柳河治理工程地質(zhì)條件分析與評(píng)價(jià)

王新穎

(遼寧省錦州水文局，遼寧 錦州 121000)

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柳河治理工程地質(zhì)條件分析與評(píng)價(jià)

王新穎

(遼寧省錦州水文局，遼寧 錦州 121000)

文章通過對(duì)該段河道的工程地質(zhì)進(jìn)行了勘察，查明了場(chǎng)地和地基的穩(wěn)定性、地層結(jié)構(gòu)、持力層和下臥層的工程特性，確定了地基承載力。查明了堤岸、排涵建筑物基本地質(zhì)條件和主要的工程地質(zhì)問題，對(duì)堤岸抗滑穩(wěn)定等問題作出了評(píng)價(jià)；查明了地下水的埋藏條件，水位的變化規(guī)律；場(chǎng)地土的標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度等詳細(xì)數(shù)據(jù)。通過對(duì)該段工程地質(zhì)條件的分析可以得出了柳河甘井子至龍頭堡段工程地質(zhì)條件符合工程建設(shè)，工程建設(shè)在工程地質(zhì)方面切實(shí)可行。

河道治理；工程地質(zhì)條件；評(píng)價(jià)分析；柳河

1 工程概況

柳河為清原縣境內(nèi)季節(jié)性山溪型河流之一，洪水頻繁，災(zāi)害嚴(yán)重。河道上游比降較大，前殃水庫(kù)以上河道比降約15.7‰，下游河道比降較緩，約為1.56‰，且河道彎蜒曲折，洪水陡漲陡落，水流易對(duì)岸坡造成沖刷破壞?，F(xiàn)狀河道寬窄不一，河道內(nèi)部分過水建筑物年久失修，干流主槽游蕩，深泓線不明顯，兩側(cè)堤防矮小殘缺，基本沒有抵御洪水能力[1]。近年來，柳河的問題越來越突出：堤防標(biāo)準(zhǔn)偏低，工程不完整，水流湍急分散，已有險(xiǎn)工被洪水沖刷破壞嚴(yán)重，彎道頂沖處岸坡極不穩(wěn)定。同時(shí)，河道內(nèi)無序挖砂現(xiàn)象嚴(yán)重，致使已建堤防部分基礎(chǔ)沖刷淘蝕，現(xiàn)狀的柳河極易出險(xiǎn)，威脅保護(hù)區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。一旦出險(xiǎn)，經(jīng)濟(jì)損失巨大，后果嚴(yán)重[2]。柳河甘井子至龍頭堡段河道治理工程位于撫順市清原縣轄區(qū)內(nèi)，工程總長(zhǎng)度8.5km。本次勘察的起始樁號(hào)0+000位于龍頭堡村附近，終止樁號(hào)8+500位于甘井子村下游南山城西公路橋。

2 勘察布置與勘測(cè)方法

依據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地情況，本次勘察的主要手段以鉆探為主，輔以踏勘、收集工程區(qū)資料等方式[3]。在擬建工程區(qū)沿河道共布置探孔50個(gè)，其中圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)孔26個(gè)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)孔8個(gè)，鑒別孔8個(gè)；在擬建工程區(qū)開挖探坑6個(gè)，砂礫石取樣42組。鉆孔位置與空口高程由測(cè)量技術(shù)人員使用GPS測(cè)定。高程為1956年黃海高程系。現(xiàn)場(chǎng)采用SH-30型鉆機(jī)沖擊鉆進(jìn)成孔。開孔孔徑146 mm，終孔孔徑127 mm。

3 工程地質(zhì)條件分析

3.1 區(qū)域地質(zhì)概況

3.1.1 地形地貌

柳河流域的地勢(shì)是南高北低，流域現(xiàn)狀呈上寬下窄，流域內(nèi)群山環(huán)抱，植被良好，上游為山地，山勢(shì)陡峻險(xiǎn)要，下游相對(duì)平緩。區(qū)內(nèi)屬于遼東中低山區(qū)，河谷呈寬闊的不對(duì)稱“U”字型，河流曲折，兩岸山體較陡，植被較發(fā)育。按地貌成因及形態(tài)可分為中低山區(qū)，山麓斜坡堆積，河流侵蝕堆積地貌[4]。

中低山丘區(qū)：分布河谷兩側(cè)，多呈“U”字形，脊頂多為呈長(zhǎng)梁狀、尖頂狀，樹枝狀水系，植被較發(fā)育。

山麓斜坡堆積：呈不對(duì)稱帶狀分布于低山丘陵前部，為剝蝕堆積，呈緩坡臺(tái)地式向河谷傾斜，前緣與漫灘相接，后緣為近代堆積物，遠(yuǎn)處為低山丘陵地形。

河流侵蝕堆積：分布于河流兩岸，由河床與漫灘組成。

3.1.2 地質(zhì)構(gòu)造與地震

工程區(qū)位于中朝準(zhǔn)臺(tái)地(Ⅰ)膠遼臺(tái)隴，鐵嶺～靖宇臺(tái)拱，龍崗斷凸，渾南太古宙的地臺(tái)區(qū)。第四系以來，該區(qū)處于整體抬升時(shí)期，沒有較大地震發(fā)生，具有相對(duì)穩(wěn)定性。據(jù)2001年國(guó)家地震局編制的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB18306-2001)1/400萬《中國(guó)地震動(dòng)力參數(shù)區(qū)劃圖》，工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度<0.05g，相應(yīng)地震基本烈度小于Ⅵ度[5]。

3.2 工程區(qū)地質(zhì)條件

3.2.1 工程概況

本次勘察范圍為柳河甘井子村～龍頭堡段河道。為柳河河流沖洪積河漫灘及一級(jí)階地地貌?，F(xiàn)狀河道兩側(cè)為村鎮(zhèn)及耕地，場(chǎng)地地勢(shì)起伏，總體走勢(shì)南高北低，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量鉆孔處地表標(biāo)高為390.82～406.5.m，相對(duì)高差為15.68m。

3.2.2 工程區(qū)地層分布及土質(zhì)特征

勘察常去表層為人工回填的雜填土層，其下為河流沖積層位，下伏基巖為花崗混合巖。根據(jù)鉆探揭露，地層自上而下依次為：

①雜填土(Q4ml)：雜色，松散狀態(tài)，濕～飽和，主要由黏性土、砂土、碎石等組成。局部主要以黏性土為主，含砂，混少量碎石。層厚0.3～5m，層底標(biāo)高388.43～403.56m。該層在場(chǎng)地內(nèi)分布連續(xù)，所有鉆孔均揭露到該層。

②粉質(zhì)黏土(Q4al)：黃褐色，軟塑狀態(tài)，濕，團(tuán)聚結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，搖震反應(yīng)無，切面有光澤，干強(qiáng)度韌性中等，層厚2.2～2.5m，層底埋深2.9～3.4m，層底標(biāo)高390.64～397.61m。該層在場(chǎng)地內(nèi)分布不連續(xù)，僅少數(shù)鉆孔揭露到該層。

③粗砂(Q4al)：黃褐色，稍密狀態(tài)，濕～飽和，單粒結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，粒徑>0.5 mm的顆粒含量占全質(zhì)的50%以上，成分為長(zhǎng)英質(zhì)。揭露層厚0.4～3.6m，層頂埋深0.7～3.3m，層頂標(biāo)高388.43～399.23m。該層在場(chǎng)地內(nèi)分布不連續(xù)，部分鉆孔揭露到該層。

④圓礫(Q4al)：黃褐色，稍密狀態(tài)，礫石由花崗巖、脈巖等組成，磨圓稍好，呈亞圓形，粒徑>2 mm的顆粒含量占全質(zhì)的60%左右，最大粒徑約為60 mm，孔隙充填物為中粗砂。層厚1.4～4.8m，層底埋深2.8～7.7m，層底標(biāo)高387.72～399.30m。該層在場(chǎng)地內(nèi)分布連續(xù)，所有鉆孔均揭露到該層。

⑤1全風(fēng)化花崗混合巖(Ar)：黃褐色，全風(fēng)化，中粗粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石、云母等，風(fēng)化強(qiáng)烈，呈碎塊狀及砂礫狀，較易鉆進(jìn)。層厚0.3～0.6m，層底埋深3.2～8.0m，層底標(biāo)高387.22～398.76m，該層在場(chǎng)地內(nèi)分布連續(xù)，所有孔均揭露到該層。

⑤2強(qiáng)風(fēng)化花崗混合巖(Ar)：黃褐色，強(qiáng)風(fēng)化，中粗粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成為長(zhǎng)石、云母等，節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化強(qiáng)烈，呈碎塊狀，沖擊鉆進(jìn)困難。最大控制深度1.0m，層頂埋深3.2～8.0m，層底標(biāo)高387.22～398.76m。

3.3 工程區(qū)水文地質(zhì)條件

經(jīng)勘察，場(chǎng)區(qū)內(nèi)地下水主要賦存于第四系砂礫卵石層中，為第四系松散層孔隙潛水，水質(zhì)與河水水質(zhì)相同，水化學(xué)類型為HCO3·SO4—Ca·K+Na型，對(duì)混凝土無侵蝕性?？辈炱陂g鉆探揭露的地下水埋深變化在0.1～4.5m，穩(wěn)定水標(biāo)高389.82～403.86m。該區(qū)地下水來源主要為大氣降水及河水補(bǔ)給。地下水與地表水水力聯(lián)系密切，地下水水位隨河水漲跌而升降明顯。本地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)凍深1.5m，最大凍深1.69m。

4 工程區(qū)地質(zhì)評(píng)價(jià)

勘察區(qū)內(nèi)除河道兩岸表層雜填土層較發(fā)育外，其他部位原始地層保留較好，厚度、分布變化不大，具有連續(xù)性。根據(jù)本次勘察原位測(cè)試及試驗(yàn)結(jié)果分析：勘察區(qū)砂礫卵石層發(fā)育，為主要含水層，滲透穩(wěn)定性和沖刷能力良好，具有一定的密實(shí)穩(wěn)定性和承載力，砂土無液化現(xiàn)象[6]。

4.1 滲透穩(wěn)定分析

依據(jù)顆分結(jié)果，本場(chǎng)地主要地層為碎石土層，大部分土樣不均勻系數(shù)Cu<5，細(xì)顆粒含量25%≤P<35%，經(jīng)綜合比較分析后，判定場(chǎng)地土的滲透變性類型為過渡型。允許水力比降J允許按經(jīng)驗(yàn)值取值0.25。

4.2 沉降變性分析

工程區(qū)內(nèi)土層一般為中等～低壓縮性土，擬建工程對(duì)地基承載力要求不高，基本不存在沉陷問題。

4.3 堤基土液化判別

工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度<0.05g，相應(yīng)地震基本烈度小于Ⅵ度。根據(jù)勘察結(jié)果，場(chǎng)區(qū)主要分布有粗砂及圓礫層，依據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)程》(GB50487—2008)，性狀較好，不存在也化土[7]。

4.4 岸坡工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

根據(jù)擬整治河道現(xiàn)狀情況，柳河兩岸多為無堤段，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)坑探資料及工程地質(zhì)測(cè)繪成果，并綜合考慮水流條件、岸坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件、岸坡現(xiàn)狀和歷年的險(xiǎn)情等[8]，對(duì)岸坡穩(wěn)定性分為以下4類：

1)穩(wěn)定岸坡：岸坡土體抗沖刷能力強(qiáng)，無岸坡失穩(wěn)定跡象。

2)基本穩(wěn)定岸坡：岸坡土體抗沖刷能力較強(qiáng)，歷史上基本未發(fā)生岸坡失穩(wěn)事件。

3)穩(wěn)定性較差岸坡：組成岸坡土體抗沖刷能力較差，歷史上曾發(fā)生小規(guī)模岸坡失穩(wěn)事件。

4)穩(wěn)定性差岸坡：組成岸坡土體抗沖刷能力較差，歷史上曾發(fā)生岸坡失穩(wěn)事件，具嚴(yán)重危害性。

5)滲透變形：根據(jù)《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》的判別方法判定岸基：③層粗砂滲透變形為流土型，允許水力比降建議值分別為0.4、0.35。④層圓礫滲透變形為管涌型，允許水力比降建議值為0.55。

柳河左右岸偏灘較多，岸坡一般高出主河床1～4m左右，凹岸一側(cè)一般距離岸腳較近，最近的可達(dá)幾米，其受河水沖刷影響明顯。經(jīng)調(diào)查及附近鉆孔揭露，總體上柳河河兩岸岸坡地層巖性以粗砂、圓礫為主，地層層抗沖能力較差。若河水加劇對(duì)凹岸一側(cè)的沖刷，會(huì)縮短與岸坡腳的距離，并進(jìn)一步危害兩岸岸坡的安全[9]。本次勘察根據(jù)河道的走向、河水對(duì)兩岸的沖刷關(guān)系、河道距兩岸岸坡的距離等，初步統(tǒng)計(jì)出可能出現(xiàn)險(xiǎn)工的堤段。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，柳河險(xiǎn)工段共10處，總長(zhǎng)10848m。根據(jù)岸坡穩(wěn)定性分類原則，將柳河治理段岸坡工程地質(zhì)條件分類分為4類：穩(wěn)定岸坡、基本穩(wěn)定岸坡、穩(wěn)定性較差岸坡和穩(wěn)定性差岸坡。其中穩(wěn)定性較差岸坡和穩(wěn)定性差岸坡累計(jì)長(zhǎng)分別為5614m、5234m。

5 結(jié)論及建議

通過勘察查明了場(chǎng)區(qū)內(nèi)各巖土層的空間分布及其物理力學(xué)性質(zhì)，所取得的勘察資料可作為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工的依據(jù)。工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度<0.05g，相應(yīng)地震基本烈度小于Ⅵ度。場(chǎng)區(qū)內(nèi)地表水與地下水之間水力聯(lián)系密切，在筑堤時(shí)應(yīng)考慮二者補(bǔ)排關(guān)系和水位季節(jié)變化情況，地下水水化學(xué)類型為HCO3·SO4—Ca·K+Na型，對(duì)混凝土無侵蝕性。勘查區(qū)域內(nèi)未見有較大的斷裂構(gòu)造；場(chǎng)地揭露深度范圍內(nèi)未見有對(duì)工程安全有影響的不良地質(zhì)作用。依據(jù)勘察結(jié)果，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，綜合比較分析后，判定場(chǎng)地土滲透變性類型屬過渡型，允許水力比降按經(jīng)驗(yàn)值取值J允許=0.25?？辈靺^(qū)內(nèi)地層的上部原始地層保留少，下部地層多為原始地層，分布較均勻，滲透穩(wěn)定性和抗沖能力較好，根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建議采用③粗砂層、或④圓礫層、或⑤2強(qiáng)風(fēng)化花崗混合巖層作為擬建筑物的基礎(chǔ)持力層。坐落于砂土及碎石土上的基礎(chǔ)須做防滲處理，為防止沖刷，邊坡采用適當(dāng)防護(hù)措施。

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1007-7596(2016)08-0051-02

2016-06-27

胡安民(1967-)，男，江西高安人，工程師，研究方向?yàn)樗こ坦芾怼?/p>