北掌調(diào)蓄水庫溢洪道工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

高永亮

（山西省水利建筑工程局，山西 太原030006）

北掌調(diào)蓄水庫溢洪道工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

高永亮

（山西省水利建筑工程局，山西 太原030006）

介紹了北掌調(diào)蓄水庫工程概況，通過對(duì)溢洪道工程地質(zhì)勘探，得出物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，并分段對(duì)其作出合理評(píng)價(jià)。針對(duì)溢洪道存在的黃土濕陷性和邊坡開挖穩(wěn)定問題分段提出處理措施，可為以后類似工程設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。

溢洪道；地質(zhì)評(píng)價(jià)；北掌調(diào)蓄水庫

1 工程概況

北掌調(diào)蓄水庫位于汾西縣對(duì)竹鎮(zhèn)北掌村西約1.5 km的對(duì)竹河一支溝內(nèi)，壩址距汾西縣約20.0 km，工程區(qū)有縣道澗對(duì)公路通過，對(duì)外交通便利。擬建的北掌調(diào)蓄水庫為中部引黃工程配套工程，位于交汾靈支線末端汾西縣境內(nèi)，主要為汾西縣工業(yè)園區(qū)、城市用水及部分農(nóng)業(yè)灌區(qū)供水。總庫容465.4萬m3，擬建壩型為均質(zhì)土壩，壩頂高程973.5m，最大壩高46m，正常蓄水位971.5m。工程屬?。ㄒ唬┬退畮?，工程等別為Ⅳ等，均質(zhì)土壩、溢洪道及導(dǎo)流泄洪洞等主要建筑物為4級(jí)，次要建筑物及臨時(shí)建筑物為5級(jí)。

2 工程地質(zhì)條件

溢洪道布置于溝谷左岸山坡，斜穿山梁布置，全長(zhǎng)約213m，山坡自然坡度10°～30°，現(xiàn)多為耕地，呈階梯狀。沿線地面高程937～990m。溢洪道進(jìn)口前現(xiàn)為一小型沖溝，溝底高程958～962m，筑壩時(shí)擬將沖溝填筑，并將沖溝右岸山梁削坡至高程971.5m，作為溢洪道前引渠段。

溢洪道沿線地層為第四系上更新洪積物，巖性為淡黃色、灰白色低液限粉土、低液限黏土，偶含鈣質(zhì)結(jié)核，厚5～12m。其天然含水率7.4%～15.5%，平均值9.5%，天然密度1.41～1.59 g/cm3，平均值1.46 g/cm3，干密度1.30～1.45 g/cm3，平均值1.33 g/cm3，孔隙比0.866～1.079，平均值1.032，塑性指數(shù)8.4～12.0，平均值10.6，壓縮系數(shù)0.12～0.88MPa-1，平均值0.38MPa-1，具中等—高壓縮性，垂直滲透系數(shù)1.10×10-4cm/s，水平滲透系數(shù)3.05×10-4cm/s，具中等透水性，黏粒含量9.3%～19.1%，平均值16.1%?？旒艨辜魪?qiáng)度凝聚力36.4～39.1 kPa，平均值37.8 kPa，內(nèi)摩擦角20.5°～ 21.0°，平均值20.8°。濕陷系數(shù)0.018～0.098，濕陷性輕微—強(qiáng)烈。鉆孔標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)統(tǒng)計(jì)11～13擊。

其下為第四系中更新統(tǒng)沖積微紅色、鮮紅色低液限黏土夾鈣質(zhì)結(jié)核層，厚10～40m。其天然含水率7.4%～22.6%，平均值7.4%，天然密度1.46～1.95 g/cm3，平均值1.71 g/cm3，干密度1.34～1.66 g/cm3，平均值1.50 g/cm3，孔隙比0.627～1.016，平均值0.810，塑性指數(shù)8.1～15.2，平均值11.1，壓縮系數(shù)0.06～0.49MPa-1，平均值0.15MPa-1，具低—中等壓縮性，垂直滲透系數(shù)7.4×10-5～6.03×10-4cm/s，平均值2.35×10-4cm/s，水平滲透系數(shù)2.6×10-5～3.15×10-4cm/s，平均值1.53×10-4cm/s，具弱—中等透水性，黏粒含量9.3%～31.1%，平均值17.5%?？旒艨辜魪?qiáng)度凝聚力17.8～31.1 kPa，平均值25.0 kPa，小值平均值22.3 kPa，內(nèi)摩擦角20.0°～24.0°，平均值22.5°，小值平均值21.5°。濕陷系數(shù)0.001～0.084，部分具濕陷性。鉆孔標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)統(tǒng)計(jì)11～26擊。

溢洪道出口消力池處沖溝口局部有基巖出露，基巖為石炭系太原組中段灰?guī)r、頁巖夾煤層。灰?guī)r干密度2.65 g/cm3，飽和抗壓強(qiáng)度61.9 MPa，軟化系數(shù)0.82，泊松比0.28，飽和變形模量6.0×104MPa，飽和抗剪斷凝聚力5.05MPa，內(nèi)摩擦角45.2°；頁巖干密度1.65 g/cm3，飽和抗壓強(qiáng)度0.3MPa，軟化系數(shù)0.17。

3 工程地質(zhì)問題

3.1 黃土濕陷性問題

溢洪道位于壩址左岸山坡，地層巖性為第四系中更新統(tǒng)洪積物低液限黏土、上更新統(tǒng)洪積物低液限黏（粉）土。溢洪道基礎(chǔ)埋深約10.5m，根據(jù)豎井土工試驗(yàn)資料及濕陷性判別，地基土具濕陷性，為自重濕陷性場(chǎng)地，地基濕陷等級(jí)為Ⅲ級(jí)（嚴(yán)重），濕陷下限939.2～958.1m。建議對(duì)溢洪道地基土進(jìn)行強(qiáng)夯或灰土墊層處理。

3.2 邊坡開挖穩(wěn)定問題

溢洪道開挖高度3.5～8.0m，最大高度達(dá)12m，局部存在邊坡穩(wěn)定問題。建議永久開挖坡度1∶1。邊坡較高地段開挖時(shí)須設(shè)馬道，每級(jí)坡高5～10m。溢洪道基礎(chǔ)和邊墻巖性均為低液限黏土，抗沖刷能力弱，建議進(jìn)行防護(hù)及防沖刷處理。

4 溢洪道分段工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

4.1 引渠段

樁號(hào)0-029—0+000段為引渠段。該段位于壩址左岸山坡。引渠段左右邊墻屬土質(zhì)邊坡，邊坡最高為6m。引渠地基系第四系中更新統(tǒng)沖積微紅色、鮮紅色低液限黏土，地基承載力建議值80 kPa。建議永久開挖邊坡1∶1，低液限黏土抗沖刷性差，邊坡應(yīng)做必要的防護(hù)措施。地基土具濕陷性，為自重濕陷性場(chǎng)地，地基濕陷等級(jí)為Ⅲ級(jí)（嚴(yán)重），建議對(duì)地基土進(jìn)行強(qiáng)夯或灰土墊層處理。

4.2 控制閘室段

樁號(hào)0+000—0+010段為控制閘室段。閘室地基為第四系中更新統(tǒng)沖積微紅色、鮮紅色低液限黏土，地基土具濕陷性，為自重濕陷性場(chǎng)地，地基濕陷等級(jí)為Ⅲ級(jí)（嚴(yán)重），建議采取素土擠密樁進(jìn)行處理。地基承載力建議值80 kPa，建議永久開挖邊坡1∶1。

4.3 泄槽段

樁號(hào)0+010—0+180段為泄槽段。渠道地基為第四系中更新統(tǒng)沖積微紅色、鮮紅色低液限黏土，地基土具濕陷性，為自重濕陷性場(chǎng)地，地基濕陷等級(jí)為Ⅲ級(jí)（嚴(yán)重），建議進(jìn)行夯實(shí)或灰土墊層處理。地基承載力建議值80 kPa，建議永久開挖邊坡1∶1。該段邊坡局部高度達(dá)12m，建議開挖時(shí)設(shè)馬道，每級(jí)坡高5～10m。低液限黏土抗沖刷性差，邊坡應(yīng)做必要的防護(hù)措施。

4.4 挑流消能段

樁號(hào)0+180—0+188段為挑流消能段。該段表層為第四系中更新統(tǒng)沖積微紅色、鮮紅色低液限黏土，下伏基巖為太原組上段灰黑色、黑色頁巖、砂質(zhì)頁巖。挑流消能段基礎(chǔ)置于基巖上，地基承載力建議值500 kPa，建議永久開挖邊坡低液限黏土1∶1。

5 結(jié)論

溢洪道位于左岸，緊鄰大壩布置，主要存在黃土濕陷及邊坡開挖穩(wěn)定問題，為自重濕陷性場(chǎng)地，地基濕陷等級(jí)為Ⅲ級(jí)（嚴(yán)重），引渠及泄槽段建議采取灰土墊層或強(qiáng)夯處理，閘室段地基采取樁基處理。低液限黏土抗沖刷性差，建議引渠及泄槽段涉水段邊墻（坡）及渠（槽）底進(jìn)行擋護(hù)處理。

P642［

］C［

］1004-7042（2016）08-0040-02

高永亮（1982-），男，2008年畢業(yè)于太原理工大學(xué)工程管理專業(yè)，助理工程師。

2016-06-12；

2016-07-18