摘要:随着城市人口逐渐增加,城市生活垃圾也越来越多,为了更好的处理如此众多的垃圾而且还要减少污染,对垃圾进行填埋是一种切实可行的方法.但是填埋之前选择合理的场地将是首先要解决的问题。所以工程选址之前首先必须进行工程地质勘察,以确定场地的稳定性、适宜性等因素。对于垃圾填埋场这样重要的、具有百年大计影响的工程,则更需要进行详细的选址勘察工作。
关键词:垃圾填埋地质勘察物探地质测绘
我国是世界上垃圾包袱最重的国家,对于那些难以回收,或是焚烧会带来很大污染的垃圾则主要靠填埋法进行处理。在具备卫生填埋场地资源和自然条件适宜的城市,以卫生填埋作为垃圾处理的基本方案,这是符合我国国情的。因此,对于这项具有深远影响的工程,必须进行严格的考察和论证。本文在基于省内某工程的基础上,对填埋场选址中地质勘察的一些要点进行阐述。
一、工程概况
该工程位于安徽省中部、淮河岸边某县城。随着改革开放政策的不断深入,经济得到了迅速发展,城区规模不断扩大,城区人口逐年增加导致近10年来城市生活垃圾产生量逐年增加。根据城区建设发展的需要,县政府拟兴建垃圾填埋场及附属工程(地处:淮河岸南,八公山北麓),场址距离县城区约8Km,占地约11公顷。
垃圾填埋场主要由填埋库区、主坝、付坝组成,附属工程由渗沥液收集池、污水处理厂、管理区用房等组成。其中:库区(包括主付坝)占地约8公顷,其附属工程占地约为3公顷。
二、工程技术要求
根据工程特点、特性,对垃圾填埋场进行勘察,必须要解决以下问题
(1)查明场地地质构造并评价场地的稳定性。查明拟建区有无断层或破碎带、滑坡体、岩溶、膨胀性土等的不良地质条件。
(2)了解区域地震资料、场地和地基的抗震特性。
(3)查明拟建场地地基岩土构成及其分布规律。
(4)对库区开挖边坡给出建议值。
(5)查明拟建区水文地质条件:
①查明坝区及其附近地表、土层及下伏基岩富水条件,以及下伏基岩裂隙发育、完整性、渗透性和地下水水质情况。
②对场区地表分水岭是否为地下分水岭作出评价,并对场区水位抬高后是否会向邻谷渗漏作出评价。
(6)对筑坝材料的勘察评价。
(7)对垃圾覆盖用土(粘性土)位置的勘察评价。
(8)垃圾填埋场对附近环境影响的评价和建议。
因此针对以上问题,进行如下勘探工作布置:
①工程地质测绘调查,对库区场地及周边多处露头岩石进行工程地质测量分析;
②布物探线5条;
③钻探,布置各种钻孔(钻探孔、技术孔、静探等)。
三、技术成果及评价
1、工程地质测绘调查情况(主要评价场地地形、地貌)
拟建场地位于淮河南岸、民族乡毛家冲村东南侧(八公山北麓)。场地地形为山间坳沟,现作为“库区”的场地为废弃的水库,地势三面高、中间洼。勘探孔地面标高39.95~74.00m,高差34.05m。高程以主坝上方控制点标高BM=51.00m(黄海高程系)引测,
现主坝地处坳沟下游,副坝地处坳沟上游,附属工程地处主坝下游平缓地带。三面山上露头基岩为寒武系馒头组泥质页岩与灰岩互层,每层厚约数米到数十米不等,南侧为下伏厚层灰岩,主坝与副坝基本沿岩层走向分布,两处岩性相同,区内地层产状基本无变化,走向自南向北变化于85-135º之间,倾向北东,倾角变化于25-30º之间。区内岩石剖面特征完好,无明显的构造面,仅局部发育裂隙,主要为卸荷裂隙,灰岩表面无明显风化,泥岩表面粘土化,岩石较新鲜,且整个勘区内无深大断裂,局部岩层无褶皱变形现象。
(见:附图1)
拟建库区场地为山间坳沟地貌单元,属第四纪坡积而成的粘性土构成,土质主要为粘土,现部分为山地(见附图2)。
2、主要物探工作及场地深层物探情况(探明场地地层构造特性)
根据场区内各条物探测线视电阻率反演成果,场地第四系覆盖层厚度整体较薄,变化较大,厚度范围约在0-10米,场地中部覆盖层相对较厚,场地边缘部分地段基岩出露。通过本次物探工作有五处的低阻异常区,后经钻孔验证,低阻异常区为泥质页岩层引起。物探结果对照工程地质测量、钻孔验证综合分析结论为:本区构造(断层或破碎带)与岩溶均不发育。
(1)物探工作方法与工作布置、工作原理、仪器
依据本次物探工作的目的(查明拟建区有无断层或破碎带、有无溶洞等),结合场地地形、地物以及地形图,根据地形特征点、地物点,采用图解交会等方法,首先确定观测者站立点在地形图上的位置,然后以此点为基点,用罗盘定方向、测绳定点量距,共布置高密度电法温纳剖面5条,控制了场地整个范围。物探工作量布置详见《安徽省凤台县生活垃圾卫生填埋场物探工作实际材料图》。
根据场地地质条件,覆盖层粘土视电阻率(一般为1×100~2×102Ω•m)与基岩(灰岩电阻率一般为1×102~1×103Ω•m、泥质页岩电阻率一般为1×101~1×102Ω•m)。针对测区地层采取温纳装置,本次工作我们选取点距5米。AM、MN、NB等间距,平行地面方向对地层扫描一次,数据存储一层,以后每增大一个点距,重复扫描一层,数据分层存储一次,扫描深度由浅到深,适合固定断面扫描。
它的电极排列规律是:A,M,N,B(其中A,B是供电电极,M,N是测量电极),AM=MN=NB为一个电极间距,随着间隔系数n由nmin逐渐增大到nmax,四个电极之间的间距也均匀拉开。该装置适用于固定断面扫描测量,其特点是测量断面为倒梯形,电极排列如下:
数据处理工作采用专门的软件完成,先进行突变点剔除工作,再根据需要,进行数据圆滑处理和地形改正,最后通过剖面反演,绘制出电阻率成像断面图。
为了保证观测质量,工作过程中严格按照《电阻率剖面法技术规程》(DZ/T0073-93)和《电阻率测深技术规程》(DZ/T0072-93)要求实施。
工作仪器采用中装集团重庆地质仪器厂生产的60道高密度电法测量系统,电压测量范围-6000mV~+6000mV,电压测量精度±1%±1个字,输入阻抗≥50MΩ,电流测量范围0~5A,测量电流精度±1%±1个字,对50Hz工频干扰压制优于80dB,SP补偿范围±1V。
(2)资料的解释推断
附图5为100号测线的温纳剖面图,从图可分析可知,100号线的100~245米附近存在一低阻异常区,根据野外出露岩层的观察,结合区域地质资料,本场地范围内灰岩与泥质页岩、页岩互存,推断为泥质页岩夹层或溶洞引起。
附图6为200号测线的温纳剖面图,从图可分析可知,在200号线的65~100米附近存在一的低阻异常区;在200号线的170~230米附近存在一范围较大的低阻异常区,且低阻异常向下延伸深度较深,根据野外出露岩层的观察,结合区域地质资料,本场地范围内灰岩与泥质页岩、页岩互存,推断为泥质页岩夹层或溶洞引起。
附图7为300号测线的温纳剖面图,从图可分析可知,300号线的160~230米附近存在一较大的低阻异常区,根据野外出露岩层的观察,结合区域地质资料,本场地范围内灰岩与泥质页岩、页岩互存,推断为泥质页岩夹层或溶洞引起。
附图8为400号测线的温纳剖面图,从图可分析可知,在400号线的0~20米附近存在一的低阻异常区;在400号线的150~190米附近存在一范围较大的低阻异常区,且低阻异常向下延伸深度较深,根据野外出露岩层的观察,结合区域地质资料,本场地范围内灰岩与泥质页岩互存,推断为泥质页岩夹层或溶洞引起。
附图9为500号测线的温纳剖面图,从图可分析可知,500号线的85~160米附近存在一较大的低阻异常区,根据野外出露岩层的观察,结合区域地质资料,本场地范围内灰岩与泥质页岩、页岩互存,推断为泥质页岩夹层或溶洞引起。
后经选择代表性地多处进行钻孔验证,没有发现溶洞,而有明显的泥质页岩,故为泥质页岩层引起。
3、岩土钻探情况(岩土构成及岩性特征)
(1)根据本次勘探和原位测试、并结合土试成果分析,拟建场地地层层序自上而下依次为:○1层耕填土(局部缺失)——○2层粘土(局部缺失)——○31层强风化页岩(局部为○41层强风化石灰岩)——○32层中风化页岩(局部为○42层中风化石灰岩),岩石属寒武系中馒头组。
(2)场地及地基条件综合评价
根据本次物探结果并经钻孔验证,该区域岩层未发现地质构造断裂或破碎带,未发现有明显的溶洞等。根据现场查勘,拟建区无泥石流地质形成条件、无滑坡构造产状,故判定该场地为抗震稳定性好,适宜本工程建设场地。
根据淮南、凤台区域地质资料搜集,影响最大的断裂是淮河(淮南—许昌)断裂构造带。通过历史资料搜集,此断裂构造带近期(500年)以来曾发生过多次5级以上地震,其中清道光11年(公元1813年)凤台地震为6.25级,1979年固镇地震为5.0级,凤台有震感。拟建场地距离淮河主断裂约2Km,根据本次勘察发现,虽然本地区有过数次地震活动,但本拟建区域无断裂构造分布,岩层场状走向单一、稳定,并且经过凤台1813年地震为6.25级(烈度为7度)该场无断裂构造,故拟建场地属稳定场地。
4、拟建区水文地质条件
(1)场区地下水
根据本次勘查,场区地下水可分为基岩裂隙水及上层滞水型地下水两种,现分述如下:
基岩裂隙水:主要储存在页岩、灰岩地表强风带张开性裂隙中,受节理裂隙发育规模、连通性制约,地下水储存空间有限,地下水活动相对较缓慢。水量随着大气降水多少影响补给,常在雨后从山坡、山脚处流出,旱季减少直至断绝。
上层滞水型地下水:主要储存于坡积、冲积层中耕填土和粘土中,地下水储量有限,勘察期间为枯水期,钻孔中水量少见。其来源主要是大气降水和地表水迳流渗入补给,水位随降水多寡而升降。
地下水的化学特征:基岩裂隙水与孔隙水多为重碳酸钙型,地下水水质优良,无污染。根据环境水文地质条件分析,场地土和地下水对砼无侵蚀性
(2)坝基渗透性评价
坝基基岩为寒武系馒头组泥质页岩与灰岩互层,层厚数米到数十米,南侧为下伏厚层灰岩,主坝与副坝基本沿岩层走向分布,两处岩性相同,区内地层产状基本无变化,走向自南向北变化于85-135º之间,倾向北东,倾角变化于25-30º之间。区内岩石剖面特征完好,无明显的构造面,仅局部发育裂隙,主要为卸荷裂隙,灰岩表面无明显风化,泥岩表面粘土化,岩石较新鲜,且整个勘区内无深大断裂,局部岩层无褶皱变形现象。
主坝下伏基岩东北侧岩石产状:ST120∠30ºNE灰岩与页岩互层;西南侧为泥页岩,岩石基本产状:ST135∠25ºNE。
副坝下伏基岩北端为灰岩与页岩互层,岩石产状ST80∠27ºN;南端亦是灰岩与页岩互层,岩石产状ST135∠25ºNE。
压水试验成果表
根据本次对主坝基岩的勘察结果分析,随着库运行,泥质页岩进一步软化泥化,岩石层理、片理等结构面紧闭,岩体透水性将进一步降低。经钻孔压水试验揭示,坝区基岩单位吸水量w=4.9×10-4~6.3×10-4,渗透系数K=4.9×10-4~6.2×10-4,基岩完整性较好。坝基岩体渗透性微弱、渗流稳定。
(3)环境水文影响根据对场区地形地貌勘查研究分析,地表分水岭基本就是地下分水岭。场区水位抬高后,水流只会向主坝方向迳流,不会向邻谷或副坝渗漏。
四、结论
本文针对地形、地貌,场地等条件进行了分析和论证,在一定程度上,该场地基本满足该工程的建设要求。根据对周边情况调查,该垃圾填埋场(北)主坝离村庄≥700m,付坝(南)离村庄≥700m,东西两侧为山头离村庄≥1Km。由于场区内基岩构造较完整,对地下水污染可能性极小,故此建设垃圾填埋场对居民生活环境影响小。
由于该场地三面高,雨季流入库内的汇水面积约0.47平方公里。建议沿库内边坡上,环库修建雨水沟(渠),拦截大量雨水流。以免大量雨水流入库内为污染水,增大污水处理量,或出现偶然污染。
综述之,垃圾卫生填埋处理是一项综合的工程技术,设计到多学科领域,科学的选择适宜的场地,采用成熟有效的勘察方法和手段,正确评价场地的主要工程地质问题,是整个工程建设中最基本首要的问题。因此仅针对了选址中勘察几个要点本文进行了分析论证,为今后同类型工程在同等地址条件下积累了经验。但垃圾填埋场建设应属百年大计的工程,建设前须进行全面的考察和分析论证。
参考文献:1、
安徽省凤台县垃圾填埋场及附属工程岩土工程勘察报告(初勘)安徽建筑工业学院岩土工程勘察研究院2007;
工程地质手册(第三版)北京中国建筑工业出版社1992;
城市垃圾填埋场选址地址影响因素分析刘志尧等有色冶金设计与研究2008.4