黑峪河地基土的物理力學(xué)性質(zhì)及岸坎堤基滲透變形分析

劉 丹

（遼寧中澤設(shè)計(jì)服務(wù)有限公司，遼寧 撫順 113000）

1 概述

黑峪河為海城河右岸一級支流、 太子河二級支流，發(fā)源于遼寧省海城、岫巖交界處的老黃崗嶺，流經(jīng)接文鎮(zhèn)三家堡村、大桃溝、山咀子、花紅峪、奪獐峪、對子峪，于海城市析木鎮(zhèn)析木村匯入海城河。 黑峪河河流全長為26km，流域面積為195km2，河流平均落差為0.873%。 本次治理海城市黑峪河干流段河心長度為16.46km，支流東大嶺河段長0.71km，共長17.17km。

2 勘察方法

勘察施工共投入DPP-100型汽車鉆機(jī)3臺。 勘察手段以鉆探為主，采用沖擊跟管鉆進(jìn)。原狀土使用薄壁敞開式取土器取樣， 通過取樣后進(jìn)行重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)及標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)及， 并對圓礫和卵石層進(jìn)行滲透試驗(yàn)。 土工試驗(yàn)設(shè)備使用全自動(dòng)固結(jié)儀、 剪切儀、光電液塑限儀、干燥箱、電子天平和四聯(lián)剪切儀。試驗(yàn)項(xiàng)目分為原位測試和室內(nèi)試驗(yàn)。 室內(nèi)試驗(yàn)包括物理力學(xué)性質(zhì)等常規(guī)試驗(yàn)。 使用全球定位系統(tǒng)進(jìn)行測繪，坐標(biāo)采用北京54坐標(biāo)系統(tǒng)，高程為黃海基面，勘察工作量如表1。

表1 勘察工作量

3 工程地質(zhì)條件述評

3.1 場地地形地貌

勘察河堤工程為河漫灘過渡地帶， 均為河道現(xiàn)狀岸坎，沿河地勢相對平坦，整體東高西低，地貌單元為河漫灘地帶。

3.2 場地地形及巖性描述

根據(jù)鉆探條件下， 地面站點(diǎn)的結(jié)構(gòu)相對比較簡單，地基土自上而下分別由①粉質(zhì)黏土、②圓礫石層和③卵石層組成。

①粉質(zhì)黏土（Q4al）：沿河岸分布，棕黃色，濕，塑，部分柔軟，中等可壓縮性，含有少量棕色錳鐵結(jié)節(jié)及灰白色斑塊，略帶光澤，干強(qiáng)度中等，無振動(dòng)反應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N范圍為5.0～12.0擊，平均為8.5擊，層厚1.2～2.6m。層底深度1.2～2.6m，層底標(biāo)高82.20～168.52m。

②圓礫（Q4al+pl）：沿著河岸分布，黃棕色的，灰白色，濕潤～飽和。松散至稍密，稍密為主，多呈亞圓形，其巖性由石英巖和花崗巖等碎屑組成，磨圓度好，一般粒徑為20～40mm，占總重量的21.43%～34.88%。 填砂約占總重量的21.87%～38.75%，重型動(dòng)力觸探擊數(shù)在2.1～12.4擊范圍內(nèi)， 平均為6.4擊， 變形模量E0為18MPa，內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值為30°。 層厚1.3～5.4m。 層底深度2.4～7.6m，層底標(biāo)高76.10～165.33m。

③卵石（Q4al+pl）：均布于河堤沿線，淺棕色，灰白色，潮濕～飽和，中密至稍密密實(shí)度以中密為主，巖性由石英巖和花崗巖等碎屑組成，磨圓度好，一般粒徑20～60mm，個(gè)別最大可達(dá)120mm，填砂約占總重量的50%～65%， 重型動(dòng)力觸探擊數(shù)在5.7～21.3擊范圍內(nèi)，平均為11.9擊，變形模量E0為30MPa，內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值為35°，控制層厚7.3～12.7m。 層頂深度2.4～7.6m，層頂標(biāo)高76.10～165.33m。

3.3 場地地下水水文地質(zhì)條件

在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，每個(gè)鉆孔中均有地下水，其排泄方式為補(bǔ)給河流兩岸的地下水，并向下流排放，類型為潛水型［1］，產(chǎn)于礫石層中，調(diào)查期間，其穩(wěn)定水位埋 深 在0.1 ～0.4m 之 間， 穩(wěn) 定 水 位 標(biāo) 高 為80.70 ～167.50m。 其類型為HCO3-Na·Ca為型，pH在7.8～8.14范圍之間，礦化度0.75～0.84g/L。 水化學(xué)類型為HCO3-Na·Ca為型，pH為7.01～7.9范圍之間， 礦化度0.338～0.528g/L。

3.4 地基土的物理力學(xué)性質(zhì)分析與評價(jià)

粉質(zhì)黏土層標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)如表2。重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)如表3。

表2 粉質(zhì)黏土層標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)

表3 重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：粉質(zhì)黏土層為中壓縮性。可塑狀態(tài)。通過重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)可知砂礫、卵石的離散性較小，圓礫修正擊中次數(shù)一般在2.1～12.4擊范圍內(nèi)/10cm，平均值為6.4擊，判斷密度的程度是松到略密，在卵石層試驗(yàn)中，一般在5.7～21.3擊范圍內(nèi)/10cm之間，平均為11.9擊，密實(shí)度被確定為中等至密實(shí)，以中密為主。

3.5 場地不良地質(zhì)現(xiàn)象及岸坡穩(wěn)定性

地貌單元為漫灘，地勢相對平坦，除分布于河流兩岸的粉質(zhì)黏土外， 主要由稍密至中密狀態(tài)的圓礫和卵石層構(gòu)成，現(xiàn)場工程地質(zhì)條件相對較好，沒有不良地質(zhì)現(xiàn)象，如滑坡、坍塌、泥石流等，根據(jù)調(diào)查，均為河道現(xiàn)狀岸坎，岸坎狀況總體良好，個(gè)別每個(gè)剖面都受到地表水侵蝕的影響， 局部有岸坎坡腳沖刷破壞現(xiàn)象，整體來說無不良地質(zhì)現(xiàn)象。

3.6 各地層滲透性評價(jià)

各土層滲透系數(shù)統(tǒng)計(jì)如表4。

表4 各土層滲透系數(shù)統(tǒng)計(jì)

續(xù)表4

結(jié)合野外試驗(yàn)、 室內(nèi)試驗(yàn)及以住經(jīng)驗(yàn)得出各層的滲透系數(shù)建議值，結(jié)果如表5。

表5 各土層滲透系數(shù)建議值統(tǒng)計(jì)

3.7 岸坎堤基滲透變形分析

勘探揭露，河岸基礎(chǔ)土主要由沖積卵石組成，根據(jù)卵礫石顆粒分析資料，該土級配不連續(xù)，細(xì)顆粒含量為26.39%～35.86%，均大于25%，并且依據(jù)顆分試驗(yàn)，滲透變形類型判別評價(jià)如表6。

表6 滲透變形類型判別評價(jià)

粉質(zhì)黏土層一般具有弱滲透性［2］，其允許水力梯度Jy＞0.5的經(jīng)驗(yàn)值。 卵礫石層Jy＞0.1～0.2。

考慮分布于河床的礫石層的臨界水力坡度為0.36，因此建議允許水力坡度的經(jīng)驗(yàn)值Jy為0.18。粉質(zhì)黏土允許水力坡降Jy為0.55。

3.8 地基承載力與變形指標(biāo)

根據(jù)室內(nèi)巖土試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)的結(jié)果，按照相關(guān)設(shè)計(jì)建筑的經(jīng)驗(yàn)，其建議值如表7。

表7 地基土各項(xiàng)指標(biāo)建議值統(tǒng)計(jì)

3.9 河堤基持力層選擇與穩(wěn)定性驗(yàn)算參數(shù)

如岸坎基土持力層對承載力強(qiáng)度要求高， 此層不宜做基礎(chǔ)持力層， 岸坎基土持力層選擇除了滿足基礎(chǔ)的均勻性和強(qiáng)度要求外， 還應(yīng)考慮岸坎基土沖刷深度［4］，當(dāng)沖刷深度較小時(shí)，河堤基礎(chǔ)持力層推薦使用圓礫石［5］。

4 天然建筑材料

土料可以采用就近的原則，就地取材。河道地層巖性為第四系圓形礫石層和卵石層， 含量占55%～70%，由中粗砂充填。 巖性為稍密狀態(tài)。 本著經(jīng)濟(jì)原則，砂礫料可就地取材，也可從河道中篩選出來，開采和運(yùn)輸條件都比較方便。 石料可以從附近的海碩石材場進(jìn)行取料，運(yùn)距約3～10km。 土料的各項(xiàng)指標(biāo)如表8。

表8 土料的各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)

5 結(jié)語

該區(qū)域地貌單元為河漫灘地帶， 沿河人類工程活動(dòng)頻繁，地形較平緩，整體來說河道現(xiàn)狀岸坎較穩(wěn)定，岸坎推薦使用②礫石層作為基礎(chǔ)持力層，該層具有高強(qiáng)度的特點(diǎn)，低壓縮率和均勻性良好，是河道大堤穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)承載層。當(dāng)沖刷深度較小時(shí)，圓形礫石可作為護(hù)岸的基礎(chǔ)持力層。綜合判斷，河堤施工現(xiàn)場為Ⅱ類，場地屬于中軟至中硬場地土。