赤峰市錫泊河美林鎮(zhèn)堤防工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

摘 要：通過對(duì)赤峰市錫泊河美林鎮(zhèn)堤防工程的工程地質(zhì)進(jìn)行勘察和試驗(yàn)分析，查明了工程地質(zhì)條件和存在的主要地質(zhì)問題，為工程設(shè)計(jì)和施工建設(shè)提供了重要的工程資料。

關(guān)鍵詞：堤防工程；工程地質(zhì)條件；錫泊河；赤峰市

1 工程概況

錫泊河美林鎮(zhèn)防洪工程從錫泊河喀喇沁旗美林鎮(zhèn)按旺業(yè)線橋處開始至錫泊河喀喇沁旗美林鎮(zhèn)新建橋處。治理段河道長(zhǎng)1.227km，新建防洪堤總長(zhǎng)2.567km，其中左岸防洪堤堤線長(zhǎng)1.230km，右岸防洪堤堤線長(zhǎng)1.337km。文章主要通過地質(zhì)勘察和試驗(yàn)分析，查明各堤防段地形地貌，地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良物理地質(zhì)現(xiàn)象的分布及工程地質(zhì)特性。

2 地質(zhì)概況

工程區(qū)地貌按成因類型分為剝蝕侵蝕地形、剝蝕堆積地形和堆積地形三個(gè)區(qū)。區(qū)域出露的地層主要為上寒武統(tǒng)（ε3）、侏羅系（J3）及第三系（N）。第四紀(jì)堆積物主要分布于山間谷地及河谷平原，粉細(xì)砂、粉土及砂礫卵石組成，主要為上更新統(tǒng)（Q3）、全新統(tǒng)（Q4）。區(qū)內(nèi)侵入巖，主要為華力西期和燕山期花崗巖，個(gè)別地段也有閃長(zhǎng)巖類和各種脈巖類。

區(qū)域地震基本烈度為7度，地震動(dòng)峰值加速度為0.15g。工程區(qū)地下水類型為松散堆積層孔隙潛水，含水層巖性為卵石層，河床地下水位約0.9m，地表水及地下水水化學(xué)類型為HCO3-Ca型水，河水與地下水對(duì)混凝土無腐蝕性[1]。

3 堤防工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

勘察共布置鉆孔10個(gè)，孔深為8-11m，其中孔深8m的3個(gè)，孔深10m的6個(gè)，孔深11m的1個(gè)，其中左岸堤防鉆孔為4個(gè)，右岸堤防鉆孔為5個(gè)，河床鉆孔為1個(gè)。

3.1 堤防現(xiàn)狀

現(xiàn)狀堤防位于錫伯河河谷沖積平原，巖性為卵石混合土，雜色，密實(shí)，卵石磨圓度較好，粒徑范圍集中在60mm-200mm，約占25%，個(gè)別最大粒徑可達(dá)300mm，粗砂、圓礫充填，卵石成份多為凝灰?guī)r、花崗巖、玄武巖等，屬于第四紀(jì)人工填土?，F(xiàn)狀堤防平均堤高3m，堤寬2-4m，內(nèi)側(cè)堤坡1：075～1：1，外側(cè)堤坡1：0.5，根據(jù)原位密度試驗(yàn)結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)，堤防天然密度2.22g/cm3，平均含水率3.0%，平均干密度2.16g/cm3?，F(xiàn)狀堤防碾壓密實(shí)，質(zhì)量滿足規(guī)范要求。

3.2 堤基工程地質(zhì)條件

3.2.1 地形地貌。左右岸堤防堤基位于錫伯河河谷沖積層上，地貌類型屬于河谷沖積平原，地形從上游至下游過渡平緩，地面高程范圍965.3-980.8m，河道比降約1：135，河槽寬30-50m。

3.2.2 地層巖性。根據(jù)鉆孔揭露，該段地層較為簡(jiǎn)單，為第四紀(jì)全新統(tǒng)人工堆積層（Q4s）和第四紀(jì)全新統(tǒng)沖積層（Q4al）。

填筑土（Q4s）：巖性為卵石混合土，位于地層上部，層厚3.0-3.8m。

卵石混合土（Q4al）：雜色，中密-密實(shí)，卵石磨圓度較好，粒徑范圍集中在60mm-200mm，約占25%，個(gè)別最大粒徑可達(dá)500mm，粗砂、圓礫充填，卵石成份多為凝灰?guī)r、花崗巖、玄武巖等，該層分布連續(xù)，主要分布在地基上部，層厚2.2-4.3m，局部鉆孔未揭穿該層（zk3）。重型圓錐動(dòng)力觸探修正錘擊數(shù)（N63.5）為14.2～22.1（擊/10cm），平均值N63.5=19.02（擊/10cm）。

圓礫（Q4al）：雜色，中密，礫石磨圓度較好，礫石成份多為凝灰?guī)r、花崗巖、玄武巖等，粒徑范圍集中在2mm-20mm，約占60%，個(gè)別最大粒徑可達(dá)50mm，該層分布連續(xù)，層頂埋深5.8-7.8m，鉆孔未揭穿該層。重型圓錐動(dòng)力觸探修正錘擊數(shù)（N63.5）為7.8～15.2（擊/10cm），平均值N63.5=13.61（擊/10cm）。

3.2.3 主要巖土物理力學(xué)性質(zhì)

根據(jù)原位密度試驗(yàn)，結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)，卵石混合土建議值：濕密度2.22g/cm3，天然含水量3.0%，孔隙率17.7%，干密度2.16g/cm3，內(nèi)摩擦角40°，滲透系數(shù)5.5×10-2cm/s。圓礫建議值：濕密度2.03g/cm3，干密度1.88g/cm3，滲透系數(shù)3.7×10-2cm/s，內(nèi)摩擦角36°，孔隙率22.2%。

3.2.4 堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類

防洪堤堤基地層是由卵石混合土和圓礫組成，工程地質(zhì)條件分類為C類，其主要工程地質(zhì)問題是滲漏及滲透變形。

3.2.5 工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

（1）堤基承載力評(píng)價(jià)。承載力特征值：卵石混合土層建議取500kPa；圓礫層建議取400kPa。（2）地層滲漏。由于卵石混合土及圓礫為強(qiáng)透水層，堤基存在滲漏問題，因此設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)行洪時(shí)段，確定其防滲形式。（3）滲透穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。卵石混合土的不均勻系數(shù)大于5，土的滲透變型類型為管涌，土粒比重取為2.62，孔隙率取為17.7%，經(jīng)計(jì)算卵石混合土的臨界水力比降為0.347，堤防級(jí)別為4級(jí)，安全系數(shù)取1.5，則卵石混合土層允許水力比降值為0.23。圓礫的不均勻系數(shù)大于5，土的滲透變型類型為管涌，土粒比重2.62，孔隙率取為22.2%，經(jīng)計(jì)算圓礫的臨界水力比降為0.407，堤防級(jí)別為4級(jí)，安全系數(shù)取1.5，則圓礫允許水力比降值為0.27。（4）允許不沖刷流速。當(dāng)水流平均深度為0.40m時(shí)，卵石混合土允許平均流速為1.5m/s，圓礫層允許平均流速為0.80m/s；當(dāng)水流平均深度為1.0m時(shí)，卵石混合土允許平均流速為1.85m/s，圓礫層允許平均流速為0.85m/s；當(dāng)水流平均深度為2.0m時(shí)，卵石混合土允許平均流速為2.1m/s，圓礫層允許平均流速為1.00m/s。（5）堤基凍脹性評(píng)價(jià)。工作區(qū)歷年最大凍土深度1.82m。地下水埋深1.5m左右，巨粒土、含巨粒土，可不考慮凍脹，所以卵石混合土、圓礫層可不考慮發(fā)生凍脹性破壞。（6）地震液化性評(píng)價(jià)。區(qū)域地震基本烈度為7度，地震動(dòng)峰值加速度為0.15g。堤基為不液化土層。（7）基坑開挖邊坡及施工排水。開挖深度小于5m，建議卵石混合土、圓礫開挖坡率為1：0.75，開挖深度5-10m，建議卵石混合土、圓礫開挖坡率為1：1。由于地層中揭露地下水位，考慮地下水滲透作用，坡率應(yīng)適當(dāng)放緩，地下水埋深0.9-4.8m，施工時(shí)應(yīng)考慮排水問題，建議采用集水明排方法。

3.3 堤岸工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

3.3.1 地形地貌。堤岸位于錫伯河河河谷沖積層上，為河流沖積地貌，由于受水流長(zhǎng)年沖刷，堤岸坡度一般小于30°，地面高程由上游向下游逐漸變化，絕對(duì)高程分布在965-980m之間。

3.3.2 地層巖性。根據(jù)鉆孔揭露，堤岸地層較為簡(jiǎn)單，為全新統(tǒng)沖積層（Q4al）。卵石混合土其特性同堤基工程。

3.3.3 主要巖土物理力學(xué)性質(zhì)：同堤基工程。

3.3.4 工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

（1）滲透穩(wěn)定性評(píng)價(jià)：卵石混合土層允許水力比降值建議為0.23。（2）岸坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)：堤岸土體由卵石混合土組成，在汛期，堤岸土體飽水，抗剪強(qiáng)度降低，不利于堤岸穩(wěn)定，水流的頂流沖刷和側(cè)蝕作用對(duì)岸坡穩(wěn)定不利，建議對(duì)堤岸進(jìn)行防護(hù)。

4 結(jié)束語

通過野外鉆探、野外試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)等工作，綜合分析研究表明：工程區(qū)域主要構(gòu)造形跡有北東向構(gòu)造，新華夏系構(gòu)造等，地表水對(duì)混凝土均為無腐蝕性。地震烈度為7度，地震動(dòng)峰值加速度為0.15g，堤基地層為不液化土層?，F(xiàn)狀堤防碾壓密實(shí)，質(zhì)量滿足規(guī)范要求。堤基地基巖性為卵石混合土和圓礫組成，為強(qiáng)透水性巖層，堤基存在滲漏問題，需全面考慮防滲措施。由于地層中揭露地下水位，考慮地下水滲透作用，坡率應(yīng)適當(dāng)放緩。堤岸的地層巖性為卵石混合土，抗沖刷能力較好，水流的迎流頂沖和側(cè)蝕作用會(huì)對(duì)堤岸土體造成沖刷，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的防護(hù)處理。卵石混合土和圓礫為不凍脹性土，可不考慮發(fā)生凍脹性破壞。

參考文獻(xiàn)

[1]王強(qiáng)社，任園園.安康市濱江大道堤防工程工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)[J].陜西地質(zhì)，2014（1）：77-81.

作者簡(jiǎn)介：申敬一，男，漢族，助理工程師，本科，主要從事水利工程勘察設(shè)計(jì)方面工作。

楊飛，女，漢族，工程師，研究生，主要從事水利工程勘察設(shè)計(jì)方面工作。