截潛流工程地質(zhì)分析及評(píng)價(jià)

楊新愛 張永強(qiáng)

【摘 要】攔截地下潛流灌溉農(nóng)田，保證農(nóng)業(yè)灌溉，提高群眾的經(jīng)濟(jì)收入，截潛流工程是一種行之有效的技術(shù)，是綜合開發(fā)河道地表和地下徑流的一種地下集水工程，其中工程區(qū)地質(zhì)條件分析，是工程設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。本文以行唐縣九口子鄉(xiāng)截潛流工程為例，對(duì)該工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析及評(píng)價(jià)。

【關(guān)鍵詞】截潛流；潛水儲(chǔ)存量；基坑涌水量；分析及評(píng)價(jià)

1 基本情況

該截潛流工程位于郜河支流上，周邊植被覆蓋較好。該支流到枯水年和枯水季就會(huì)出現(xiàn)斷流情況，而村民灌溉大多依靠郜河支流的地表水，為解決耕地在枯水年和枯水季的灌溉問題進(jìn)行了本次截潛流工程。

該工程構(gòu)筑物有截潛構(gòu)筑物和集潛構(gòu)筑物。截潛構(gòu)筑物為混凝土防滲墻（截潛壩），集潛構(gòu)筑物為一口大口井。

2 地形地貌

工程位于縣城城北方向，距縣城約35km，屬于太行山區(qū)，境內(nèi)有淺山區(qū)和深山區(qū)，擬建工程位于九口子鄉(xiāng)上連莊村西南方向郜河支流上，總體流向?yàn)橛晌飨驏|方向，河灘寬度約50m，河床高程約216.5～217.9m。河流兩岸山體較為對(duì)稱，工程區(qū)兩岸高程約220～222m，山體較為陡峭。河床寬闊，坡度較緩。

河床兩側(cè)漫灘及階地不發(fā)育。僅局部地段高出灘地0.5～2.0m，連續(xù)性差，推測為原階地被侵蝕或人工改造所致。

3 地層巖性

為查明工程地質(zhì)條件，在截潛壩中心線布置4個(gè)鉆孔，主要揭露的地層巖性有太古界阜平群灣子組（Arw1）片麻巖，第四系全新統(tǒng)沖洪積（Q4pal）礫砂，第四系人工堆積（QS）素填土；地質(zhì)剖面詳見圖1。

圖1 截潛流工程地質(zhì)剖面圖

通過初步勘察，截潛壩橫跨郜河支流，河谷寬度約160m，覆蓋層厚度5.3～13.5m，巖性主要為礫砂層，僅河道右側(cè)梯田表層2.0m范圍內(nèi)為第四系人工堆積的素填土；礫砂層下伏強(qiáng)～弱風(fēng)化片麻巖。

4 工程地質(zhì)分析及評(píng)價(jià)

4.1 礫砂層透水性分析及評(píng)價(jià)

河床礫砂層滲透系數(shù)k建議值7.0×10-2cm/s，具強(qiáng)透水性；礫砂層多呈稍密～中密狀態(tài)，無軟弱下臥層，承載力建議值260kPa。

修建截潛壩，礫砂層被全部截?cái)?，?duì)壩基的滲透穩(wěn)定無不利影響。鉆孔揭露截潛壩址地下水位埋深1.1～6.0m，含水層（只計(jì)算礫砂層）厚度7.4～7.8m。

①潛水儲(chǔ)存量計(jì)算，根據(jù)潛水儲(chǔ)存量計(jì)算公式：

Q儲(chǔ)=μHF

式中，μ—含水層給水度，工程區(qū)為礫砂，查表取0.25；

H—不透水層頂板至正常年開發(fā)后最低潛水位的厚度（m），取7m；

F—區(qū)域面積（m2），經(jīng)推算截潛壩上游區(qū)域約為26000m2。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果約為4.55萬m3。

儲(chǔ)存量的作用為調(diào)節(jié)補(bǔ)給量和開采量的關(guān)系，在枯水年時(shí)，補(bǔ)給量減小，抽水量增多，這時(shí)需要?jiǎng)佑脙?chǔ)存水量，而在豐水年時(shí)再進(jìn)行補(bǔ)充恢復(fù)。在補(bǔ)給量計(jì)算時(shí)需考慮降雨入滲補(bǔ)給、徑流補(bǔ)給、河流入滲補(bǔ)給及年灌溉用水、蒸發(fā)量等因素。

②基坑涌水量計(jì)算，根據(jù)設(shè)計(jì)方案，本工程截潛方案為地下連續(xù)墻，基坑主要為上部導(dǎo)槽開挖及其他臨時(shí)工程所用，假設(shè)主河槽處基坑長60m，寬5m，深3m。根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）附錄E潛水完整井的計(jì)算公式：

式中，K—滲透系數(shù)（m/d），取7.0×10-2cm/s（合60.5m/d）；

H0—潛水含水層厚度（m），取7m；

S0—基坑水位降深（m），假設(shè)水位降至坑底0.5m，即埋深3.5m處，地下水位埋深取1.3m，則S0為3.5-1.3=2.2m；

R—降水影響半徑（m），取河寬130m；

r0—基坑等效半徑（m），取30m。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果為2948m3/d。

因此，在基坑內(nèi)作業(yè)時(shí)，為保證干場作業(yè)，每約4000m2的河底面積涌水量約為2948 m3/d。建議采用坑底開挖排水溝強(qiáng)排與集水井相結(jié)合的降排水方式，并請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)方案確定集水井的數(shù)量及水泵型號(hào)，確保施工中基坑涌水得到有效、及時(shí)排放。

4.2 基巖地質(zhì)特性評(píng)價(jià)

壩基下伏片麻巖，勘察揭露強(qiáng)、弱兩種風(fēng)化狀態(tài)。

強(qiáng)風(fēng)化片麻巖巖體較破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育，承載力建議值800kPa，巖體與混凝土接觸面抗剪斷強(qiáng)度建議值：f'=0.70、c'=0.35MPa，巖體的抗剪斷強(qiáng)度建議值：f'=0.60、c'=0.35MPa，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)偏低。

弱風(fēng)化片麻巖巖體較完整，承載力建議值1200kPa，巖體與混凝土接觸面的抗剪斷強(qiáng)度f'=0.95、c'=0.80MPa，巖體的抗剪斷強(qiáng)度f'=1.0、c'=0.90MPa，抗剪切強(qiáng)度指標(biāo)較高。

4.3 壩基滲漏分析及評(píng)價(jià)

勘探過程中，壩址區(qū)未揭露大的斷裂、破碎帶等地質(zhì)構(gòu)造，也未發(fā)現(xiàn)軟弱夾層，巖體中普遍存在節(jié)理，產(chǎn)狀不穩(wěn)定，節(jié)理貫通性較差，推斷壩基巖層存在強(qiáng)滲漏情況的可能性不大。

4.4 左右壩肩繞滲分析及評(píng)價(jià)

左右壩肩均為巖體，表層強(qiáng)風(fēng)化層厚2～3m，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，巖體較為破碎，透水性較強(qiáng)，存在壩肩繞滲問題，建議進(jìn)行防滲處理；弱風(fēng)化巖體結(jié)合鉆孔巖芯及壓水試驗(yàn)成果，推測透水率小于3Lu，可視為相對(duì)隔水層。

5 結(jié) 語

截潛流工程建成后，能有效地解決農(nóng)田灌溉問題；截潛壩頂高程與河底平齊，不抬高河床，使得洪水能夠安全下泄；與其他壩型相比，減少了水面蒸發(fā)損失，水的利用率能得到很大提高。

參考文獻(xiàn)：

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