羅布泊鉀鹽擴(kuò)能改造供水項(xiàng)目區(qū)工程地質(zhì)條件分析

侯謙儒，王 慶

(新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830091)

1 研究區(qū)工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

羅布泊鉀鹽年產(chǎn)120萬(wàn) t鉀肥擴(kuò)能改造供水項(xiàng)目位于位于新疆維吾爾自治區(qū)巴音郭楞蒙古自治州若羌縣境內(nèi)，距若羌縣城約80 km，東距最近的米蘭鎮(zhèn)(農(nóng)十二師36團(tuán))14 km, 從大的地貌特征上可分為南北兩個(gè)地貌單元，以米蘭河出山口為界，以北為山前沖積傾斜平原，以南為中、低山區(qū)。總體地勢(shì)是西南高東北低，山谷段河谷成U型，河流出山后，為廣闊的沖洪積傾斜平原。

1.2 地層

通過(guò)研究區(qū)勘探孔揭露，該區(qū)地基土在豎向上分層如下：

(1)中粗砂：主要分布于3+450 m～10+800 m段地表，該段小型洪水沖溝內(nèi)覆蓋厚度相對(duì)較大，由風(fēng)積形成，多以透鏡體為主。該層厚度0.5～1.6 m不等，灰黃色-灰色，結(jié)構(gòu)松散干燥，礦物成分以石英、長(zhǎng)石、云母為主。

(2)圓礫：在輸水管道沿線12+366.6 m～26+102.7 m段鉆孔均及部分探井均有揭露，未揭穿，揭露圓礫層厚度約0.86～13 m，由北至南圓礫層厚度逐漸變小，至BK19+000段，地表覆蓋地層為圓礫層?；尹S色-青灰色，中密-密實(shí)，稍濕，圓礫母巖成分為砂巖、石英巖、灰?guī)r，磨圓度較好、多呈次圓狀、圓棱狀，骨架顆粒間由細(xì)砂、粉土等充填。

(3)卵石：主要分布于管線8+250 m-17+666.6 m段探井及鉆孔內(nèi)均有揭露，部分探井有揭穿，該層揭穿厚度0.86～7.48 m不等?；尹S色-青灰色、青灰色，卵石母巖成分為砂巖、石英巖、灰?guī)r，磨圓度較好、多呈次圓狀、圓棱狀，骨架顆粒間由細(xì)砂、礫石、粉土等充填。

(4)漂石：在管線0+625 m-7+525 m段鉆孔及部分探井均有揭露，部分地段未揭穿，揭露漂石層厚度2.52～8.28 m，由北至南漂石層厚度逐漸變大?；尹S色-青灰色，結(jié)構(gòu)密實(shí)，稍濕，圓礫母巖成分為砂巖、石英巖、灰?guī)r，磨圓度較好、多呈次圓狀、圓棱狀，骨架顆粒間由細(xì)砂、卵石、礫石、粉土等充填。

(5)碎石：分布于0+000 m-3+450 m米蘭河出山谷地段，該層厚度7.36～8.43 m。顏色以青灰色為主、磨圓度較差、多呈次棱角狀，顆粒級(jí)配良好，顆粒間粗砂、角礫充填。

(6)角礫：分布于輸水管道0+750 m-5+450 m段上部及部分洪水沖溝內(nèi)零星分布，該層厚度0.80～10.00 m?；尹S色-青灰色、青灰色，角礫母巖成分為砂巖、石英巖、灰?guī)r，磨圓度較差、多呈次棱角狀，中密，稍濕，骨架顆粒間由細(xì)砂、粉土等充填。

2 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)位于米蘭河出山口及下游沖、洪積傾斜平原，場(chǎng)地內(nèi)地下水類型為第四系松散巖類孔隙水，地下水主要接受大氣降水、暴雨洪流、冰雪融水入滲補(bǔ)給，排泄方式主要為向下游側(cè)向徑流、米西水源地地段以人工開(kāi)采排泄。地下水(鉆孔ZK1)水化學(xué)類型為SO4· Cl-Na· Ca·Mg型水，pH值為7.67，溶解性總固體為769.8 mg/L。陽(yáng)離子總量為244.8 mg/L，其中K+為11.9 mg/L，Na+為121.7 mg/L，Ca2+為72.1 mg/L，Mg2+為38.9 mg/L。陰離子總量為476.2 mg/L，其中Cl-為158.1 mg/L，SO42-為274.7 mg/L，HCO3-為146.4 mg/L。

3 研究區(qū)地下水及地基土腐蝕性評(píng)價(jià)

3.1 地下水的腐蝕性評(píng)價(jià)

研究區(qū)米蘭河河水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕。在勘察范圍內(nèi)，米蘭河山谷靠近河谷段揭露的地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕。建議輸水管道設(shè)計(jì)與施工時(shí)，應(yīng)按《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50046-2008)的規(guī)定采取防護(hù)措施。

3.2 地基土腐蝕性評(píng)價(jià)

通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明，研究區(qū)地基土的腐蝕性差異不大，但因水位埋深變化和地貌單元不同等因素影響在垂向上略有不同。大致可分三段評(píng)價(jià)：

1)K0+000-K3+675m場(chǎng)地地基土9.0 m以內(nèi)土層對(duì)混凝土有中—強(qiáng)腐蝕性，9.0 m以下為弱—微腐蝕性；對(duì)混凝土中鋼筋有中腐蝕性；土層對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有中腐蝕性。

2)K3+675- K14+616.5m場(chǎng)地地基土1.0 m以內(nèi)土層對(duì)混凝土有中—強(qiáng)腐蝕性，1.0 m以下為弱—微腐蝕性；對(duì)混凝土中鋼筋有中腐蝕性；3 m以上土層對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有中腐蝕性，3 m以下土層對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有微腐蝕性。

3)K14+616.5- K26+102.7m場(chǎng)地地基土2.0 m以內(nèi)土層對(duì)混凝土有中—強(qiáng)腐蝕性，2.0 m以下土層為弱—微腐蝕性；對(duì)混凝土中鋼筋有中腐蝕性；-2.0 m以下土層對(duì)鋼結(jié)構(gòu)微腐蝕性。

4 項(xiàng)目區(qū)地基土溶陷性評(píng)價(jià)

研究區(qū)場(chǎng)地為鹽漬土場(chǎng)地，按規(guī)范要求需進(jìn)行深陷性判定，本次勘察主要通過(guò)浸水載荷試驗(yàn)判定場(chǎng)地地基土的溶陷性，結(jié)合擬建建筑的基礎(chǔ)埋深情況在場(chǎng)區(qū)內(nèi)共布設(shè)了2組浸水載荷試驗(yàn)(-2 m和-4 m)。各試驗(yàn)點(diǎn)的成果如下：

K25+517m試驗(yàn)點(diǎn)：ZH-1 附加沉降為1.81 mm，累計(jì)沉降量為2.52 mm，濕陷系數(shù)δs為0.003 2；

K14+641.5 m試驗(yàn)點(diǎn)：ZH-3附加沉降量為3.02 mm，累計(jì)沉降量為4.61 mm，濕陷系數(shù)δs為0.005 4。

試驗(yàn)完成后挖開(kāi)表明，浸水點(diǎn)滲透深度均大于1.2 m。

溶陷系數(shù)的計(jì)算公式如下：

δ=ΔS/h

式中：ΔS為鹽漬土層浸水后的溶陷量(cm)；h為承壓板下鹽漬土的浸濕深度(cm)；

地基溶陷量的計(jì)算和溶陷等級(jí)的確定計(jì)算公式如下：

式中：δsi為第i層土的溶陷系數(shù)；hi為第i層土的厚度(cm)；

將2組浸水載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)按上述公式進(jìn)行計(jì)算后，按《工程地質(zhì)手冊(cè)(第四版)》相關(guān)鹽漬土溶陷性的判定標(biāo)準(zhǔn)，本場(chǎng)地地基土在擬建建筑基底以下為非溶陷性土。

5 穩(wěn)定性及適宜性評(píng)價(jià)

5.1 場(chǎng)地均勻性評(píng)價(jià)

研究區(qū)地基土總體以砂卵礫石地層為主，巖性從上到下分別為：漂石、角礫、碎石、卵石、圓礫和礫砂，局部地段分布有薄層粗砂透鏡體。在水平上，從南向北，由山前河谷至沖洪積礫質(zhì)平原扇緣區(qū)，第四紀(jì)沉積物由粗變細(xì)，地層分布相對(duì)較為穩(wěn)定，據(jù)此判定，場(chǎng)地地基土為均勻性地基土。

5.2 場(chǎng)地類別及場(chǎng)地土類型

研究區(qū)地層的動(dòng)剪切模量介于27～1 204 MPa，動(dòng)彈性模量介于73～3 199 MPa，等效剪切波速為284～326 m/s，動(dòng)泊松比(νd)0.305～0.386 vd。依據(jù)場(chǎng)地地層視電阻率測(cè)試成果分析，整個(gè)測(cè)區(qū)由南至北，第四系巖性的變化較小，巖層分布相對(duì)穩(wěn)定，由地層變化產(chǎn)生的地電異常相對(duì)較小。

設(shè)計(jì)地震分組為第二組，Ⅱ類場(chǎng)地設(shè)計(jì)特征周期為0.40 s。按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》表4.1.6，土層剪切波速范圍為250～500 m/s， 依據(jù)本次孔內(nèi)波速測(cè)試和并結(jié)合若羌當(dāng)?shù)氐貐^(qū)經(jīng)驗(yàn)綜合判定：場(chǎng)地覆蓋層厚度大于50 m，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，場(chǎng)地土類型為中硬土。

5.3 場(chǎng)地適宜性評(píng)價(jià)

據(jù)場(chǎng)區(qū)探坑、鉆孔揭露的地層情況、鉆孔重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)及室內(nèi)試驗(yàn)資料，可綜合判定場(chǎng)區(qū)為中硬場(chǎng)地，場(chǎng)地類別為Ⅱ類。

由區(qū)域地質(zhì)概況和《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306—2001)可知：0+000～3+386.2 m位于地震基本烈度Ⅶ度區(qū)，地震動(dòng)峰值加速度為0.1g；3+386.2 m～26+021 m位于地震基本烈度Ⅵ度區(qū)，地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g。

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及現(xiàn)場(chǎng)勘察，管線基礎(chǔ)均在地下水位以上，管線地基土為碎石土和砂卵礫石，不存在飽和粉土和砂土，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011—2001有關(guān)規(guī)定判定，上述場(chǎng)地不存在地震液化。綜合評(píng)價(jià)場(chǎng)地為一般性的天然地基場(chǎng)地，較適宜工程建設(shè)。

6 結(jié)語(yǔ)

研究區(qū)地層巖性以砂卵礫石為主，據(jù)重型動(dòng)彈資料、載荷試驗(yàn)結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定地基土承載力特征值：漂石地基承載力特征值[fak]=500 kPa，碎石地基承載力特征值[fak]=400 kPa，卵石地基承載力特征值[fak]=400 kPa，卵石地基承載力特征值[fak]=400 kPa，圓礫地基承載力特征值[fak]=400 kPa。據(jù)擬建場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件分析，本場(chǎng)地屬穩(wěn)定場(chǎng)地，區(qū)內(nèi)地基建議選擇天然地基，基礎(chǔ)形式建議采用砂墊層基礎(chǔ)。

(1)米蘭河出山口沖洪積平原區(qū)場(chǎng)地地層主要由卵石、圓礫、礫砂、碎石、角礫組成，地層厚度變化小。

(2)研究區(qū)覆蓋層厚度>50 m，等效剪切波速284～326 m/s，場(chǎng)地土類型為中硬土，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，場(chǎng)區(qū)內(nèi)地勢(shì)相對(duì)平坦開(kāi)闊，通過(guò)地層揭露判定為抗震有利地段，適宜作為建設(shè)用地。

(3)研究區(qū)地基土為均勻性地基土，場(chǎng)區(qū)內(nèi)不存在墓穴、洞體等隱伏的不良地質(zhì)災(zāi)害體。

(4)場(chǎng)地大部分地段地基土對(duì)混凝土有強(qiáng)腐蝕作用，對(duì)混凝土中的鋼筋有中等腐蝕作用，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有中腐蝕作用。場(chǎng)地內(nèi)地基土為強(qiáng)—中鹽漬土，鹽漬土類型為亞硫酸—硫酸鹽漬土，但地基土不具有鹽脹性、溶陷性。

(5)研究區(qū)屬穩(wěn)定場(chǎng)地，地基可選擇天然地基，基礎(chǔ)形式可采用砂墊層基礎(chǔ)。

[1]工程地質(zhì)手冊(cè)(第四版).建筑書店.2007.4.

[2]巖土工程勘察設(shè)計(jì)手冊(cè).中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2003.7.

[3]巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)GB50021-2001.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2009.

[4]侯謙儒，敬廣秀，張?zhí)炝x，等. 國(guó)投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司120萬(wàn)噸/年鉀肥項(xiàng)目擴(kuò)能改造工程外部供水?dāng)U建主項(xiàng)工程輸水管道1號(hào)線巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告. 新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì).2014.