荒地鎮(zhèn)防洪工程地質(zhì)條件分析與評(píng)價(jià)

萬(wàn)宏偉

（新疆永嘉工程咨詢有限公司，烏魯木齊830000）

1 項(xiàng)目概況

新疆葉爾羌河為我國(guó)最大的內(nèi)陸河塔里木河的源流之一。該河年徑流大，洪枯流量相差懸殊，洪峰流量大，1961 年實(shí)測(cè)洪峰流量6270m3/s，據(jù)調(diào)查歷史最大洪峰流量9140m3/s。

中下游平原地區(qū)現(xiàn)有的防洪工程設(shè)施簡(jiǎn)陋，抗洪能力低，防汛任務(wù)很重，每年都要投入大量人力物力進(jìn)行防洪，洪災(zāi)損失大。

荒地鎮(zhèn)防洪堤項(xiàng)目范圍為目前防洪工程十分緊迫的葉爾羌河干流的平原區(qū)河段，防洪區(qū)長(zhǎng)1.5km。此段河道縱坡平緩，接近河道穩(wěn)定坡降。河床為粉細(xì)砂，寬2000～3000m，河岸又多為砂土或亞砂土，在洪枯流量變幅極大的運(yùn)行條件下，沖淤變化劇烈，河道游蕩性大。本文通過(guò)該段工程地質(zhì)進(jìn)行分析，可為防洪堤防工程提供基礎(chǔ)參數(shù)，供同行借鑒。

2 防洪區(qū)工程地質(zhì)條件

葉爾羌河防洪河段從出山口以下莎車縣喀群鄉(xiāng)恰木薩村至巴楚縣境內(nèi)的艾里克塔木渠首河段，總長(zhǎng)352.14km?；牡劓?zhèn)防洪工程主要位于沖洪積平原區(qū)，該河段長(zhǎng)1.5km，河床逐漸變寬，較平坦，河谷寬2～3km，河道縱坡1/2611，兩岸主要發(fā)育Ⅰ級(jí)階地，階面比河床高1.0～1.5m，Ⅱ級(jí)階地遠(yuǎn)離河主河道0.1～0.3km，局部河段0.8km，Ⅰ、Ⅱ級(jí)階地上多為耕地，河漫灘在枯水期高出河水面0.5m左右，在洪水期均被淹沒(méi)。該段河道內(nèi)巖性以細(xì)砂、粉砂、粉土等為主，其抗沖蝕能力較差，河道主流游蕩不定，河岸彎曲。

2.1 地質(zhì)構(gòu)造與區(qū)域穩(wěn)定性

工程區(qū)內(nèi)出露的地層巖性主要為第四系，地震基本烈度為7 °，防洪工程區(qū)一帶無(wú)區(qū)域性斷裂和活動(dòng)斷裂通過(guò)，地震活動(dòng)稀少，地表構(gòu)造形跡不明顯，僅發(fā)育幾條隱伏斷裂，總體地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，屬構(gòu)造相對(duì)較穩(wěn)定地區(qū)。

2.2 水文地質(zhì)條件

防洪工程位于葉爾羌河流域山前沖洪積傾斜平原區(qū)，工程區(qū)南部為終年積雪的昆侖山，大量冰雪融水是本區(qū)地表水、地下水的充足補(bǔ)給源。據(jù)調(diào)查，枯水期沖洪積傾斜平原區(qū)地下水埋深3～10m，沖洪積細(xì)土平原區(qū)地下水埋深1.5～3.0m。

2.3 巖土物理力學(xué)參數(shù)及建議值

工程區(qū)第四系廣泛分布，主要為細(xì)顆粒。本次根據(jù)河段沿線分布的地層巖性條件，結(jié)合試驗(yàn)成果，提出工程區(qū)各地層物理力學(xué)指標(biāo)地質(zhì)建議值如表1，表2。建議地基承載力粉細(xì)砂取80～110kPa，粉土取90～100kPa，黏土取120～140kPa；臨時(shí)開(kāi)挖邊坡水上取1∶1.5～1∶1.75，水下取1∶3.0。

表1 各地層物理力學(xué)性指標(biāo)地質(zhì)建議值

表2 工程區(qū)各巖（土）體邊坡地質(zhì)建議值

3 存在地質(zhì)問(wèn)題及處理措施

3.1 地基土滲透及滲透穩(wěn)定

工程區(qū)沿線出露地層巖性分別有：中細(xì)砂、粉細(xì)砂等。由顆分成果可知，堤基粉砂層的不均勻系數(shù)Cu=3.18，壩基含細(xì)粒土砂層的滲透破壞形式為流土型。

流土型的臨界水力比降按下式進(jìn)行計(jì)算：

式中 Jcr為土的臨界水力比降；Gs為土粒比重，取2.69；n為土的孔隙率（%）；則Jcr=0.96。

計(jì)算結(jié)果表明，工程區(qū)土粒產(chǎn)生滲透變形的臨界水力比降為0.96。發(fā)生流土破壞的地層，其安全系數(shù)取2.0，土的允許水力比降J允等于土的臨界水力比降Jcr除以安全系數(shù)，因此產(chǎn)生滲透變形的建議允許水力比降為0.48。

3.2 地震液化

經(jīng)計(jì)算分析，工程區(qū)深度9.0m以上粉細(xì)砂、中細(xì)砂均為可液化土，等級(jí)為輕微；9.0m以下粉細(xì)砂、中細(xì)砂均為不液化土。防洪堤中細(xì)砂及粉細(xì)砂的液化指數(shù)Ile分別為4.7，8.6。對(duì)照地震液化等級(jí)，判斷中細(xì)砂層地震液化等級(jí)為輕微，粉細(xì)砂地震液化等級(jí)為輕微，均可不采取抗液化處理措施。

3.3 沖刷穩(wěn)定

工程區(qū)洪水期水流將對(duì)河岸形成沖刷侵蝕，其類型為下蝕+側(cè)蝕的侵蝕類型，岸坡沖蝕破壞劇烈，水土流失較嚴(yán)重。兩岸岸坡及防洪堤基礎(chǔ)均存在沖刷穩(wěn)定問(wèn)題，設(shè)計(jì)應(yīng)采取抗沖刷處理措施。

3.4 土的凍脹

工程區(qū)內(nèi)粗顆粒地層稀缺，防洪堤基本采用就近粉細(xì)砂或粉土、黏土作為填筑料使用。據(jù)調(diào)查，工程區(qū)凍土深度一般0.5～0.7m之間，最大凍土深度0.8m。設(shè)計(jì)須考慮其凍脹性對(duì)防洪堤襯砌邊坡的破壞，采取相應(yīng)的防凍脹處理措施。

3.5 環(huán)境水的腐蝕性

對(duì)葉爾羌河河水及防洪段沿線地下水取樣進(jìn)行水質(zhì)分析試驗(yàn)，河水樣中硫酸根離子含量小于250mg/L；氯離子CL－含量小于100 mg/L。地下水樣中硫酸根離子含量大于500mg/L； 氯離子CL－含量100～500mg/L之間。試驗(yàn)結(jié)果表明，地表水對(duì)普通水泥無(wú)腐蝕性，地下水對(duì)普通水泥具中～強(qiáng)腐蝕性，對(duì)混凝土中的鋼筋有中～強(qiáng)腐蝕性。

3.6 土的腐蝕性

3.6.1 對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕性

3.6.2 對(duì)鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕性

根據(jù)堤基土土化學(xué)成份分析成果，防洪段堤基土Cl－平均含量在311～4719mg/kg，平均值2614mg/kg，防洪段堤基土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具中等腐蝕性。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）葉爾羌河防洪工程區(qū)一帶無(wú)區(qū)域性斷裂和活動(dòng)斷裂通過(guò)，地震活動(dòng)稀少，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，屬構(gòu)造基本穩(wěn)定地區(qū)，對(duì)應(yīng)的地震基本烈度為7°。

（2）葉爾羌河防洪工程，沿線地層巖性以粉細(xì)砂層為主，局部分布有粉土、黏土層。粉細(xì)砂層9.0m以上為可液化土、9.0m以下不液化土，粉細(xì)砂、粉土地及黏土存在凍脹問(wèn)題，基礎(chǔ)條件較差。該層滲透變形破壞形式為流土，應(yīng)做好防滲處理，建議允許水力比降取0.48。

（3）防洪堤基本采用就近粉細(xì)砂或粉土、黏土作為填筑料使用，地基承載力粉細(xì)砂取80～110 kPa，粉土取90～100kPa，黏土取120～140 kPa。存在沖刷穩(wěn)定問(wèn)題，采取抗沖刷處理措施，臨時(shí)開(kāi)挖邊坡水上取1∶1.5～1∶1.75，水下取1∶3.0。