卡丘金法在香溪汽渡北岸碼頭庫岸塌岸預(yù)測中的應(yīng)用

聶文波,張利潔,費巧振

(1.中南電力設(shè)計院勘測分公司,湖北武漢 430071;2.長江科學院水利部巖土力學與工程重點實驗室,湖北武漢 430010;3.山東省陽谷縣水務(wù)局設(shè)計室,山東陽谷 252300)

卡丘金法在香溪汽渡北岸碼頭庫岸塌岸預(yù)測中的應(yīng)用

聶文波1,張利潔2,費巧振3

(1.中南電力設(shè)計院勘測分公司,湖北武漢 430071;2.長江科學院水利部巖土力學與工程重點實驗室,湖北武漢 430010;3.山東省陽谷縣水務(wù)局設(shè)計室,山東陽谷 252300)

三峽庫區(qū)三期地質(zhì)災(zāi)害防治工程涉及到庫岸的工程有44處之多,而塌岸預(yù)測是庫岸整治設(shè)計的重要依據(jù)。在系統(tǒng)分析香溪汽渡北岸碼頭庫岸譚家槽沖溝段岸坡工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上,采用卡丘金法對該岸坡段進行了塌岸預(yù)測。根據(jù)預(yù)測結(jié)果提出了譚家槽沖溝段岸坡的工程治理措施,即總體采用兩級支擋結(jié)構(gòu),在秭興公路南側(cè)斜坡坡腳位置設(shè)抗滑樁,同時在下部斜坡段設(shè)置抗滑樁。

三峽工程;地質(zhì)災(zāi)害;塌岸預(yù)測;治理措施

0 引言

香溪汽渡北岸碼頭庫岸位于三峽庫區(qū)秭歸縣長江左岸,香溪河入江處的右岸,距三峽大壩38 km。該庫岸為三峽庫區(qū)三期地質(zhì)災(zāi)害重點防治地段。庫岸為斜坡、沖溝地貌,坡頂高程>300 m,坡腳高程<139 m,地形坡度角一般為20°～25°,較陡處達58°～65°。庫岸西部為譚家槽沖溝,呈“V”字形,最寬處>70 m,最窄處不到5 m,沖溝切溝深度5～28 m[1]。本文以譚家槽沖溝段岸坡為例,探討塌岸預(yù)測與治理方法。

1 譚家槽沖溝段岸坡基本特征

譚家槽沖溝段岸坡屬于碎石土岸坡,岸坡走向70°～110°,地面坡度以15°～25°為主,沖溝流向140°,高程190 m以下主要為人工填土,以含粘性土碎塊石為主,局部為含碎石粉質(zhì)粘土,色雜,以黃褐色為主,松散—稍密,粉質(zhì)粘土呈可塑狀,碎塊石的主要成分為泥質(zhì)砂巖,粒徑在2～4 cm之間,大者達25 cm以上,呈棱角狀—次棱角狀,厚5～15 m,局部更厚,填土最深達27 m。根據(jù)巖土體含水特征及地下水賦存條件,地下水可分為松散介質(zhì)孔隙水和基巖裂隙水。松散介質(zhì)孔隙水主要賦存于洪坡積層土體中,受大氣降水和居民生活排放廢水補給,地下水一般埋藏較深,深度為13～21 m。因土體透水性差,水量不豐,基巖裂隙水主要賦存于長石砂巖等脆性巖石裂隙中。因該區(qū)為逆向坡,泥巖等相對隔水層的存在致使裂隙水難以形成統(tǒng)一地下水力聯(lián)系網(wǎng),水量較貧乏。

2 譚家槽沖溝段岸坡塌岸預(yù)測

譚家槽沖溝以沖蝕、剝蝕型破壞為主,本文采用卡丘金法[2]進行塌岸預(yù)測。

卡丘金于1949年提出的庫岸最終塌岸預(yù)測寬度公式為:

其中:hb=3.2K×h×tanα。

式中:S為最終塌岸預(yù)測寬度(m);N為與土的類型有關(guān)的系數(shù):粘土為1,冰積亞粘土為0.8,黃土為0.6,砂土為0.5;A為水位變化幅度(m);h為浪高(m),取0.5 m;hp為波浪影響深度(m),設(shè)計低水位以下波浪影響一般取1～2倍浪高,浪高取0.5 m時,波浪影響深度為1 m;hb為浪爬高度(m);hs為正常高水位以上岸坡的高度(m);α為水庫水位變動和波浪影響所涉及的范圍內(nèi),形成均一的磨蝕淺灘的坡角(°);β為水上岸坡的穩(wěn)定坡角(°);γ為原岸坡坡角(°);K為岸坡粗糙系數(shù),取0.6。

該式的實質(zhì)是依據(jù)實測的洪、枯水水變幅帶各類巖土岸坡長期穩(wěn)定坡角,根據(jù)幾何關(guān)系用圖解法求解庫岸最終塌岸寬度,其精度取決于計算參數(shù)的選定,其原理如圖1所示。

卡丘金法預(yù)測圖見圖2。

結(jié)果表明:本庫段塌岸高度12.2 m,塌岸影響高程187.2 m,塌岸寬度約49.1 m,按照《三峽庫區(qū)三期地質(zhì)災(zāi)害防治工程地質(zhì)勘查技術(shù)要求》中塌岸強烈程度分級的標準,本庫段塌岸強烈程度為A級。

圖1 卡丘金圖解法庫岸再造預(yù)測剖面Fig.1 Profile of forecasting reserveir bank reconstruction by kachugin method

3 治理措施

根據(jù)塌岸預(yù)測結(jié)果和工程防治目標,對譚家槽沖溝段岸坡建議采取的工程措施為:總體采用兩級支擋結(jié)構(gòu),在秭興公路南側(cè)斜坡坡腳位置設(shè)抗滑樁,以增強上段坡體的整體穩(wěn)定性,保護秭興公路;在下部斜坡段設(shè)置抗滑樁,使抗滑樁提供的抗滑力足以平衡下部條塊的剩余下滑力,保護汽渡碼頭公路。為進行坡面防護,在抗滑樁以上斜坡段作漿砌石護坡,并在坡頂和坡腳位置分別開挖截、排水溝。

圖2 卡丘金法塌岸預(yù)測圖Fig.2 Bank slump prediction by kachugin method

4 結(jié)語

本文在系統(tǒng)分析香溪汽渡北岸碼頭庫岸譚家槽沖溝段岸坡工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上,采用卡丘金法對該岸坡段進行了塌岸預(yù)測。根據(jù)預(yù)測結(jié)果提出了譚家槽沖溝段岸坡的工程治理措施。

[1] 聶文波,胡江運.三峽庫區(qū)三期地質(zhì)災(zāi)害防治工程香溪汽渡北岸碼頭庫岸詳細勘查報告[R].武漢:中南電力設(shè)計院,2005.

[2] 郭希哲.三峽工程庫區(qū)崩滑地質(zhì)災(zāi)害防治[M].北京:中國水利水電出版社,2007.

(責任編輯:潘 瀟)

Application of Kachugin Method in Bank Slump Prediction at North Reservoir Bank of Xiangxi Ferry

NIEWenbo1,ZHANGLijie2,FEIQiaozheng3
(1.Reconnaissance com pany,Central southern China electric power design institute,Wuhan,Hubei430071;2.China Key Laboratory of Geotechnical Mechanics and Engineering of Ministry of Water Resources,Yangtze River Scientific Research Institute,Wuhan,Hubei430010;3.Yanggu design office of water affairs bureau in Shandong province,Yanggu,Shandong252300)

In Three Gorges area,the No.3 geologic hazard prevention involves 44 engineerings about reservoir bank.And the bank slump prediction is the very important basis of reservoir bank regulation design.This paper adopts Kachugin method to do bank slump prediction about Tanjiacao gully segment in north reservoir bank of Xiangxi ferry on the basis of systematic analyzing its geological engineering condition.According to the predictive result,the authors put for ward the engineering harnessing meature of Tanjiacao gully segment which includes overall adopting two-stage supporting and retaining structure,setting up antisliding pile respectively at the toe of slope and lower and lower slope segment in the place of southside Zixing road.

Three Gorges engineering;geological hazard;bank slump prediction;harnessing meature

TV697.3+3

A

1671-1211(2010)01-0066-02

2009-04-07;改回日期:2009-04-27

聶文波(1977-),男,工程師,碩士,巖土工程專業(yè),從事巖土工程勘察設(shè)計工作。E-mail:niewenbo@csepdi.com