Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ocena parametrów filtracyjnych iłów warwowych ze stanowiska Plecewice k. Sochaczewa w warunkach in situ

Zawrzykraj P.

Przegląd Geologiczny

|

2017

|

Vol. 65, nr 9

587--596

EN

Vistulian Glaciation ice-dammed lake clays with a varved texture were investigated. The study was focused on numerical determination of horizontal permeability depending on the depth and clay content. Direct assessment of these parameters is a rather complex and time-consuming issue. Therefore, a shortened methodology is offered based on the obtained relationships and the analysis of the dissipation process of excess pore pressure. The studies included mainly in situ tests: Marchetti dilatometer test (DMT) and BAT piezometer test. These methods allowed obtaining the values of the coefficient ofpermeability kh and changeability ofpore pressure u0 in a vertical profile. Investigations included 17 permeability tests using a BAT piezometer and 6 measurements of the coefficient of permeability kh, based on dissipation DMT tests. Results of in situ tests were compared with laboratory test results of the clay content. Values of the horizontal coefficient ofpermeability kh were correlated with the clay content f of varved clays. This relationship shows a high coefficient of correlation. A new formula was also proposed for the prediction of the coefficient of permeability kh in varved clays based on the pore pressure u0 stabilization curve, and thus shortening significantly the process of the coefficient kh determination.

2

Seepage through municpal landfill clay liners after cyclic drying and rewetting

Widomski M. K., Stępniewski W., Horn R.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2017

|

Vol. 24, nr 1

101--112

EN

The sustainability of municipal landfills and quality of water-soil environment is being compromised by the leachate percolation through the bottom sealing liner. The compacted mineral liners, using clays of various plasticity to assure the saturated hydraulic conductivity lower than 1·10–9 m·s–1, are among the most popular isolations of municipal waste landfills. But high plasticity clays present significant expansivity so they are prone to swelling, shrinkage and resultant cracking. Swelling and shrinkage of compacted clay liners, caused by cyclic drying and watering of substrate, are irreversible and after several cycles may result in a huge increase in the hydraulic conductivity and drastically reduced sealing capabilities of compacted clay liners. This paper presents the assessment of selected substrates’ plasticity influence on the isolating capabilities of the municipal landfill’s bottom liner undergoing cyclic drying and rewetting. The plasticity of tested clay materials was determined and classified by the standard methods. Saturated hydraulic conductivity of the studied clays formed by the standard Proctor method was measured by the laboratory falling head permeameters for compacted soils. Measurements of saturated hydraulic conductivity of the tested substrates after three cycles of drying and rewetting were performed in the standard 100 cm3 steel cylinders by the falling and constant head laboratory permeameter. Shrinkage of the tested compacted specimens was determined also in the standard 100 cm3 steel cylinders and classified basing on dimensionless indicator COLE. Determination of water seepage through the tested bottom compacted clay liners was based on the standard form of Darcy law for the saturated conditions of soil medium. The obtained results showed influence of plasticity of clays on decrease in their sealing capabilities after several cycles of drying and rewetting and, by extension, undesirable increase in the seepage volume through the compacted bottom liner.

PL

Zrównoważoność składowisk odpadów komunalnych oraz jakość środowiska gruntowo-wodnego mogą być zagrożone przez infiltrację odcieków poprzez dno składowiska. Zagęszczone przesłony mineralne, wykonane z materiałów ilastych o różnej plastyczności, zapewniające współczynnik filtracji warstwy niższy niż 1 ·10–9 m ·s–1, są jednym z podstawowych sposobów zapewniania izolacji składowisk. Jednak grunty ilaste o wysokiej plastyczności są materiałami ekspansywnymi, podatnymi na pęcznienie, skurcz oraz spękanie. Pęcznienie i skurcz zagęszczonych gruntów ilastych wywołane przez kolejne, następujące po sobie cykle nawil żania i osuszania zagęszczonej ilastej przesłony mineralnej są nieodwracalne i po kilku cyklach mogą doprowadzić do znacznego zwiększenia przewodnictwa wodnego, jednocześnie drastycznie zmniejszając zdolności izolacyjne zagęszczonych iłów. Praca niniejsza przedstawia próbę oceny wpływu plastyczności wybranych gruntów ilastych na właściwości izolacyjne przesłony składowiska poddanej cyklicznemu osuszaniu i nawilżaniu. Plastyczność badanych gruntów określono metodami standardowymi i sklasyfikowano według Unified Soil Classification System. Współczynnik filtracji gruntów po zagęszczeniu wyznaczono za pomocą laboratoryjnych przepuszczalnościomierzy do gruntów zagęszczonych. Pomiary współczynnika filtracji dla próbek w cylindrach 100 cm3 po trzech cyklach osuszania i nawilżania przeprowadzono za pomocą przepuszczalnościomierza laboratoryjnego. Skurcz badanych próbek zagęszczonego gruntu pomierzono także w cylindrach 100 cm3 i sklasyfikowano z użyciem wskaźnika COLE. Obliczenia przesiąku przez dolną zagęszczoną warstwę izolacyjną składowiska oparto o standardową postać równania Darcy dla strefy saturacji. Uzyskane wyniki wykazały wpływ plastyczności iłów na zmniejszenie ich właściwości izolacyjnych po kolejnych cyklach osuszania i nawilżania, a co za tym idzie niepożądany wzrost objętości przesiąku przez dolną warstwę izolacyjną składowiska.

3

Sustainability of Compacted Clays as Materials for Municipal Waste Landfill Liner

Widomski M. K., Stępniewski W., Horn R.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2016

|

Tom 18, cz. 2

439--454

PL

Poniższa praca przedstawia badania właściwości hydraulicznych gruntów wpływających na zrównoważoność i trwałość warstw izolacyjnych składowisk odpadów wykonanych z zagęszczonych gruntów ilastych. Badaniom poddano dwa rodzaje gruntów ilastych, o niskiej i wysokiej plastyczności, zagęszczane przy różnych wilgotnościach wg PN-B-04481:1988. Materiały ilaste do badań zostały pobrane w Łążku Ordynackim i Gawłówce, województwo lubelskie. Podstawowe właściwości gruntów tj. skład granulometryczny, mineraologię oraz granice stanów i konsystencji określono za pomocą standardowych metod. Badania polowe współczynnika filtracji wykonano za pomocą przepuszczalnościomierza do gruntów drobnoziarnistych GeoN, Geo Nordic, Szwecja. Badania przewodnictwa badanych gruntów po zagęszczeniu zrealizowano za pomocą przepuszczalnościomierzy H-4145, Humboldt Mfg. Co, USA spełniających wymagania ASTM D5856-95. Potencjał i charakterystyka skurczu, oraz możliwe spękanie, zostały opisane za pomocą dwóch bezwymiarowych wskaźników skurczu, rs i COLE. Następnie, za pomocą przepuszczalnościomierza laboratoryjnego IMUZ, Polska zbadano przewodnictwo wodne badanych gruntów po trzech kolejnych cyklach osuszania i nawilżania. Wg klasyfikacji USDA grunt pobrany w Łążku Ordynackim zakwalifikowano jako ił pylasty a materiał z Gawłówki jako glinę piaszczysto-ilastą. W nawiązaniu do wyznaczonych granic stanów i konsystencji oraz klasyfikacji USCS (Unified Soil Classification System) grunt z Łążka Ordynackiego zidentyfikowano jako ił o wysokiej plastyczności, wysokim potencjale pęcznienia i średnim potencjale skurczu, zaś materiał pobrany w Gawłówce rozpoznano jako ił o niskiej plastyczności oraz niskich potencjałach pęcznienia i skurczu. Obydwa badane grunty charakteryzowały się współczynnikiem filtracji w warunkach naturalnych niższym niż powszechnie wymagana wartość Ks = 1.010-9 m s-1. Badane materiały charakteryzowały się różnymi właściwościami po zagęszczeniu. W obydwu przypadkach po zagęszczeniu udało się osiągnąć przewodnictwo wodne znacznie niższe niż wymagana wartość ale zaobserwowano różnice w pęcznieniu i skurczu. Zawierający więcej frakcji ilastej materiał z Łążka wykazał zdecydowanie wyższe charakterystyki pęcznienia i skurczu niż grunt z Gawłówki. Badana glina piaszczysto-pylasta wykazała także bezpieczniejsze dla zagęszczonej warstwy izolacyjnej, zmniejszające ryzyko spękania, pionowe odkształcenie w czasie wysychania. Żaden z badanych gruntów nie był w stanie utrzymać niskiego przewodnictwa hydraulicznego po trzech cyklach osuszania i nawilżania ale grunt pobrany w Gawłówce zapewnił chociaż częściowe właściwości izolacyjne, na poziomie 10-8-10-7 m s-1. Zatem, badany ił o niskiej plastyczności, w przeciwieństwie do materiału wysokoplastycznego, wykazujący niskie pęcznienie i skurcz oraz znaczną odporność na następujące po sobie, cykliczne, osuszanie i odwadnianie został uznany jako bardziej odpowiedni do konstrukcji zrównoważonej zagęszczonej przesłony mineralnej składowiska odpadów komunalnych.

4

Assessment of seepage through municipal landfill clay liners after cyclic drying and rewetting

Widomski M. K., Stępniewski W., Horn R.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

Vol. 10, No. 2

569--576

EN

One of the main threats to the sustainability of municipal landfills and quality of water-soil environment is being posed by the leachate percolation through the bottom sealing liner. The compacted mineral liners, utilizing clays of various plasticity to obtain the saturated hydraulic conductivity lower than 1·10–9 m·s–1, are one of the most popular manners of landfill isolation. However, the clayey substrates of high plasticity present a very high expansivity and are prone to swelling, shrinkage and cracking. Swelling and shrinkage of compacted clay liners, resulting from the cyclic drying and watering of clay substrate, are irreversible and after several cycles may result in a significant increase in the hydraulic conductivity and drastically decreasing sealing capabilities of compacted clay liners. This paper presents the attempt of determination the influence of the selected substrates’ plasticity for compacted clay liner of municipal landfill undergoing cyclic drying and rewetting on the isolating capabilities of the municipal landfill’s bottom liner. The plasticity of tested clay materials was determined and classified by the standard methods. Saturated hydraulic conductivity of the studied substrates compacted by the standard Proctor method was measured by the laboratory falling head permeameters for compacted soils. Measurements of saturated hydraulic conductivity of the tested substrates after three cycles of drying and rewetting were performed in the standard 100 cm3 steel cylinders by the falling and constant head laboratory permeameter. Determination of water seepage through the tested bottom compacted clay liners was based on the standard form of Darcy law for the saturated conditions. The obtained results showed influence of plasticity of clays on decrease in their sealing capabilities after several cycles of drying and rewetting and, by extension, undesirable increase in the seepage volume through the compacted bottom liner.

PL

Jednym z głównych zagrożeń dla zrównoważoności składowiska odpadów komunalnych oraz jakości środowiska gruntowo-wodnego jest infiltracja odcieków poprzez dno składowiska. Przesłony mineralne z materiałów ilastych o różnej plastyczności, zagęszczonych tak aby uzyskać współczynnik filtracji niższy niż 1·10–9 m·s–1, są jednym z podstawowych sposobów zapewniania izolacji składowisk. Jednakże grunty ilaste o wysokiej plastyczności są materiałami o wysokiej ekspansywności, podatnymi na pęcznienie, skurcz oraz spękanie. Pęcznienie i skurcz, powodowane przez następujące po sobie cykle nawilżania i osuszania ilastej zagęszczonej przesłony mineralnej, są nieodwracalne i po kilku cyklach mogą doprowadzić do znacznego zwiększenia przewodnictwa wodnego, zarazem drastycznie zmniejszając zdolności izolacyjne zagęszczonych iłów. Praca niniejsza przedstawia próbę określenia wpływu plastyczności wybranych gruntów przesłony mineralnej składowiska odpadów poddanego cyklicznemu osuszaniu i nawilżaniu na zdolności izolacyjne dolnej przesłony składowiska odpadów komunalnych. Plastyczność badanych gruntów określono metodami standardowymi i sklasyfikowano według Unified Soil Classification System. Współczynnik filtracji gruntów Marcin K. Widomski, Witold Stępniewski 576 and Rainer Horn w stanie pełnego nasycenia po zagęszczeniu wyznaczono za pomocą przepuszczalnościomierzy do gruntów zagęszczonych. Pomiary współczynnika filtracji po trzech cyklach osuszania i nawilżania przeprowadzono dla próbek w cylindrach 100 cm3 za pomocą przepuszczalnościomierza laboratoryjnego. Obliczenia przesiąku przez dolną zagęszczoną warstwę izolacyjną składowiska oparto na standardowej postaci równania Darcy’ego dla strefy saturacji. Uzyskane wyniki wykazały wpływ plastyczności iłów na zmniejszenie ich właściwości izolacyjnych po kolejnych cyklach osuszania i nawilżania, a co za tym idzie, niepożądany wzrost objętości przesiąku przez dolną warstwę izolacyjną składowiska.

5

Hydraulic properties of clay liners of waste landfills compacted at various water contents

Widomski M. K., Stępniewski W., Horn R.

Proceedings of ECOpole

|

2015

|

Vol. 9, No. 1

145--151

EN

According to the actual standards, municipal landfill cells, as highly dangerous to the natural environment, have to be isolated from the environment by liners in order to prevent the migration of anthropogenic pollutants. The properly prepared mineral liners sealing the top, sides and bottom of landfill limiting water infiltration to waste body and leachate seepage are the popular manner of landfills isolation. The mineral liners are usually constructed of compacted clay soils to obtain, the required value of the sealing layer saturated hydraulic conductivity lower than 1·10–9 m s–1. The value of hydraulic conductivity of saturated soil is directly affected by the molding water content during compaction. Additionally, the sustainability of clay liners is highly related to its shrinkage and swelling properties. This paper presents researches concerning the effects of molding water content of selected clay soil on saturated hydraulic conductivity and shrinkage/swelling properties of compacted soil as well as hydraulic properties of the top sealing liner, constructed according to the actual standards, of compacted clay material. Range of our studies covered the laboratory and field measurements as well as numerical modeling. Saturated hydraulic conductivity under the natural field conditions was measured by BAT probe, GeoNordic, hydraulic conductivity of the compacted clay soils was tested in the laboratory by Humboldt Mfg. Co. permeameters for compacted soils, according to ASTM D5856. Water retention characteristics of compacted soil in range of 0-15 bar were determined by application of sand box and pressure chambers with ceramic plates methods. The assessment of hydraulic properties of liner made of clay materials was performed for the 2012 hydrologic year by the method of numerical modeling of infiltration process for a selected section of landfill top cover constructed in Rastorf, Germany, adjusted to Polish standards. The numerical calculations were performed in FEFLOW, DHI-WASY modeling software.

PL

Zgodnie z aktualnymi wymogami prawnymi, składowiska odpadów jako szczególnie niebezpieczne dla środowiska muszą być izolowane przesłonami w celu zapobiegania rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń antropogenicznych. Jednym ze sposobów zapewniania izolacji składowisk są odpowiednio przygotowane i zagęszczone przesłony mineralne, zabezpieczające pokrywę oraz dno i boki składowiska. Przesłony mineralne są najczęściej wykonywane z odpowiednio zagęszczonych gruntów ilastych, tak aby przepuszczalność hydrauliczna warstwy ekranującej była niższa niż 1·10–9 m·s–1. Wartość współczynnika przewodnictwa wodnego gruntu w stanie pełnego nasycenia zależy bezpośrednio od wilgotności ośrodka porowatego w czasie zagęszczania. Dodatkowo, żywotność i efektywność przesłon ilastych jest bezpośrednio uzależniona od charakterystyki skurczu i pęcznienia materiału ilastego. Niniejsza praca przedstawia próbę określenia wpływu wilgotności zagęszczania wybranego gruntu ilastego na przepuszczalność w stanie pełnego nasycenia, potencjał skurczu i pęcznienia gruntu oraz właściwości hydrauliczne przesłony składowiska odpadów wykonanej z zagęszczonego gruntu ilastego, zgodnie z obowiązującym stanem prawnym. Zakres pracy obejmował badania laboratoryjne, terenowe oraz modelowe. Przewodnictwo hydrauliczne gruntów w stanie naturalnym określono za pomocą polowej sondy BAT, GeoNordic, przewodnictwo zaś w stanie pełnego nasycenia po zagęszczeniu wyznaczono za pomocą przepuszczalnościomierzy Humboldt Mfg. Co. do gruntów zagęszczonych wg ASTM D5856. Charakterystykę retencyjną zagęszczonych gruntów w zakresie 0-15 bar wyznaczono za pomocą metody bloku pyłowego oraz komór ciśnieniowych z płytami ceramicznymi. Ocenę właściwości hydraulicznych przesłon wykonanych z badanych materiałów ilastych zrealizowano dla roku hydrologicznego 2012 poprzez modelowanie numeryczne procesu infiltracji przez wybrany fragment przykrycia składowiska odpadów w Rastorf, Niemcy, dostosowany do polskich wymagań prawnych. Badania symulacyjne przeprowadzono za pomocą programu obliczeniowego FEFLOW, DHI-WASY.

6

Scale problems in assessment of hydrogeological parameters of groundwater flow models

Nawalany M., Sinicyn G.

Geologos

|

2015

|

Vol. 21, No. 3

179--185

EN

An overview is presented of scale problems in groundwater flow, with emphasis on upscaling of hydraulic conductivity, being a brief summary of the conventional upscaling approach with some attention paid to recently emerged approaches. The focus is on essential aspects which may be an advantage in comparison to the occasionally extremely extensive summaries presented in the literature. In the present paper the concept of scale is introduced as an indispensable part of system analysis applied to hydrogeology. The concept is illustrated with a simple hydrogeological system for which definitions of four major ingredients of scale are presented: (i) spatial extent and geometry of hydrogeological system, (ii) spatial continuity and granularity of both natural and man-made objects within the system, (iii) duration of the system and (iv) continuity /granularity of natural and man-related variables of groundwater flow system. Scales used in hydrogeology are categorised into five classes: micro-scale – scale of pores, meso-scale – scale of laboratory sample, macro-scale – scale of typical blocks in numerical models of groundwater flow, local-scale – scale of an aquifer/aquitard and regional-scale – scale of series of aquifers and aquitards. Variables, parameters and groundwater flow equations for the three lowest scales, i.e., pore-scale, sample-scale and (numerical) block-scale, are discussed in detail, with the aim to justify physically deterministic procedures of upscaling from finer to coarser scales (stochastic issues of upscaling are not discussed here). Since the procedure of transition from sample-scale to block-scale is physically well based, it is a good candidate for upscaling block-scale models to local-scale models and likewise for upscaling local-scale models to regional-scale models. Also the latest results in downscaling from block-scale to sample scale are briefly referred to.

7

Examples of numerical simulations of two-dimensional unsaturated flow with VS2DI code using different interblock conductivity averaging schemes

Szymkiewicz A., Tisler W., Burzyński K.

Geologos

|

2015

|

Vol. 21, No. 3

161--167

EN

Flow in unsaturated porous media is commonly described by the Richards equation. This equation is strongly nonlinear due to interrelationships between water pressure head (negative in unsaturated conditions), water content and hydraulic conductivity. The accuracy of numerical solution of the Richards equation often depends on the method used to estimate average hydraulic conductivity between neighbouring nodes or cells of the numerical grid. The present paper discusses application of the computer simulation code VS2DI to three test problems concerning infiltration into an initially dry medium, using various methods for inter-cell conductivity calculation (arithmetic mean, geometric mean and upstream weighting). It is shown that the influence of the averaging method can be very large for coarse grid, but that it diminishes as cell size decreases. Overall, the arithmetic average produced the most reliable results for coarse grids. Moreover, the difference between results obtained with various methods is a convenient indicator of the adequacy of grid refinement.

8

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

Widomski M. K., Stępniewski W., Polakowski C.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2015

|

Vol. 22, nr 2

251--263

EN

Municipal landfills 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 the top of the landfills are one of the most popular manners of their isolation. The mineral liners are usually constructed of compacted clay soils to obtain, the required by the Polish Decree of the Minister of Environment of 3rd April 2013 and the 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 a molding water content. This paper presents an attempt of the determination of the effects of the 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, in accordance with ASTM D5856. The assessment of hydraulic properties of a bottom 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 an application of the FEFLOW, DHI-WASY modeling software. The lack of validation in 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 r. 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, dolnej przesłony składowiska odpadów. Zakres pracy obejmował badania terenowe, laboratoryjne oraz modelowe. Przewodnictwo hydrauliczne gruntów w stanie naturalnym określono za pomocą polowej sony BAT, GeoNordic, przewodnictwo zaś w stanie pełnego nasycenia po zagęszczeniu pomierzono za pomocą przepuszczalnościomierzy Humboldt Mfg. Co. do gruntów zagęszczonych wg ASTM D5856. 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.

9

Modeling studies of hydraulic efficiency of compacted waste landfill clay liner

Widomski M. K., Stępniewski W., Horn R.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2015

|

Vol. 22, nr 3

381--392

EN

Compacted clay materials are commonly used worldwide as sealing materials to prevent migration of anthropogenic pollutants from municipal landfill cells to the environment. Such clay barriers known as liners are sealing the top, sides and bottom of the landfill. They limit water infiltration to waste body and leachate seepage, usually with the required saturated hydraulic conductivity lower than 1.0 · 10–9 m · s–1. The value of resultant hydraulic conductivity of compacted clay liners and their sustainability affected by swelling and shrinking processes are related to molding water content. This paper presents results of studies concerning the influence of molding water content on saturated hydraulic conductivity and shrinkage/swelling properties of selected compacted clay materials as well as hydraulic properties of the top sealing liner, constructed according to the actual standards of compacted clay material. Our studies covered field and laboratory measurements as well as numerical modeling. Permeability and water retention characteristics of the clays were determined during field and laboratory tests. Saturated hydraulic conductivity under the natural in situ conditions was measured by BAT probe, GeoNordic. Hydraulic conductivity of the homogenized compacted clays was tested in the laboratory by Humboldt Mfg. Co. permeameters for compacted soils, according to ASTM D5856. Water retention characteristics of the compacted clays in the range of 0–15 bar pore water tension were determined by application of sand box and pressure chamber methods. The numerical assessment of the hydraulic efficiency of the clay liner was performed for the 2012 hydrologic year for a selected section of landfill top cover constructed in Rastorf, Germany, adjusted to Polish standards. The numerical calculations were performed in FEFLOW, DHI-WASY modeling software.

PL

Zagęszczone materiały ilaste są powszechnie używane jako materiał uszczelniający zapobiegający migracji zanieczyszczeń antropogenicznych ze składowisk odpadów komunalnych do środowiska naturalnego. Bariery ilaste, zwane także przesłonami, uszczelniają powierzchnię, boki oraz dno składowiska, ograniczaj ąc infiltrację wód powierzchniowych oraz przesączenie się odcieków, zazwyczaj dzięki wymaganej przepuszczalności wodnej poniżej 1.0 · 10–9 m · s–1. Wartość wypadkowa przewodnictwa hydraulicznego zagęszczonej przesłony ilastej oraz jej trwałość uzależnione od procesów skurczu i pęcznienia iłów, są bezpośrednio związane z zastosowaną wilgotnością zagęszczania. Niniejsza praca przedstawia wyniki badań dotyczących wpływu wilgotności zagęszczania gruntu na wartość współczynnika przewodnictwa hydraulicznego w stanie nasyconym, charakterystykę skurczu i pęcznienia oraz właściwości górnej przesłony składowiska odpadów zbudowanej zgodnie z aktualnymi normami z gruntu ilastego. Zaprezentowane badania obejmowały badania terenowe, laboratoryjne oraz studia modelowe. Przepuszczalność badanego gruntu oraz jego właściwości retencyjne zostały przebadane in situ oraz w warunkach laboratoryjnych. Współczynnik przewodnictwa hydraulicznego w stanie nasyconym w warunkach polowych zmierzono za pomocą przepuszczalnomierza polowego BAT GeoNordic, przepuszczalność nasyconą zagęszczonych materiałów ilastych zmierzono w warunkach laboratoryjnych za pomocą przepuszczalnościomierzy do gruntów zagęszczonych H-4145 Humboldt Mfg. Co., zgodnych z ASTM D5856. Charakterystykę retencyjną badanego gruntu po zagęszczeniu w zakresie 0–15 barów wyznaczono za pomocą metody bloku pyłowego oraz komór ciśnieniowych z płytami ceramicznymi. Ocenę właściwości hydraulicznych przesłon wykonanych z badanych materiałów ilastych zrealizowano dla roku hydrologicznego 2012 poprzez modelowanie numeryczne procesu infiltracji przez wybrany fragment przykrycia składowiska odpadów w Rastorf, Niemcy, dostosowany do polskich wymagań prawnych. Badania symulacyjne przeprowadzono za pomocą programu obliczeniowego FEFLOW, DHI-WASY.

10

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

Widomski M. K., Stępniewski W.

Proceedings of ECOpole

|

2014

|

Vol. 8, No. 1

95--101

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.