毛细阻滞系统是由两层水力特性差异很大的土层构成,上层为细粒层,下卧层为粗粒层。其目的是为了在土体处于非饱和状态时,能有效减少雨水下渗。土体的储水能力是评价毛细阻滞系统性能的一个重要指标。因此,研究如何增加阻滞层的储水能力是一个重要的课题。长期以来,生物炭被添加到耕地中增加土体内部的含水量,进而促进农作物的生长。但最近的研究表明,生物炭可用于垃圾填埋场的覆盖层以减少雨水下渗造成污染。但是有关生物炭的掺入量和土体压实度等因素对于生物炭复合土的水利特性的影响问题需要进一步的研究。此外,疏浚淤泥的研究一直备受关注,但将疏浚淤泥用于毛细阻滞系统覆盖层中的研究却很少见。本文的研究目的是探究生物炭复合疏浚淤泥作为毛细阻滞系统的细粒层来减少垃圾填埋场中雨水下渗的能力。研究手段包括室内试验和数值模拟。室内试验采用GDS非饱和三轴仪,测量生物炭掺入量分别为0,10%和20%,压实度为70%,80%和90%的疏浚淤泥土样的土水特征曲线,从而量化生物炭掺入量和压实度等因素对疏浚淤泥土水特性的影响。此外,使用Fredlund和Xing的方法拟合出各土样的水力传导系数曲线,将其应用于数值模拟中。数值模拟采用的是SEEP/W软件来分析一个二维模型的阻滞性能。模型中的阻滞系统长8m,倾斜比为1:8(横纵比),细粒层和粗粒层的厚度均为40cm。阻滞系统置于一个宽20m,,高10m的残积土层的顶部。粗粒层为砾质砂,细粒层则选用不同生物炭掺入比的疏浚淤泥土。文中选择了三个有代表性的剖面和六个典型的点,通过比较分析它们的基质吸力和体积含水率的变化情况,从而评价阻滞系统的性能。通过GDS非饱和三轴试验,可以得出如下结论:当生物炭的掺入量相同时,土样的压实度越大,其体积含水率越大,但各土样的含水率相差不是很大;当土样的压实度相同时,掺入生物炭的土样其体积含水率明显要大于未掺入的土样,说明掺入生物炭能增强土样的固水能力。例如,在150kPa的基质吸力作用下,相较于未掺入生物炭的疏浚淤泥,掺入10%生物炭的复合疏浚淤泥压实度为70%和90%时,其体积.含水率分别增加16.81%和17.54%,而掺入20%生物炭的复合疏浚淤泥的含水率则分别增加19.99%和23.86%。由此表明,掺入生物炭能提高疏浚淤泥的储水能力。选择Fredlund和Xing的方法拟合土样的土水特征曲线,当土样的压实度为90%时,在土样中添加生物炭含量分别为10%和20%时,土样的α值从9.283kPa分别提高到29.376kPa和86.306kPa,分别提高为原来的3.2和9.3倍。通过数值模拟得出如下结论:在降雨初期,阻滞系统都具有较好的阻滞性能。随着降雨过程的持续,阻滞效应慢慢消失。40mm/h降雨强度下,阻滞系统完全失效时间约为降雨持续4h后。而20mm/h降雨强度条件下,阻滞系统完全失效时间约为降雨持续6～8h后。此外,生物炭的掺入量越大,阻滞系统的储水能力越强。如在点F2处,20mm/h强度的降雨持续10h后,对压实度为90%的土样,与未掺入生物炭的阻滞系统相比,掺入量为10%和20%土样构成的阻滞系统其体积含水率增加了 31.7%和36.9%。而当降雨强度为40mm/h时,增加量分别为5.8%和6.6%。