺市西秀区生活垃圾填埋场为例曹建强，赵叶江贵州有色地质工程勘察公司，贵州 贵阳 550000Analysis of Special Survey Methods for Leakage of Waste Landfill Site in GoafTaking the Domestic Waste Landfill Site in Xixiu District,Anshun City as an ExampleCAO Jianqiang,ZHAO YejiangGuizhou Nonferrous Geological Engineering Survey Company,Guiyang 550000,Guizhou,China061.DOI:10.19537/ki.2096-2789.2023.02.作者简介：曹建强，男，本科，高级工程师，研究方向为岩土工程、水文工程及地质环境。行了 4 口监测井施工，在库区上游进行了 1 口本底井施工。填埋场运营期间，一直对 4 口监测井和排水口进行水质监测1。结果显示，自 2017 年以来，调节池、污水处理站及库区右坝肩出现不同程度的地表拉张裂缝；通过对监测井的连续取样检测，相关污染指标均显示水质受到一定程度的污染。为查明监测井超标原因，分析渗漏通道，同时查明采空区的影响程度，需对采空区垃圾填埋场进行渗漏专项勘察方法分析，为垃圾填埋场稳定性评价及治理提供依据2。2 案例采空区垃圾填埋场地质背景2.1 地质构造与抗震设防场地覆盖自上而下为填土、可塑红黏土、强风化泥质粉砂岩，可塑红黏土在场地均有分布，强风化泥质粉砂岩局部分布且厚度总体较小。从整个拟建场地范围综合考虑，场地剪切波速 250 m/s 的覆盖层主要为可塑红黏土，其一般厚 1 6 m，建筑场地土的类型属中软土，剪切波的等效波速值范围为 250 vs 150 m/s。拟建场地为建筑抗震一般地段，场地类别为类，场地抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度值为 0.05g，反应谱特征周期为 0.35 s，属第一组；建议按照相关规范进行抗震设防3。2.2 地层岩性（1）第四系（Q4el+dl）可塑红黏土，残积坡成因，土体呈团粒结构，刀切面光滑，无摇震反应，韧性、摘要：文章通过对安顺市西秀区生活垃圾填埋场开展渗漏专项勘察，查明了填埋场水文地质条件、填埋场现状污染情况和采空区对填埋场的影响范围，得出采空区整体变形已基本完成，但由于受岩层、地下水及构造等的影响，目前尚有残余变形，并在此基础上提出了相应的治理措施和监测建议，以供参考。关键词：垃圾填埋场；水文地质条件；渗漏；监测Abstract:Through the special leakage survey of the domestic waste landfill site in Xixiu District,Anshun City,this paper finds out the hydrogeological conditions and the current pollution situation of the landfill site,and the influencing scope of the goaf on the landfill site.It is concluded that the overall deformation of the goaf has been basically completed,but there is still residual deformation due to the influence of rock strata,groundwater and structure.On this basis,the corresponding control measures and monitoring suggestions are put forward for reference.Key Words:waste landfill site;hydrogeological conditions;leakage;monitoring分类号：X705发展与创新1922023 年 第 02 期 总第 130 期 工程技术研究干强度高，呈可塑状态。拟建场地均有分布，厚度范围在 1.0 6.0 m，一般厚度为 3.5 m，整体均匀性差。（2）二叠系上统长兴组（P3c）灰黄灰黑色中厚层泥灰岩、灰岩，中等微风化，岩芯呈长柱状、柱状，岩性采取率为 70%90%，岩石质量指标 RQD 值为60%80%。（3）二叠系上统大隆组（P3d）中厚层粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，强风化岩石受节理裂隙影响，岩层极易形成块状，揭露层位岩体为强风化层、中风化层，表现为崩解和开裂，钻孔揭露岩芯采取率为50%60%。（4）二叠系上统龙潭组（P3l）薄中厚层粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，夹细砂岩、硅质岩、燧石灰岩互层，含煤层。在场地所有钻孔均有岩芯揭露，呈柱状、块状，岩芯采取率为 40%85%，受采空区影响，局部岩体破碎，整体较完整。2.3 喀斯特发育特征场区碳酸盐岩发育层位主要为二叠系上统长兴组（P3c），区内地表喀斯特形态主要为隐伏型喀斯特发育，根据物探、工程钻探揭露，区内存在溶蚀裂隙发育带，带内岩体破碎，完整性差，局部可能发育小规模喀斯特4。3 采空区垃圾填埋场渗漏专项勘察方法应用分析3.1 工程测量地形测量采用 RTK 测定，调查区比例尺按照 1 1 000、垃圾填埋场场区按比例尺 1 500 进行野外数据采集，采用 2000 坐标系，并在现场设置 3 个GPS 控制点，配合计算机专业成图软件数字成图，对工作区范围内的控制点、地形、水文地质点、地貌点、钻孔孔位进行定位测量。3.2 地球物理勘探（1）大地电磁法（深度 D 3 000 m）。覆盖层组成与基底探测、溶岩裂隙带/断层破碎带物质组成研究、地下疏松区（或陷落柱、采空区、地下空洞、溶洞等）探测、地层赋水性和导水条件分析、地下构筑物调查、城市地下水和浅层地热调查、垃圾填埋场周边水土污染监测等多个方面，并取得了很好的应用效果。根据要求，共布置 8 条勘探线，共计 1.88 km，点距为 20 m，测点数为 100 点，测深超过底板 25 m。（2）瞬变电磁法。在大地电磁法异常部位布设瞬变电磁法进行共同验证，布设 5 条验证勘探线，共计2.37 km，点距为 10 m，测点数为 255 点，测深超过采空底板 25 m。3.3 钻探为查明垃圾填埋场区地层岩性、地质构造、地下水位、岩层透水率、污染渗漏和地下煤矿采空区深度等，该项目共布置 8 个水文地质钻孔。水文孔布设根据地下水补给径流方向、地质构造发育、疑似污染源等因素进行。水文孔钻进过程中及钻孔结束后进行抽水试验，并在抽水前后取样进行水质检测分析3.4 采空区地表移动变形监测受地形地貌条件影响，区域内通透性差，故采用GNSS 自动化监测设备实时监测。变形监测点布设于移动盆地边缘和最大下沉点附近，共布置 3 条监测剖面，点间距为 50 m，共布设监测点 13 个。通过定性及定量计算和地表变形特征调查进行综合判定，由于受下方煤矿采空区沉降影响，调节池、渗滤液处理站出现地表拉裂、调节池渗漏、办公楼墙体拉裂、沉降等现象。目前采空区变形已基本完成，但通过监测尚存在一定残余变形。根据定性及定量分析采空区目前处于基本稳定状态。3.5 原位测试（1）测井试验。此次针对场区内 4 个钻孔进行地球物理测井试验，测定场区内地层岩性及煤层分布区域。灰岩岩性在自然伽马曲线上幅值较低，砂岩在自然伽马曲线上幅值较低，泥岩在自然伽马曲线上幅值较高，泥质粉砂岩、粉砂质泥岩介于砂岩与泥岩之间。（2）钻孔电视测试。利用钻孔孔内电视，查明岩体节理裂隙、破碎带及喀斯特、采空区等发育情况，为采空区稳定性评价提供基本地质条件。3.6 水文地质试验3.6.1 垃圾填埋场区水文地质条件（1）含水岩组及富水性。碳酸盐岩含水岩组。二叠系上统长兴组（P3c）中的灰岩、泥灰岩，喀斯特较发育，含水介质以溶隙管道为主，枯季地下水径流模数为 2.43 L/（skm2），富水性中等且不均匀，为HCO3-Ca 型水。根据现场钻孔抽水及测井试验，区内碳酸盐岩渗透系数为 0.011 0.961 m/d，富水性强但极不均匀。基岩裂隙水含水岩组。赋存于大隆组（P3d）、龙潭组（P3l）泥质粉砂岩、炭质泥岩等含水介发展与创新193工程技术研究 第 8 卷 总第 130 期 2023 年 1 月质中，枯季地下水径流模数为 0.3 1 L/（skm2），富水性贫乏，属相对隔水岩层，为 SO4-Ca 型水。松散孔隙含水岩组，主要赋存于山间洼地、谷地内及斜坡下部沟谷中的第四系残坡积层中，富水性弱。（2）地下水补径排特征。工作区具有相对独立完整的水文地质单元，该水文地质单元边界：北至龙潭组（P3l）粉砂质泥岩、硅质岩等相对隔水边界，东至库区地表分水岭，南至库区地表分水岭，西侧以龙潭组（P3l）粉砂质泥岩、硅质岩等相对隔水边界，含水层为长兴组（P3c）及龙潭组（P3l）灰岩，主要地下水类型为喀斯特裂隙水。大气降水经松散空隙、风化裂隙等介质中存储、运移，补给喀斯特含水系统，已施工完成的 8 个钻孔的地下水位数据显示，受地形影响，水位变化大，几乎没有统一的地下水位，总的趋势基本上为沟谷上游高、下游低，库岸高、沟底低。这说明两岸坡地下水流向沟内排泄，地表分水岭与地下分水岭一致。3.6.2 抽水试验此次勘察选用监测井 JU03、JU05 及钻孔 ZK6、ZK9 进行单孔抽水试验。作反向抽水，动水位观测时间在开始抽水后第 3 min、5 min、10 min、30 min、45 min、60 min、90 min 进行观测，以后每 30 min 观测一次，稳定后延至 1 h 一次，并与流量观测同步。降深稳定的延续时间均为 8 h，停泵后立即进行恢复水位观测。JU03 抽水前，孔内水位稳定在 7.5 m，该监测井水量较小，此次抽水仅做一次最大降深，水泵泵头位于地下水位以下 9 m，抽水后水位为 14.5 m，水位降深为 7 m，涌水量 Q=0.028 L/s，日出水量为 2.4 m3。根据抽水结果，单井稳定流采用裘布依公式与希哈尔特公式进行迭代计算获得渗透系数K 及影响半径R：K=0.030 4 m/d、R=12.2 m。通过抽水试验，了解岩土的渗透性及水文地质参数，为库区渗漏评价提供依据。3.6.3 压水试验根据现场压水试验得出如下结论：喀斯特不发育地段弱透水，且随着钻孔深度的增加，岩体完整性较好，透水率降低，在粉砂质泥岩裂隙较发育段为弱透水。3.7 室内试验（1）水样采集及检测分析。此次勘察，共计采集取水样 24 件，分别为水文孔 12 件、团结水库 1 件、金银山煤矿矿坑水1 件、本底井 1 件、监测井 4 件、3 处泉点 4 件、调节池 1 件；开展了地下水样采集与检测、分析工作；对垃圾填埋场区调节池完成了取样分析工作，以掌握其主要污染指标。（2）岩石物理力学试验。此次勘察在场地内采集泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、灰岩试样共 40 件进行饱和单轴抗压强度试验、饱和抗剪强度试验。根据试验成果报告，按岩土工程勘察规范（2009 年版）（GB 500212001）进行分析统计，统计结果如表 1 所示。表 1 场区岩体物理指标统计表岩石名称重度/（kNm-3）单轴抗压强度/MPa内聚力/MPa内摩擦角/弹性模量/GPa泊松比 备注泥质粉砂岩26.4634.851.4845.730.520.24试验粉砂质泥岩25.1830.220.8844.228.530.26试验灰岩26.1138.681.3350.433.440.27经验4 结论（1）根据堆场基岩露