內(nèi)蒙某堤防工程地質(zhì)評(píng)價(jià)及勘察方法探討

宣貴金 胡 寧

1 概 況

1.1 工程概況

某防洪工程位于內(nèi)蒙古自治區(qū)境內(nèi),由于溝兩側(cè)山坡陡峭,山體植被稀少,對(duì)降水的涵養(yǎng)能力極差;溝口以下山前洪積扇僅修建了部分防洪堤防,且標(biāo)準(zhǔn)較低,汛期如遇大雨,形成大的山洪,將給山前的城鎮(zhèn)造成較大的災(zāi)害。為根除山洪災(zāi)害,保護(hù)旗府(巴音寶力格鎮(zhèn))免受洪水威脅,按50年一遇的城鎮(zhèn)防洪要求,設(shè)計(jì)流量為99.0～222.1m3/s。堤防工程級(jí)別為3級(jí),交叉建筑物與堤防工程級(jí)別相同。

1.2 區(qū)域地質(zhì)概況

工程區(qū)域上位于狼山山前沖洪積扇與黃河沖積平原之間。

主要地層巖性為:場(chǎng)區(qū)北部山區(qū)出露有元古界狼山群(PtL)變質(zhì)巖、白堊系(K)砂礫巖等,工程區(qū)所處的臨河斷陷盆地表層主要為1套新生界第四系河湖相沉積,組成了廣闊的黃河河套平原,組成山前洪積扇、坡洪積裙的沖洪積砂礫石層為全新統(tǒng)(Q4)沉積。

場(chǎng)區(qū)處于華北斷塊區(qū)的次級(jí)構(gòu)造單元河套斷陷帶的西側(cè)——臨河凹陷西北邊緣。

區(qū)內(nèi)主要的構(gòu)造斷裂為狼山山前斷裂帶,斷裂帶由一系列向盆地傾斜的階狀正斷層組成,沿?cái)嗔褞Ы诘卣鸹顒?dòng)頻繁,是場(chǎng)區(qū)主要的發(fā)震構(gòu)造。

根據(jù)歷史地震記錄,除近年(1979年8月)五原發(fā)生5.2級(jí)地震以來(lái),在寧夏、磴口有多次小地震活動(dòng),但能否發(fā)生6級(jí)以上地震,歷史資料尚無(wú)反應(yīng)。根據(jù)《工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告》中的結(jié)論,建筑場(chǎng)地類別為3類,按50年超越概率10%,工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.15g,地震動(dòng)反應(yīng)譜周期為0.35 s,相當(dāng)于地震基本烈度7度。

2 堤防工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

2.1 工程地質(zhì)條件

按《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》SL188—2005的要求,布置了勘探、測(cè)試及試驗(yàn)工作。

地貌上為山麓斜坡堆積地貌。其中樁號(hào)SS0+000—SS0+100為溝口段,兩岸為剝蝕低山,溝底較窄,溝底寬約33 m,高程1051m。樁號(hào)SS0+100以下為山前沖洪積扇,從溝口至團(tuán)結(jié)分干渠長(zhǎng)共3.991Ω,現(xiàn)局部已修筑了簡(jiǎn)易的防洪堤和排洪渠。

根據(jù)野外地質(zhì)勘察,在勘探深度范圍內(nèi)主要地層為第四系沖洪積層(Q)砂礫石層,平面上具有一定的分選性,剖面上也具有較明顯的層理。砂礫石層呈淺紫紅色,稍濕—濕,中密—密實(shí),礫石含量60%～70%,粒徑一般0.5～5.0cm,具層理,含少量塊石,直徑達(dá)20～35cm,稍具分選性,局部夾透鏡狀砂壤土層層厚3～5m;下部為(Q)砂質(zhì)粘土,褐紅色,濕,可塑—硬塑,含有少量礫石,粒徑一般3～5mm,個(gè)別鉆孔揭露白堊系(K)砂質(zhì)泥巖。

現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)探試驗(yàn)成果顯示,砂礫石的校正后動(dòng)探平均擊數(shù),在1.5～3.0m試驗(yàn)深度內(nèi)為14.0擊;在3.5～5.0m試驗(yàn)深度內(nèi)為10.6擊,表明砂礫石地層密實(shí)度均為中密—密實(shí)狀態(tài)。具體原位測(cè)試成果見表1。

根據(jù)地下水的賦存條件,區(qū)內(nèi)地下水主要類型為第四系松散堆積層孔隙潛水。本次勘察地下水水位高程為1031.7～1032.7 m。根據(jù)顆分及工程類比分析判斷,砂礫石層為中等透水性地層。通過(guò)對(duì)地下水取樣分析,并根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》GB50487—2008中環(huán)境水對(duì)混凝土腐蝕性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),地下水和地表水對(duì)普通水泥攪拌混凝土都有結(jié)晶類硫酸鹽型強(qiáng)腐蝕,對(duì)抗硫酸鹽水泥無(wú)腐蝕。水樣的礦化度和硫酸鹽含量較高,也可能與上游的硫鐵礦選礦廠尾礦庫(kù)有關(guān)。

表1 動(dòng)力觸探成果表

2.2 堤防工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

根據(jù)勘察資料,該堤防工程基礎(chǔ)可座落在第四系全新統(tǒng)沖洪積(Qal+pl4 )砂卵礫石、砂礫石上。砂卵礫石、砂礫石多呈中密狀,承載力較高,工程地質(zhì)條件較好。此外,局部地下水埋藏淺,開挖施工時(shí)應(yīng)注意地下水的影響。

堤基砂卵礫石、砂礫石,分布較穩(wěn)定,呈低壓縮性,壓縮模量較高,且堤身高度不大,分析認(rèn)為,堤基發(fā)生沉降及不均勻沉降的可能性不大。

由于該區(qū)降水具有水量集中,歷時(shí)短的特點(diǎn),在行洪河道內(nèi)基本不形成積水,因此對(duì)堤防地基的滲透穩(wěn)定影響不大,建議砂礫石的允許坡降為0.17～0.18。

因洪水流速快,泥沙含量大,對(duì)堤腳會(huì)形成掏蝕破壞,對(duì)此應(yīng)引起高度注意。

堤防兩側(cè)局部邊坡較高,應(yīng)注意其穩(wěn)定性。

此外,該區(qū)汛期洪水迅猛,設(shè)計(jì)應(yīng)注意其對(duì)擋墻填土的掏蝕作用,必要時(shí),采取工程措施。

3 對(duì)勘察工作布置方法的探討

《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》SL188—2005第5.3.2條對(duì)孔距的規(guī)定:堤防勘探縱剖面宜沿堤防中心線或防滲軸線、減壓井軸線布置,可研階段鉆孔間距宜為500～1000m,初步設(shè)計(jì)階段宜為100～500m,險(xiǎn)情多發(fā)、地質(zhì)條件復(fù)雜或防洪墻段應(yīng)適當(dāng)加密鉆孔。

《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》SL188—2005第5.3.9條對(duì)孔深的規(guī)定:堤防鉆孔深度宜為堤身高度的1.5～2.0倍(不包括已建堤防堤頂孔的堤身),當(dāng)相對(duì)透水層或軟土較厚時(shí),孔深應(yīng)適當(dāng)加深并能滿足滲流與穩(wěn)定分析的要求。

分析認(rèn)為,該堤防工程為 3級(jí),堤高不足 5m,堤基為粗粒徑的砂卵礫石、砂性土,承載力較高,變形較低,且由于該區(qū)降水具有水量集中,歷時(shí)短的特點(diǎn),在行洪河道內(nèi)基本不形成積水,對(duì)堤防地基的滲透穩(wěn)定影響不大,允許水力坡降滿足不進(jìn)行防滲的要求。

綜上所述,在強(qiáng)度、變形、滲透穩(wěn)定方面均能滿足該等規(guī)模、級(jí)別堤防工程對(duì)地基的要求。

因此,筆者認(rèn)為,針對(duì)這樣的工程地質(zhì)條件及工程等級(jí),在收集區(qū)域地質(zhì)或鄰近工程資料的基礎(chǔ)上,僅需在建筑物部位布置少量的控制性鉆孔,沿堤防中心線地貌明顯變化的部位布孔或坑井即可,能滿足設(shè)計(jì)要求。而按前述《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》SL188—2005的規(guī)定進(jìn)行布置顯的合理性較差,必要性不足。

4 結(jié) 語(yǔ)

堤防工程地質(zhì)勘察應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地的具體地形、地貌及地質(zhì)條件,并緊密結(jié)合水工建筑物的規(guī)模、等級(jí)及特點(diǎn)布置,可能更為合理,而不能拘于規(guī)范。

1 SL188—2005,堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程[S].