《单一裂隙优势渗流对黏土层防渗性能的影响分析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单一裂隙优势渗流对黏土层防渗性能的影响分析.pdf（7页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第35卷第10期 岩 土 力 学 Vol.35 No.10 2014 年 10 月 Rock and Soil Mechanics Oct.2014 收稿日期：2013-07-01 基金项目：国家重点基金研究发展计划(973 计划)项目(No.2012CB719805)。第一作者简介：蔡武军，男，1988年生，硕士研究生，主要从事土体开裂和渗流方面的研究工作。E-mail: 通信作者：凌道盛，男，1968 年生，教授，博士生导师，主要从事土动力学、计算土力学方面的研究工作。E-mail: 文文章编号章编号：10007598(2014)10283808 单一裂隙优势渗流对单一裂隙优势渗流对黏黏土
2、层防渗性能的影响分析土层防渗性能的影响分析 蔡武军1,2，凌道盛1,2，徐泽龙1,2，陈云敏1,2（1.浙江大学 软弱土与环境土工教育部重点实验室，杭州 310058；2.浙江大学 岩土工程研究所，杭州 310058）摘摘 要要：垃圾填埋体不均匀沉降等容易引起压实黏土防渗层开裂，显著降低其防渗性能。将裂隙作为高渗透性的多孔介质材料，建立了含单一裂隙压实黏土层的饱和/非饱和渗流模型，数值研究了含裂隙黏土层中的优势渗流过程，对比分析了裂隙位置、深度、宽度和渗透系数对压实黏土层水分击穿时间和稳定渗漏量的影响。结果表明，含裂隙压实黏土层的渗流过程可分为 3 个阶段：初始阶段、击穿阶段和稳定阶段；底部裂
3、隙对压实黏土层防渗性能的影响较小，而顶部裂隙和贯通裂隙的影响较大；水分击穿时间随裂隙深度增大而迅速缩短，为保证黏土层防渗性能，宜将裂隙深度控制在 0.1 倍土层厚度以内；水分击穿时间和稳定渗漏量随裂隙宽度、渗透系数的增大而分别缩短和增加，且当其达到一定值后逐渐趋于稳定；裂隙贯通后将显著降低压实黏土层的防渗性能，其稳定渗漏量随裂隙宽度和渗透系数的增大而呈线性增长。关关 键键 词词：垃圾填埋体；压实黏土层；裂隙；优势渗流；水分击穿时间 中图分类号中图分类号：TU 43 文献标识码文献标识码：A Influence of preferential flow induced by a single c
4、rack on anti-seepage performance of clay barrier CAI Wu-jun1,2，LING Dao-sheng1,2，XU Ze-long1,2，CHEN Yun-min1,2（1.Key Laboratory of Soft Soils and Geoenvironmental Engineering of Ministry of Education,Zhejiang University,Hangzhou 310058,China;2.Institute of Geotechnical Engineering,Zhejiang Universit
5、y,Hangzhou 310058,China）Abstract:The waterproofing properties of compacted clay barrier at landfill site will be greatly weakened by crack which is induced by the wastes differential settlement.In order to reveal the effects of preferential flow on the anti-seepage performance of cracked barrier,the
6、 crack is treated as high-permeable porous medium,and a simplified saturated/unsaturated seepage model of the barrier with a single crack is developed to study the process of preferential flow.In addition,the influence of crack position,depth,width and permeability coefficient on the anti-seepage pe
7、rformance of the barrier is comparatively analyzed.The results show that the infiltration process can be divided into three stages:early stage,penetrating stage and steady stage.Besides,the bottom crack has little influence on the barriers anti-seepage performance,but it is greatly affected by upper
8、 or fully penetrated crack.The breakthrough time will be significantly shortened with crack depth increasing until the crack is thoroughly penetrated;and it is better to keep the crack depth under 0.1 time of the barriers thickness to ensure its anti-seepage performance.Whats more,with the increase
9、of crack width and permeability coefficient,the water breakthrough time will be rapidly shortened and the steady leakage will increase respectively;and they tend to be stable when they are reaching a certain value.It also shows that the barriers anti-seepage performance would significantly deteriora
10、te as soon as the crack is fully penetrated;and the steady leakage will increase linearly with the increase of crack width and permeability coefficient.Key words:MSW landfills;compacted clay barrier;crack;preferential flow;water breakthrough time 1 引 言 压实黏土覆盖系统是垃圾填埋场中的一种典型的屏障型覆盖系统，它通过设置低渗透性的压实黏土层防止外
11、界降雨渗入到填埋场内。但压实黏土层容易在不均匀沉降作用下开裂，形成一条形态特征较为简单的主裂隙13。裂隙的产生会显著提高渗滤液的产量，进而诱发填埋场失稳和加剧污染物扩散等重大工程事故4。为合理评价压实黏土覆盖系统的服役性能，国第 10 期 蔡武军等：单一裂隙优势渗流对黏土层防渗性能的影响分析 2839 外许多学者对压实黏土覆盖系统内的水分运移进行了现场监测和相关试验研究。Melchior 等5对压实黏土覆盖系统试验场地的水分平衡进行了长达 10 a的现场监测，结果表明，裂隙的存在使得压实黏土覆盖系统的平均渗漏量从9 mm/a增大至134 mm/a。此外，国内外也有一些学者开展了相关的数值模拟研
12、究。张文杰6建立了压实黏土覆盖系统和腾发覆盖系统的一维非饱和渗流模型，并比较了它们的防渗性能。陆海军等7建立了压实黏土覆盖系统和腾发覆盖系统中的水分运移模型，比较研究了降雨和蒸发循环补给条件下，两类覆盖系统中的水分运移规律。综上可见，裂隙可显著降低压实黏土层的防渗性能，但现有的数值模拟主要针对完整的压实黏土防渗层进行研究，很少有学者考虑裂隙优势渗流对黏土层防渗性能的影响。但在含裂隙边坡的降雨入渗和稳定分析方面，国内学者开展了大量研究。郑少河等8将主裂隙和裂隙风化层分别作为入渗边界和高渗透性材料，研究了降雨条件下裂隙边坡的渗流场分布；袁俊平等9将裂隙作为高渗透性材料，研究了裂隙位置、深度及渗透特
13、性等对降雨入渗的影响；陈铁林等10将大尺寸裂隙作为高渗透性材料，比较研究了降雨条件下，有无裂隙对斜坡位移和渗流情况的影响。上述研究是将裂隙作为高渗透材料，很好地揭示了降雨条件下裂隙边坡的渗流场分布和稳定性等，为研究含裂隙压实黏土层的渗流问题提供了很好的借鉴。为揭示裂隙对压实黏土层中的水分运移及防渗性能的影响，本文将不均匀沉降引起的单一裂隙作为高渗透性材料，采用 Geo-Studio 软件中的SEEP/W模块建立了含裂隙压实黏土层的饱和/非饱和二维渗流模型，研究了含裂隙黏土层中的水分运移过程，并在此基础上研究了裂隙位置、深度、宽度和饱和渗透系数等因素对压实黏土层防渗性能的影响。2 含裂隙压实黏土
14、层的渗流模型 2.1 分析模型分析模型 我国 生活垃圾卫生填埋技术规范11中规定：压实黏土覆盖系统从下至上依次由集气层、压实黏土层、排水层和植被层组成，如图 1 所示；压实黏土层的渗透系数不应大于91.0 10 m/s，厚度应为2030 cm。压实黏土覆盖系统中的排水层和集气层一般由粗粒或多孔材料组成，该类材料的饱和渗透系数远大于压实黏土层，但当基质吸力较高时，它的渗透系数会随基质吸力增大而急剧减小。图图 1 压实压实黏黏土覆盖系统土覆盖系统 Fig.1 Compacted clay cover system 冯世进等12研究了不同降雨模式下排水层中最大饱和深度的变化规律，研究结果显示，当排水
15、条件较好时，排水层中的最大饱和深度很小。因此，研究持续降雨条件下黏土层的防渗性能时，可将压实黏土层的顶部边界简化为零孔压条件。另外，接近饱和状态时，集气层的渗透系数远大于压实黏土层，而基质吸力较高时则恰恰相反。因此，可以采用自由排水边界近似模拟黏土层底部边界的渗流67，即：孔压小于 0 时，为不透水边界；孔压大于或等于 0 时为完全透水边界。基于上述研究成果，本文建立了如图 2 所示的含裂隙压实黏土层防渗性能分析模型。图中压实黏土层厚度h取 0.3 m，模型宽度 l 取 5h，即 1.5 m。裂隙的深度和宽度分别为fh和fw，没有特别说明时分别取 0.18 m和 0.005 m。根据裂隙开口位
16、置，考虑了开口分别在上表面和下表面的顶部裂隙和底部裂隙两种情况，图 2 为顶部裂隙的示意图。图图 2 压实压实黏黏土层的简化渗流模型土层的简化渗流模型 Fig.2 Simplified seepage model for compacted clay barrier 2.2 控制方程控制方程 压实黏土防渗层中的水分运移过程本质上是非饱和土渗流问题。将裂隙和压实黏土层分别考虑成两种不同渗透特性的材料，假定集气层中的气压与外界大气压相等，忽略气相运动以及气相对液相运自由排水边界 零孔压边界 l wf 不透水边界 裂隙x y o压实黏土层hf h 径流 渗漏 蒸发 植被层 排水层 集气层 压实黏土层
17、 2840 岩 土 力 学 2014 年 动产生的影响，采用二维 Richards 方程描述压实黏土层和裂隙中的水分流动。其控制方程为 HHkkqxxyyt （1）式中：k为压实黏土层或裂隙的渗透系数；H为总水头，sw/Hyu，su为基质吸力，w为水的重度；q为源汇项；t为渗流时间；为体积含水率。其中，su和k与密切相关，它们的关系可以通过土-水特征曲线和渗透系数曲线确定。土-水特征曲线常采用 VG 模型13表示：es1+mnSu （2）式中：eS为有效饱和度，ersr()()S；、n、m 为试验拟合参数，1 1/mn；s为饱和体积含水率；r为残余体积含水率。另外，渗透系数曲线可根据饱和渗透系
18、数和土-水特征曲线获得14。本文参数参考文献7和9选取，如表 1 所示。由于黏土层顶部存在一层由粗颗粒材料组成的排水层，它对裂隙具有一定的机械挤压作用，裂隙中通常充填有含粗颗粒和黏土的混合料，若无特别说明，裂隙饱和渗透系数取710f1.0 10 m sk。据此可得压实黏土和裂隙的土-水特征曲线（见图 3）和渗透系数曲线（见图 4）。表表 1 压实压实黏黏土及裂隙非饱和参数土及裂隙非饱和参数 Table 1 Unsaturated parameters for compacted clay and crack 名称 饱和渗透系数 k0/(ms-1)s r /(kPa-1)n 压实黏土 1.010
19、-9 0.40 0.08 0.18 1.18 裂隙 1.010-7 0.60 0.00 0.60 1.80 图图 3 压实压实黏黏土和裂隙的土土和裂隙的土-水特征曲线水特征曲线 Fig.3 Soil-water characteristic curves for compacted clay and crack 图图 4 压实压实黏黏土和主裂隙的渗透系数曲线土和主裂隙的渗透系数曲线 Fig.4 Permeability curves for compacted clay and crack 2.3 边界条件边界条件 建立如图 2 所示的直角坐标系 xoy，根据前文分析，模型的边界条件定义如下。
20、（1）顶面边界（yh）为零孔压边界条件，即：Hh （3）（2）底面边界（0y）为自由排水边界，即：0Hky，0H （4）0HHkkyy，0H （5）（3）侧面边界（0 x，l）为不透水边界条件，即假定模型宽度足够，裂隙存在对侧面边界附近渗流场影响很小，可表示为 0Hkx （6）2.4 初始条件初始条件 假定渗流开始前初始孔隙水压力服从静水压分布，压实黏土层中的总水头可表示为 ww2uhH （7）式中：wu为初始平均孔隙水压力，取w20 kPau。3 裂隙对水分入渗过程的影响分析 压实黏土层在不均匀沉降作用下，可能会在黏土层顶部和底部发育张拉或剪切裂隙，当不均匀沉降量较大时，裂隙将会贯通整个黏土
21、层。本节重点对比分析顶部裂隙、底部裂隙和贯通裂隙对水分入渗过程的影响规律。图 5 给出了无裂隙、顶部裂隙、底部裂隙和贯通裂隙发育时，压实黏土层底部边界总渗漏量的时程曲线。从图中可以看出，当压实黏土层中无裂隙发育时，总渗漏量从 0 骤然增大至稳定，而当压实黏土层中发育裂隙时，总渗漏量呈现渐进发展的过程。根据总渗漏量的发展特征，可将含裂隙压实黏10-210-110010110210310-1710-1510-1310-1110-910-710-5k/(m/s1)压实黏土 主裂隙 us/kPa 010203040506070/%压实黏土 主裂隙10-210-1100101102103us/kPa 第
22、 10 期 蔡武军等：单一裂隙优势渗流对黏土层防渗性能的影响分析 2841 土层的水分运移过程分为 3 个阶段：初始阶段、击穿阶段和稳定阶段。图 5 中标示出了压实黏土层顶部发育裂隙时，水分运移的初始阶段（0-1t）、击穿阶段（1t-2t）和稳定阶段（2t-）。另外，图 6 给出了压实黏土层在不同阶段的孔压分布。在初始阶段，压实黏土层随水分入渗自上而下逐渐趋于饱和，顶部裂隙引起显著的优势渗流现象，但底部边界流量仍保持为 0。随入渗持续进行，裂隙引起的优势渗流导致底部局部位置优先达到饱和，渗流进入击穿阶段，水分击穿时间为1t。随击穿区域不断扩大，流量迅速增大，当底部边界完全击穿后，时间为2t，渗
23、流进入稳定阶段，此时底部渗漏量将保持不变，大小为Q。图图 5 底部边界总渗漏量的时程曲线底部边界总渗漏量的时程曲线 Fig.5 Time-history curves of total leakage for bottom boundary (a)顶部裂隙 (b)底部裂隙 图图 6 压实压实黏黏土层在不同阶段的孔隙水压力分布土层在不同阶段的孔隙水压力分布（单位单位：kPa）Fig.6 Pore water pressure distributions for compacted clay barrier at different stages(unit:kPa)从图 5 中还可以看出，裂隙存在
24、对压实黏土层的水分击穿时间和稳定渗漏量有重要影响。当压实黏土层顶部发育裂隙或裂隙贯通时，水分击穿时间远小于无裂隙情况，且稳定渗漏量也明显高于后者。但底部裂隙对水分击穿时间和稳定渗漏量的影响很小，并且会使得稳定时间略有延长。这主要是因为底部裂隙会使得附近部分土层晚于其他位置进入饱和状态，且渗流达到稳定后，裂隙位置仍保持非饱和状态，如图 6（b）所示。为进一步分析裂隙对水分入渗过程的影响，图7 给出了无裂隙、顶部裂隙、底部裂隙和贯通裂隙发育时，裂隙断面（/2xl）在初始阶段内不同时刻的孔隙水压力分布。图中显示，裂隙对湿润锋的发展有很大影响。当压实黏土层中无裂隙发育时，如图 7（a），湿润锋在土层中
25、匀速推进，并在230 dt 时击穿黏土层。当压实黏土层顶部发育裂隙时，如图 7（b），裂隙孔压迅速增大至大于 0，表现为湿润锋在裂隙中快速推进，约 30 d 后湿润锋到达裂隙尖端，其后湿润锋推进速度明显下降，局部的水分击穿时间为 110 d。当压实黏土层底部发育裂隙时，如图 7（c），裂隙位置长期处于非饱和状态，湿润锋在上部土层和下部裂隙中的推进速度基本相同，水分击穿时间为230 dt。当压实黏土层中发育贯通裂隙时，如图 7（d），湿润锋在裂隙中快速推进，水分击穿时间主要取决于裂隙的渗透性。(a)无裂隙 (b)顶部裂隙 (c)底部裂隙 (d)贯通裂隙 图图 7 裂隙断面位置在不同时刻的孔隙水压
26、力分布裂隙断面位置在不同时刻的孔隙水压力分布 Fig.7 Pore water pressure distributions for crack profile at different times 裂隙区 未裂区 0510152025300y/cm 孔隙水压力/kPa-20-15-10-5t=110 dt=100 d t=80 d t=60 d t=40 d t=20 dt=0 d0510152025300t=200 dt=230 d t=120 dt=80 d t=40 dt=160 dt=0 dy/cm 孔隙水压力/a-20-15-10-5051015202530t=50 d t=40
27、d t=30 d t=20 d t=10 d t=0 d0-5-10-15-20y/cm 孔隙水压力/kPa t=60 d051015202530t=230 dt=200 dt=160 dt=120 d t=80 dt=40 d未裂区 裂隙区t=0 d0-5-10-15-20y/cm 孔隙水压力/kPa 0501001502002500.00.40.81.21.62.0稳定 阶段 击穿阶段初始阶段t1t2总渗漏量/(10-4 m3/d)时间/d 顶部裂隙 底部裂隙 贯通裂隙 无裂隙 2842 岩 土 力 学 2014 年 通过以上比较分析可知，裂隙优势渗流对压实黏土层防渗性能有制约性影响。当压
28、实黏土层顶部发育裂隙或裂隙贯通时，裂隙优势渗流加快了湿润锋推进速度，缩短了水分击穿压实黏土层的时间，并提高了稳定渗漏量。当黏土层底部发育裂隙时，受上部无裂隙黏土层水分入渗速度的限制，下部裂隙难以形成有效的优势渗流，因此，对水分击穿时间和稳定渗漏量影响不大。综上还可以看出，水分击穿时间和稳定渗漏量是反映含裂隙压实黏土层防渗性能的两个重要指标。由于底部裂隙对水分击穿时间和稳定渗漏量影响不大，下文重点分析顶部裂隙的几何和物理参数对黏土层防渗性能（水分击穿时间、稳定渗漏量）的影响规律。4 水分击穿时间的参数分析 图 8 给出了水分击穿时间（1t）随裂隙深度（fh）的变化曲线。从图中可以看出，裂隙深度对
29、水分击穿时间影响显著，随裂隙发育深度增加，水分击穿时间迅速缩短。这是因为裂隙深度增大，一方面缩短了水分在压实黏土层中的渗透路径，同时也为深层压实黏土提供了相对充分的水分补给，并在裂隙尖端范围形成优势渗流。当裂隙完全贯通时，水分击穿时间主要取决于裂隙的渗透性。通过比较不同宽度和饱和渗透系数下裂隙深度对水分击穿时间的影响，可以看出，裂隙深度小于 3 cm（1/10 h）或大于 27 cm（9/10 h）时，裂隙优势渗流对黏土层水分击穿时间的影响较小。图图 8 水分击穿时间随裂隙深度的变化曲线水分击穿时间随裂隙深度的变化曲线 Fig.8 Variations of water breakthroug
30、h time with respect to crack depth 图9给出了水分击穿时间（1t）随裂隙宽度（fw）的变化曲线。图中虚线为不考虑裂隙中水分的侧向运移时，贯通裂隙的水分击穿时间。从图中可以看出，当fw5 mm时，fw对1t的影响较小；当fw20 mm时，1t基本趋于稳定。这是因为，裂尖非饱和压实黏土的优势渗流同时受制于裂隙水分补给和压实黏土的渗透性。当裂隙宽度较小时，裂尖没有得到充足的水分补给，制约了优势渗流的发展；而当裂隙宽度较大时，非饱和压实黏土的渗透性对优势渗流起决定性作用，如图 10 所示。图图 9 水分击穿时间随裂隙宽度的变化曲线水分击穿时间随裂隙宽度的变化曲线 Fi
31、g.9 Variations of water breakthrough time with respect to crack width 图图 10 不同裂隙宽度下压实不同裂隙宽度下压实黏黏土层中的孔隙水压土层中的孔隙水压 力分布力分布（单位单位：kPa）Fig.10 Pore water pressure distributions for compacted clay barrier under different crack widths(unit:kPa)为进一步揭示上述影响规律，图 11 给出了水分击穿时间（1t）随裂隙饱和渗透系数（0fk）的变化曲线。图中虚线为将裂隙（f=0.1
32、8 mh）作为入渗边界时的水分击穿时间。从图中可以看出，当710f10 m/sk时，1t随0fk的增大而迅速减小；而当710f10 m/sk时，裂隙饱和渗透系数对1t的影响很小。进一步的计算结果表明，当310f=10 m/sk时，153 dt，与将顶部裂隙作为入渗边界时的水分击穿时间非常接近；对于贯通裂隙，水分击穿时间随裂隙渗透系数的增大而缓慢缩短，当裂隙渗透系数达到31.0 10 m/s时，水分击穿时间仅为 5 h。051015 20050 100150200250 t1=34 d wf/mm t1/d hf=0.18 m hf=0.30 m051015202530 050100150200
33、250 k0f=1.010-7 m/s,wf=5 mm k0f=1.010-6 m/s,wf=20 mm k0f=1.010-6 m/s,wf=5 mm k0f=1.010-7 m/s,wf=20 mm hf/cm t1/d 第 10 期 蔡武军等：单一裂隙优势渗流对黏土层防渗性能的影响分析 2843 图图 11 水分击穿时间随裂隙饱和渗透系数的变化曲线水分击穿时间随裂隙饱和渗透系数的变化曲线 Fig.11 Variations of water breakthrough time with respect to saturated permeability coefficient of cr
34、ack 5 稳定渗漏量的参数分析 图 12 给出了稳定渗漏量 Q 随裂隙深度fh，的变化曲线。从图中可以看出，Q 随fh的增加而增大，且增速不断提高，当裂隙贯通（fh=30 cm）时，稳定渗漏量急剧攀升。通过比较不同宽度和饱和渗透系数下，裂隙深度对稳定渗漏量的影响，从控制稳定渗漏量的角度看，将裂隙深度控制在 9 cm以内是合适的。图图 12 稳定渗漏量随裂隙深度的变化曲线稳定渗漏量随裂隙深度的变化曲线 Fig.12 Variations of steady leakage with respect to crack depth 图 13 给出了稳定渗漏量 Q 随裂隙宽度fw的变化曲线。图中显示
35、，当压实黏土层顶部发育裂隙时，Q 随fw的增大而持续增大，但增幅逐渐减小，其流量远小于贯通裂隙，当f0.18 mh、f20 mmw 时，其稳定渗漏量为431.46 10 m/d；而当压实黏土层 中发育贯通裂隙时，Q 随fw增大而近似线性增加，当f20 mmw 时，稳 定 渗 漏 量 可 达2.90 4310 m/d。图图 13 稳定渗漏量随裂隙宽度的变化稳定渗漏量随裂隙宽度的变化 Fig.13 Variations of steady leakage with respect to crack width 图 14 给出了稳定渗漏量 Q 随裂隙饱和渗透系数0fk的变化曲线，图中虚线为将裂隙(f
36、0.18 mh)作为入渗边界时的稳定渗漏量。从图中可以看出，当压实黏土层中发育贯通裂隙时，Q 随0fk的增大而近似线性地增加，且远大于未贯通裂隙。当压实黏土层顶部发育裂隙时，Q 随0fk的增加而增大，但增速逐渐减缓；当610f1.0 10 m/sk时，Q 逐渐趋于稳定。这表明，当0fk足够大（0f0s1 000kk）时，可以将顶部裂隙近似处理为入渗边界。图图 14 稳定渗漏量随裂隙饱和渗透系数的变化曲线稳定渗漏量随裂隙饱和渗透系数的变化曲线 Fig.14 Variations of steady leakage with respect to saturated permeability co
37、efficient of crack 表表 2 水分击穿时间水分击穿时间 t1/d Table 2 Water breakthrough time t1/d k0f /(m/s)wf=1 mm wf=5 mm wf=20 mm hf=6 cm hf=18 cm hf=30 cm hf=6 cm hf=18 cm hf=30 cm hf=6 cm hf=18 cm hf=30 cm 10-9 219 219 219 219 219 219 219 219 219 10-7 201 170 151 189 106 55 187 81 34 10-5 183 63 13 182 58 9 182 5
38、5 7 10-3 182 54 0.38 181 53 0.25 181 52 0.21 0246810 1.261.321.381.441.501.56k0f/(10-7 m/s)hf=0.18 m hf=0.30 mQ=1.48 m3/d Q/(10-4 m3/d)051015201.26 1.32 1.38 1.44 1.50 1.56 wf/mm Q/(10-4 m3/d)hf=0.18 m hf=0.30 m05101520 25 301.21.41.61.82.0 kf=1.010-7 m/s,wf=5 mm kf=1.010-6 m/s,wf=20 mm kf=1.010-6 m
39、/s,wf=5 mm kf=1.010-7 m/s,wf=20 mm hf/cm Q/(10-4 m3/d)0246810 050100150200250t1=53 d t1/d k0f/(10-7 m/s)hf=0.18 m hf=0.30 m 2844 岩 土 力 学 2014 年 表表 3 稳定渗漏量稳定渗漏量 Q/(10-4 m3d-1)Table 3 Steady leakage Q/(10-4 m3d-1)k0f/(m/s)wf=1 mm wf=5 mm wf=20 mm hf=6 cm hf=18 cm hf=30 cm hf=6 cm hf=18 cm hf=30 cm hf=
40、6 cm hf=18 cm hf=30 cm 10-9 1.296 1.296 1.296 1.296 1.296 1.296 1.296 1.296 1.296 10-7 1.304 1.334 1.382 1.311 1.400 1.722 1.315 1.459 2.895 10-5 1.314 1.470 9.934 1.314 1.479 44.34 1.316 1.494 162.9 10-3 1.314 1.477 865.2 1.314 1.480 4 306 1.316 1.494 16 170 6 结 论（1）裂隙发育位置对压实黏土层的防渗性能有重要影响。主要表现为底部裂隙
41、对其防渗性能响极小；顶部裂隙对稳定渗漏量影响较小，但会显著缩短水分击穿时间；而贯通裂隙则会显著缩短水分击穿时间和增大稳定渗漏量。（2）对于顶部裂隙，当0f0s1 000kk时，击穿时间主要受裂隙下部土层控制，可将裂隙近似作为入渗边界。（3）对于贯通裂隙，稳定渗漏量同时受裂隙宽度和饱和渗透系数控制，当60f0s10kk时，稳定渗漏量可增大 2 个数量级以上。（4）为保证压实黏土层的防渗性能，宜将裂隙深度控制在 1/10 h 以内，且严禁出现贯通裂隙。参参 考考 文文 献献 1 GOURC J P,CAMP S,VISWANADHAM B V S,et al.Deformation behavio
42、r of clay cap barriers of hazardous waste containment systems:Full-scale and centrifuge testsJ.Geotextiles and Geomembranes,2010,28(3):281291.2 CAMP S,GOURC J P,PLE O.Landfill clay barrier subjected to cracking:Multi-scale analysis of bending testsJ.Applied Clay Science,2010,48(3):384392.3 VISWANADH
43、AM B V S,JHA B K,SENGUPTA S S.Centrifuge testing of fiber-reinforced soil liners for waste containment systemsJ.Practice Periodical of Hazardous,Toxic,and Radioactive Waste Management,2009,13(1):4558.4 詹良通,贾官伟,邓林恒,等.湿润气候区固废堆场封场土质覆盖层性状研究J.岩土工程学报,2012,34(10):18121818.ZHAN Liang-tong,JIA Guan-wei,DENG
44、Lin-heng,et al.Performance of earthen final covers of landfills in humid areasJ.Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2012,34(10):18121818.5 MELCHIOR S,SOKOLLEK V,BERGER K,et al.Results from 18 years of in situ performance testing of landfill cover systems in GermanyJ.Journal of Environmental
45、Engineering,2010,136(8):815823.6 张文杰.填埋场腾发封顶系统中的水分运移分析J.岩石力学与工程学报,2008,27(增刊 2):33673373.ZHANG Wen-jie.Analysis of moisture transport in an evapotranspiration coverJ.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2008,27(Supp.2):33673373.7 陆海军,栾茂田,张金利.垃圾填埋场传统封顶和 ET封顶的比较研究J.岩土力学,2009,30(2):509514.
46、LU Hai-jun,LUAN Mao-tian,ZHANG Jin-li.Research on comparison between traditional compacted clay and evapotranspiration cover systems of landfillJ.Rock and Soil Mechanics,2009,30(2):509514.8 郑少河,姚海林,葛修润.裂隙性膨胀土饱和-非饱和渗流分析J.岩土力学,2007,28(增刊):281285.ZHENG Shao-he,YAO Hai-lin,GE Xiu-run.Analysis of saturat
47、ed and unsaturated seepage of cracked expansive soilJ.Rock and Soil Mechanics,2007,28(Supp.):281285.9 袁俊平,殷宗泽.考虑裂隙非饱和膨胀土边坡入渗模型与数值模拟J.岩土力学,2004,25(10):15811586.YUAN Jun-ping,YIN Zong-ze.Numerical model and simulation of expansive soils slope infiltration considered fissuresJ.Rock and Soil Mechanics,2
48、004,25(10):15811586.10 陈铁林,邓刚,陈生水,等.裂隙对非饱和土边坡稳定性的影响J.岩土工程学报,2006,28(2):210215.CHEN Tie-lin,DENG Gang,CHEN Sheng-shui,et al.Effects of fissures on stability of unsaturated soil slopeJ.Chinese Journal of Geotechnical Engineering,2006,28(2):210215.11 中华人民共和国行业标准编写组.CJJ172004 生活垃圾卫生填埋技术规范S.北京:中国建筑工业出版社,2004.下转第下转第 2887 页页