醴陵市潭湾垃圾卫生填埋场工程地质条件分析

ＩＳＳＮ　１６７１—２９００　ＣＮ　４３—１３４７／ＴＤ　采矿技术第８卷第４期　２００８年７月　Ｊｕｌｙ　２００８　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏ１．８，Ｎｏ．４　醴陵市潭湾垃圾卫生填埋场工程地质条件分析　马文华　，张道勇　（１．湖南省煤炭地质勘查院，湖南长沙摘４１００１４；２．中南大学，湖南长沙４１００８３）　要：对醴陵市潭湾垃圾卫生填埋场进行了工程地质勘察，调查了场地的基本工程地质　条件。在此基础上，分析评价了场地与地基的稳定性与适宜性，分析了坝基的稳定性以　及场地对周围环境的影响，为工程建设提供了相关的岩土工程设计参数，并提出了相应的　工程设计建议。　关键词：垃圾卫生填埋场；工程地质条件；稳定性；渗透系数　醴陵市垃圾处理有限公司拟在醴陵市神福港镇　下三洲村潭湾建设一垃圾卫生填埋场。该垃圾卫生　填埋场占地面积２２６２６６　ｍ　，设计总库容５００００００　ｍ　，日处理垃圾３２６　ｔ。为防止垃圾中的有毒有害物　质危害生态环境，在卫生填埋场址选择时必须进行　工程地质条件分析。　为粘性土，含１０％一２０％板岩碎石，粒径２—２０　ｍｍ　不等，棱角状，另可见少量的植物根系。位于冲沟中　的钻孔一般可见大量的有机物质。本层在场地内普　遍分布，层厚一般在０．４０—２．４０　ｍ之间，最大可达　９．８０　ｍ，平均厚度约为１．３７　ｍ。在冲沟及其附近该　层相对较厚。　１　场地工程地质条件概述　１．１地形与地貌　（２）含碎石粉质粘土（Ｑ　）。黄褐色、棕褐　色，可塑、湿，板岩等碎石颗粒含量一般２０％以上，　颗粒大小为２—２０　ｍｍ不等，棱角状。另可见少量　的呈结核状分布的铁、锰等氧化物质。土层干强度　拟建场地为剥蚀丘陵地貌，总体地势北部、东部　及南部高，西部低，最高点位于东部山顶，海拔标高　为２１５．００　ｍ，最低点位于西部的渌水，渌水河床海　拔标高约４５．００　ｍ，最大相对高差１７０．００　ｍ。丘顶　低矮而圆缓，植被较发育，主要为松树、杉树、樟树、　油茶树等，次为杂草，坡度５。一２５。。冲沟谷地标高　５０．００—９０．００　ｎｌ，种植水稻、油菜、疏菜等。　拟建垃圾填埋场主要位于沟谷及山坡地带，最　高点位于谢家坡以东山顶，标高为１８５．００　ｍ，最低　点在潭湾沟谷出口，标高为５０．００　ｍ。　１．２气象及水文条件　中等，韧性中等，刀切面较光滑，无摇震反应。该层　在场地范围内普遍分布，厚度在０．３０—７．００　ｍ之　间，平均厚度为２．２４　ｍ，在冲沟位置及其附近该层　相对较厚。　（３）板岩（Ｐ　）。黄褐色一灰褐色，强风化。裂　隙相当发育，岩芯呈碎块状，手折可断。略具原岩结　构。该层在场地范围内普遍分布，厚度在１．３０—　６．００　ｍ之间，平均厚度为２．８０　ｍ。　（４）板岩（Ｐ　）。灰褐色，中风化，变余泥质结　构，块状构造，可见水平层理。裂隙较发育，岩芯以　柱状为主，节长１０—２０　ｅｍ。岩石质量指标ＲＱＤ≥　拟建地属亚热带东南季风湿性润气候，气候温　和，雨量充沛，四季分明。年平均气温１７．５　ｑＣ，历年　绝对最高气温４１．５　ｑＣ；年平均无霜期２８１　ｄ，年平均　８０，岩体基本质量等级为Ⅳ类。揭露厚度在１．３０—　５．４０　ｍ之间，平均揭露厚度为２．５６　ｍ。　１．４岩土体物理力学参数　根据土工试验和原位测试成果，经统计修正后　查表，并结合株洲地区经验，确定各岩土层天然地基　承载力特征值等参数，见表１。　１．５水文地质　降水量１４２９．０　ｍｍ；历年平均风速２．４　ｍ／ｓ，最大风　速１９．０　ｍ／ｓ。距拟建场地直线距离约５０．００　ｍ为渌　水河，该河为醴陵市的主要河流，历年最高洪水位高　于现公路路面约０．８０　ｍ，对垃圾填埋场没有影响。　１．３地层岩性　地质勘察揭露出４个地层。分别描述如下。　（１）地表水。场地地貌主要为丘陵山坡和山间　谷地。在沟谷中有山塘和水井等地表水体，终年有　（１）素填土（Ｑ　）。黄褐色，松散，湿，主要成分　维普资讯 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马文华，等：　醴陵市潭湾垃圾卫生填埋场工程地质条件分析　５７　少量地表水流经山谷。在场地外距管理区拟建位置　约３０．００　ｒｆｌ为自东向西的渌水河，除此之外，场地及　其附近无任何地表水体。　表１各岩土层物理力学参数　称状态场地新构造运动不强烈，不存在活动性断层，构　造破碎带等。　根据本区历年地震资料，对照《中国地震参数　区划图》（ＧＢ１８３０６—２００１），场地地震峰值加速度　０．０５　ｇ。地震震动反映谱特征周期值为０．３５　ｓ，地震　基本烈度小于Ⅵ度，为抗震有利地段。　岩土名称状态特懑慧　（　ｋ征Ｐａ值平）Ｍ（　均Ｐａ值）　　标（准。）值标　辫　（　ｋ准Ｐａ值…　）　（ｋＮ　／…　褪ｍ３）拟建场地地层结构简单，地层渗透性差，除局部　（２）地下水埋藏条件。场地地下水主要表现为　第四系地层中的孔隙水和下伏基岩中的裂隙水。地　下水储水条件差，一部分蒸发排泄，一部分经径流向　地势低洼的西侧沿沟谷排泄。地下水主要接受大气　降水补给，季节变化明显。　勘察期间，在山坡上施工的钻孔中未发现有地　下水活动痕迹，而在沟谷中施工的钻孔中初见水位　在０．２０～３．００　Ｉｎ之间，由于在施工过程中钻孔漏　水，施工结束后山坡上的钻孔基本不见地下水，而沟　谷中的钻孔稳定水位在０．２０～１．７０　ｍ之间。　（３）地下水侵蚀性。场地地下水类型属ＨＣＯ　一Ｋ＋Ｎａ型，其ｐＨ值分别为６．４９，６．５２；侵蚀性　ＣＯ　含量为２．５３　ｍｇ／Ｌ；总矿化度分别为１８８．７１，　２１０．７９　ｍｇ／Ｌ。据此分析场地地下水对混凝土和钢　筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性。　１．６地质构造　拟建场地位于新华夏构造体系第二复式沉降地　带湘东早～晚期褶皱带幕阜山望湘隆起带，望湘岩　体西南边缘。长平断陷盆地正中缘一长沙洼陷中。　长沙洼陷又属永安地洼的南西端，在不断的内动力　作用下，由地洼沉积层组成褶皱平缓的红色盆地。　晚更新世以来，区内新构造运动不强烈，主要表现为　区域间歇性不均匀升降运动，一直相对稳定，呈现缓　慢抬升构造运动特征，主要表现为东江河间歇性缓　慢上升，形成洪积堆积平原、阶地地貌。　１．７不良地质作用　拟建场地内不良地质作用较弱，现状条件下不　良地质不发育，未发不良地质作用现状点，各类不良　地质作用危险性小，危害程度小。　２场地工程地质条件分析　２．１场地稳定性和适宜性分析　有一些切方边坡外无其它不良地质现象，总之地层　岩性较单一，岩土体工程地质特性较好，地质构造对　岩体稳定性影响较小，场地的整体稳定性较好，适宜　作为垃圾填埋场。　２．２坝基的稳定性分析　拟建垃圾填埋场坝基高１５　Ｉｎ，基顶宽４　Ｉｎ，堤坝　斜面坡度为３０。，截污坝、垃圾基本坝下层以板岩作　为基础持力层，板岩的整体完整性较好，天然承载　力较高（达到４０００　ｋＰａ），在上部荷载作用下不会发　生不均匀沉降等变形。　２．３场地环境影响分析　拟建场地第四系地层主要为含碎石粉质粘土，　该层土系残坡积物，据室内渗透试验，该层土的水平　渗透系数在１．９３×１０～～７．４１×１０　ｃｍ／ｓ之间，　垂直渗透系数在２．１２×１０～～１．８６×１０。ｃｍ／ｓ之　间；勘察期间在场地２个钻孔中进行了压水试验，根　据试验结果得出岩石渗透系数在８．１２×１０～～　１．８２×１０　ｃｍ／ｓ之间，这说明场地地层渗透性差，　属于弱透水层，有利于将废物与生物圈和淡水隔开，　防止水循环造成有害物质迁移，对填埋场的建设有　利。同样由于场地的地下水和地表水活动不明显，　所以不利于浸出液的运移。　３　基础持力层选择和基础方案分析　（１）截污坝、垃圾基本坝。拟建垃圾填埋场坝　基高１５　Ｉｎ，基顶宽４　Ｉｎ，堤坝斜面坡度为３０。，截污　坝、垃圾基本坝建议以下层板岩作为基础持力层，采　用浅基础。不足的是沟谷中开挖深度比较大。　（２）高位消防水池。建议采用浅基础，以上层　板岩作为基础持力层。　（３）管理区的办公、生活用房。如果以５４．ｏ０　Ｉｎ作为设计地坪标高，可采用浅基础，以含碎石粉质　粘土作为基础持力层。如采用桩基础，可优先采用　取土桩，以上层板岩作为桩基础桩端持力层。　４　结论与建议　（１）场地稳定性好，适宜建筑，以下层板岩作为　维普资讯 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５８　采矿技术　坝基的的持力层稳定性较好。　（２）拟建场地交通较为方便，地形地貌是属于　山谷型，适宜于填埋场建设，库容量大，能满足长时　间垃圾填埋要求。　（３）地层渗透性差，属于弱透水层，对场地周围　护坡，修筑挡土墙。　（７）在填方地段地面易产生不均匀沉降，必须　采取相应的防治措施。　参考文献－　［１］陈建平．环境地质与工程［Ｍ］．北京：地质出版社，２００３：１０３—　１３６．　环境影响不大，可以减少铺设防渗材料，节约开支。　（４）基础开挖期间，应避免雨水浸泡基坑，以免　降低持力层的强度。　［２］ＧＢ５００２１—２００１．岩土工程勘察规范［Ｓ］．　［３］ＣＪＪ１７—２００４．生活垃圾卫生填埋技术规范［Ｓ］．　［４］鞠建华．固体废物处置场的地质评估［Ｊ］．水文地质工程地　质，１９９７（４）：５８．　（５）场地土中硬，场地类别ＩＩ类，场地范围及　其附近除场地基坑边坡外无其它不良地质作用。　（６）对施工过程中高填方地段形成的人工边坡　（收稿日期：２００８一Ｏ１—２１）　作者简介：马文华（１９６４一），大学本科，高级工程师，主要从　事地质勘查工作。　应采取有效的防范措施。如降低边坡坡度，分台阶　（上接第３６页）　机站及通风网络，提高各风机站的运行效率。　行过科学试验研究、缺乏科学依据，因此急需对此进　行研究，请有关权威科研机构做出科学的鉴定；且金　川矿山的充填材料和充填工艺与原设计相比已经发　生了很大的变化，在新的充填体强度指标提出以后，　如何利用金川现有的充填材料和充填工艺来实现充　填体的强度，需要进行全面的充填料浆配比研究和　４　结　语　镍矿资源深部开采是资源开发与利用的必然趋　势，金川镍矿作为我国最大的镍资源生产基地，其深　部开采正面临着岩石力学、地热、岩爆、巷道支护、通　充填工艺系统的运行参数研究。　３．６深部回采围岩控制技术研究　围岩支护方式可分为被动支护和主动支护，被　动支护是限制围岩的变形破坏，而主动支护是以加　固围岩为目的，利用围岩的自撑能力来限制围岩的　变形破坏。在金川镍矿这样的矿山，实施开挖几小　时后围岩就有可能发展成为碎裂体或松散体，支护　对象是破裂后的剪胀变形围岩，且在深部新掘巷道　风、充填等一系列问题，要实现镍矿资源深部矿体安　全、高效、低成本开采，解决镍矿深部开采所涉及的　技术性难题，必须坚持走科技创新之路，吸收和消化　国内外先进技术和经验，进行金川镍矿深部回采面　临技术问题研究，不断改进和优化生产工艺，才能做　到事半功倍，为深部开采创立一条成功之路。　参考文献：　［１］金川集团有限公司．技术难题汇总［Ａ］．第十七次金川资源综　合利用科技大会会议材料［ｃ］．甘肃金昌：２００７：１～９．　中，支护设计、材料、工艺及支护参数等方面与返修　巷道相比，均存在较大差异，深部新掘巷道的支护技　术还需做大量的深部围岩控制技术研究工作和攻关　试验，以形成一套金川矿山深部高应力、高强度采掘　条件下的强蠕变碎胀岩体巷道支护施工标准，减少　［２］高谦，等．金川矿区深部高应力矿床开采关键技术研究与发　展［Ｊ］．工程地质学报，２００７，１５（１）：３８～４９．　［３］朱孔盛．深部开采热环境研究及其治理对策分析［Ｊ］．煤矿现　代化，２００６，７４（５）：８４～８５．　［４］张永平．矿井深部开采问题探讨［Ｊ］．煤炭技术，２０００，１９（３）：　２４～２５．　巷道维修量，降低综合支护成本，力求使巷道收敛率　控制在３０％以下，这对保障金川矿区深部开采井巷　工程的稳定性、延长深部井巷工程的服务年限、为深　［５］吴爱祥，王永前，等．金川二矿区深部开采面临的问题及对策　［Ｊ］．矿业研究与开发，２００２，２２（６）：１３～１５．　［６］董小石．煤矿深部开采可能出现的问题及对策［Ｊ］．煤炭技　术，２００３，２２（７）：１１０—１１０．　部回采创造更加有利的采矿环境意义重大。　３．７深部通风技术研究　［７］王治世．金川矿区深部开拓地质灾害及防治方法分析［Ｊ］．矿　业快报，２００５，（３）：４０—４１．　［８］张刚．浅谈铜绿山铜铁矿深部开采的地压问题［Ｊ］．采矿技　针对二矿区进入深部开采后可能出现的严重问　题，必须进行深部８５０开采时的通风技术研究，进行　通风系统调控与调控方式研究，研究８５０中段接替　术，２００５，５（２）：１４～１５．　（收稿日期：２００８一Ｏ５—２９）　作者简介：杨长祥（１９６４一），男，甘肃泰安人，高级工程师，　ｌ１５０中段采矿工程过渡时期的通风问题，提出通风　方案，实现８５０中段生产的顺利过渡，并优化井下风　主要从事矿山高效开采技术研究与生产管理，Ｅｍａｉｌ：ｅｋｑｚｈｊ　＠ｉｉｒｍｅ、ｅｏｍｏ