Molding water content of clay soils and hydraulic properties of mineral liners of waste land

• Autorzy: Widomski M. K. , Stępniewski W.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2014.8(1)012

Warianty tytułu

PL

Wilgotność zagęszczania materiałów ilastych a właściwości hydrauliczne przesłon mineralnych składowisk odpadów

• Konferencja: ECOpole’13 Conference (23-26.10.2013, Jarnoltowek, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Municipal landfill cells as engineering constructions highly dangerous to the natural environment have to be isolated by liners in order to prevent the anthropogenic pollutants transport, together with eg landfill leachates. Mineral liners, properly prepared and compacted, sealing the bottom, sides and top of the landfills are one of the most popular manners of landfills isolation. The mineral liners are usually constructed of compacted clay soils to obtain, the required by Polish Decree of Minister of Environment of 3rd April 2013 and Council Directive 1999/31/EC of 26th April 1999 on the landfill of wastes, value of liner’s saturated hydraulic conductivity lower than 1·10–9 m·s–1. The value of hydraulic conductivity of saturated soils is directly affected by the conditions of soil compaction, especially the molding water content. This paper presents an attempt of determination of the effects of molding water content of a selected clay soil on its saturated hydraulic conductivity and hydraulic properties of the sealing liner, constructed according to the actual standards, of the compacted clay material. Range of our studies covered the in situ and laboratory measurements as well as numerical modeling. Saturated hydraulic conductivity under natural conditions was measured by BAT probe, (GeoNordic) while the hydraulic conductivity of the compacted clay soils was tested by Humboldt Mfg. Co. permeameters for compacted soils, according to ASTM D5856. The assessment of hydraulic properties of a liner made of the clay material under study was performed by the method of numerical modeling of infiltration process with the assumed value of groundwater head with application of the FEFLOW, DHI-WASY modeling software. The lacking validation of our modeling attempt influences the fact that our studies should be treated as preliminary.

PL

Składowiska odpadów jako szczególnie uciążliwe dla środowiska budowle inżynierskie muszą być izolowane przesłonami w celu zapobiegania rozprzestrzeniania się wraz z m.in. odciekami zanieczyszczeń antropogenicznych pochodzących ze składowiska. Jednym ze sposobów zapewniania izolacji składowisk są przesłony mineralne odpowiednio przygotowane i zagęszczone, zabezpieczające dno, boki oraz powierzchnię składowiska. Przesłony minerale są najczęściej wykonywane z odpowiednio zagęszczonych gruntów ilastych, tak aby, zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska z 30 kwietnia 2013 r. w sprawie składowisk odpadów oraz Council Directive 1999/31/EC z 26 kwietnia 1999 w sprawie składowania odpadów, przepuszczalność hydrauliczna przesłony była niższa niż 1·10–9 m·s–1. Bezpośredni wpływ na wartość współczynnika przewodnictwa wodnego w stanie pełnego nasycenia mają warunki, w których przeprowadzane jest zagęszczenie gruntu, a dokładnie wilgotność ośrodka porowatego w czasie zagęszczania. Praca niniejsza przedstawia próbę określenia wpływu wilgotności zagęszczania wybranych gruntów ilastych na ich przepuszczalność w stanie pełnego nasycenia oraz właściwości hydrauliczne wykonanej z nich, zgodnie z obowiązującym stanem prawnym, przesłony składowiska odpadów. Zakres pracy obejmował badania terenowe, laboratoryjne oraz modelowe. Przewodnictwo hydrauliczne gruntów w stanie naturalnym określono za pomocą polowej sondy BAT, GeoNordic, przewodnictwo zaś w stanie pełnego nasycenia po zagęszczeniu mierzono za pomocą przepuszczalnościomierzy Humboldt Mfg. Co. do gruntów zagęszczonych wg ASTM D5856-95. Ocenę właściwości hydraulicznych przesłon wykonanych z badanych materiałów ilastych zrealizowano poprzez modelowanie numeryczne procesu infiltracji przy zadanej wysokości naporu wód gruntowych zrealizowane za pomocą programu obliczeniowego FEFLOW, DHI-WASY. Ze względu na brak walidacji modelu otrzymane wyniki należy traktować jako wyniki badań wstępnych.

Słowa kluczowe

EN

clay materials; mineral liners; hydraulic conductivity; numerical modelling; waste landfill

PL

materiały ilaste; przesłony mineralne; przewodnictwo hydrauliczne; modelowanie numeryczne

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 8, No. 1
• Strony: 95--101
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Widomski M. K.

• Faculty of Environmental Engineering, Lublin University of Technology, ul. Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin, Poland

autor

Stępniewski W.

• Faculty of Environmental Engineering, Lublin University of Technology, ul. Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin, Poland

Bibliografia

• [1] Bagchi A. Design of landfills and integrated solid waste management. Hoboken. New Jersey: John Wiley and Sons Inc.; 2004.
• [2] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 30 kwietnia 2013 r. w sprawie składowisk odpadów.
• [3] Council Directive 99/31/EC of 26 April 1999 on the landfill of waste.
• [4] Horn R, Stępniewski W. Int Agrophysics. 2004;18:317-323.
• [5] Horn R, Baumgartl T, Possel H, Koselowske M, Albiker B. Wasser und Abfall. 2001;3:38-41.
• [6] Nakano K, Miyazaki T. Soil Till Res. 2005;84:145-153. DOI: 10.1016/j.still.2004.11.010.
• [7] Zhang S, Grip H, Lovdahl L. Soil Till Res. 2006;90:117-125. DOI: 10.1016/j.still.2005.08.012.
• [8] Islam MR, Alamgir M, Mohiuddin KM, Hasan KMM. Investigation of physical properties of a selected soil to use as a compacted clay liner in sanitary landfill. In: Proceedings of the National Seminar on Solid Waste Management - WasteSafe 2008. Khulna: 2008.
• [9] Radford BJ, Bridge BJ, Davis RJ, McGarry D, Pillai UP, Rickman JF, et al. Soil Till Res. 2000;54:155-170. DOI: 10.1016/S0167-1987(00)00091-X.
• [10] Osinubi KJ, Nwaiwu ChM. J Geotech Geoenviron Eng. 2005;131(8):1034-1041. DOI:10.1061/(ASCE)1090-0241(2005)131:8(1034).
• [11] Cuisinier O, Auriol JC, Le Borgne T. Eng Geol. 2011;123(3):187-193. DOI: 10.1016/j.enggeo.2011.07.010.
• [12] Whalley WR, Matthews GP, Ferraris S. Soil Till Res. 2012;125:23-29. DOI: 10.1016/j.still.2012.05.020.
• [13] Bello AA. KSCE J of Civil Eng. 2013;17(5):939-948. DOI: 10.1007/s12205-013-0155-x.
• [14] Hamdi N, Srasra E. Waste Manage. 2013; 33(1):60-6. DOI: 10.1016/j.wasman.2012.08.012.
• [15] Basma AA, Al-Homoud AS, Malkawi AIH, Al-Bashabsheh MA. Applied Clay Sci. 1996;11(2-4):211-227. DOI: 10.1016/S0169-1317(96)00009-9.
• [16] Cimen O, Keskin SN, Yildirim H. Arab J Sci Eng. 2012; 37:1535-1546. DOI: 10.1007/s13369-012-0268-4.
• [17] Stępniewski W, Widomski MK, Horn R. Hydraulic Conductivity and Landfill Construction. In: Dikinya O, editor. Developments in Hydraulic Conductivity Research. Rijeka: InTech; 2011.
• [18] PN-B-04481:1988. Grunty budowlane. Badania próbek gruntu.
• [19] ASTM C566-13. Standard Test Method for Total Evaporable Moisture Content of Aggregate by Drying.
• [20] ASTM D5856-95(2007) Standard Test Method for Measurement of Hydraulic Conductivity of Porous Material Using a Rigid-Wall Compaction-Mold Permeameter.
• [21] Diersch HJG, Kolditz O. Adv Water Resour. 2002;25:899-944. DOI: 10.1016/S0309-1708(02)00063-5.
• [22] Zhao Ch, Wang Y, Chen X, Li B. Ecol Model. 2005;187:341-351. DOI: 10.1016/j.ecolmodel.2004.10.019.
• [23] Mazzia A, Putti M. J Comp Appl Math. 2006;185:347-359. DOI: 10.1016/j.cam.2005.03.015.
• [24] Trefry MG, Muffels C. Ground Water. 2007;45:525-528. DOI: 10.1111/j.1745-6584.2007.00358.x.
• [25] Widomski MK, Iwanek M, Stepniewski W. Soil Sci Soc Am J. 2013;77:8-18. DOI: 10.2136/sssaj2012.0142.
• [26] Richards LA. Physics. 1931;1:318-333. DOI: 10.1063/1.1745010.
• [27] Raats PAC. Geoderma. 2001;100:355-387. DOI: 10.1016/S0016-7061(01)00028-3.
• [28] Diersch HJG. DHI-WASY Software FEFLOW Finite Element Subsurface Flow and Transport Simulation System. Reference Manual: DHI-WASY GmbH. Berlin: 2009.
• [29] Van Genuchten MTh. Soil Sci Soc Am J. 1980;44:892-898. DOI: 10.2136/sssaj1980. 03615995004400050002x.