某灌區(qū)工程地質(zhì)條件、存在問題及評價

劉連廣

（商丘市睢陽區(qū)水利局，河南 商丘 476100）

1 工程概況

某灌區(qū)位于黃河南岸，建于1957 年，水源為黃河水，渠道建于21世紀(jì)60年代，灌區(qū)設(shè)計灌溉面積為0.40萬hm2，涉及王村鎮(zhèn)、高村鄉(xiāng)、汜水鎮(zhèn)，全部為提水灌溉，是滎陽市最大的一處中型灌區(qū)。多年來，由于未進(jìn)行配套建設(shè)，渠道坍塌滲漏嚴(yán)重，渠系建筑物年久失修、坍塌、老化等現(xiàn)象普遍存在，致使?jié)B漏損失大，渠道及渠系建筑物得不到及時維護(hù)和更新，造成灌區(qū)有效灌溉面積不斷萎縮，灌溉面積僅有0.30 萬hm2，實際灌溉面積僅0.20萬hm2。為貫徹、落實黨中央、國務(wù)院關(guān)于農(nóng)業(yè)、農(nóng)村和農(nóng)民以及水利工作的一系列新的方針政策，對灌區(qū)工程地質(zhì)進(jìn)行分析，對節(jié)水配套設(shè)施、設(shè)備進(jìn)行改造建設(shè)。

2 灌區(qū)工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

灌區(qū)下游治理段地貌單元屬黃土丘陵區(qū)，場區(qū)地面高程133.50～138.90 m，地形北高南低，治理范圍為樁號0+000～2+900，治理長度為2.90 km。

2.2 地層巖性

灌區(qū)工程場區(qū)地層結(jié)構(gòu)主要為黏性土均一結(jié)構(gòu)。地層巖性主要為第四系上更新統(tǒng)沖洪積成因的黃土狀輕粉質(zhì)壤土，地層分布相對較穩(wěn)定。按時代巖性特征，共劃分1 個巖土體單元：上更新統(tǒng)（Q3）④黃土狀輕粉質(zhì)壤土（Q3al）：淺黃-褐黃色，干-稍濕，中密，土質(zhì)不均勻，局部夾有砂壤土透鏡體，搖振反應(yīng)中等，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低，見有少量鈣質(zhì)斑點(diǎn)，見少量蝸牛殼碎片，可見蟲孔和豎向孔隙。鉆孔未揭穿，揭露厚度8～10 m。

2.3 巖土體物理力學(xué)性質(zhì)

灌區(qū)工程巖土體根據(jù)現(xiàn)場原位測試和室內(nèi)試驗成果，綜合分析整理，各巖土體單元物理力學(xué)性指標(biāo)建議值見表1。

表1 各巖土體單元物理力學(xué)性指標(biāo)建議值表

2.4 工程水文地質(zhì)評價

灌區(qū)工程場區(qū)地貌屬黃土丘陵地區(qū)，地形相對較平坦，場區(qū)地震動峰值加速度為0.10 g，相當(dāng)于地震基本烈度為Ⅶ度，場區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)為黏性土單一結(jié)構(gòu)。渠底基槽開挖深度約為2 m 時，臨時邊坡巖性主要為黃土狀輕粉質(zhì)壤土，該層承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=150 kPa；為中等壓縮性中硬土層，屬Ⅲ級普通土。建議開挖邊坡坡比：黃土狀輕粉質(zhì)壤土為1.00：0.50～1.00：1.00?？辈炱陂g未見地下水位，不存在施工降、排水問題。

3 工程地質(zhì)存在的主要問題

巖土體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征決定了渠線臨河岸坡和地基穩(wěn)定、施工難易程度等條件。根據(jù)地形地貌、地層時代、土體結(jié)構(gòu)類型、巖土體物理力學(xué)特性及其滲透性等水文工程地質(zhì)條件，結(jié)合渠線開挖深度，存在的工程地質(zhì)問題主要為黃土濕陷、臨河岸坡穩(wěn)定性問題。

3.1 黃土濕陷性

Q3黃土狀粉質(zhì)壤土，具非自重弱濕陷性，濕陷深度約8 m。試驗測定其濕陷系數(shù)見表2?？梢姖裣菹禂?shù)較小，濕陷性對渠道影響不大。對挖方渠道段，由于無附加荷載，黃土狀粉質(zhì)壤土又是非自重濕陷性土，可不考慮濕陷性問題。對半挖半填渠道，由于黃土狀粉質(zhì)壤土的濕陷起始壓力平均值為117 kPa，小值平均值為63 kPa。為安全起見建議對填方高度大于3 m 的渠段用強(qiáng)夯法處理（填筑土密度取2 kg/m3，濕陷起始壓力取小值平均值）。

表2 濕陷性試驗成果統(tǒng)計表

3.2 岸坡穩(wěn)定性

據(jù)灌區(qū)南岸臨河自然邊坡調(diào)查，Q3 黃土自然邊坡坡度一般為1.00：1.00，局部達(dá)到1.00：0.40；局部形成小陡坎。

現(xiàn)場勘察表明工程區(qū)黃土岸坡的整體自然穩(wěn)定臨界坡角一般為40°～45°，局部達(dá)50°。因灌區(qū)南岸目前處于受沖刷狀態(tài)，該坡度基本上反映黃土岸坡的臨界穩(wěn)定坡度。

邙山臨河岸坡坡腳部位，普遍可見地下水呈面狀滲出，出滲面高程與Q3黃土類土地下水位及岸坡上Q2與Q3分界線出露高程有關(guān)，一般為101～103 m，高出河水位1～3 m，雨季局部地段出滲面高程可高出河水位3～9 m，旱季部分出滲點(diǎn)自行消失。邙山臨河邊坡，坡腳受河水沖刷掏蝕，邊坡頂部出現(xiàn)張裂隙，失穩(wěn)下滑。

Q3 黃土邊坡常發(fā)育有崩塌、滑坡、潛蝕洞穴、滑坡等外動力地質(zhì)現(xiàn)象。崩塌的規(guī)模一般較小。潛蝕洞穴一般發(fā)育在距邊坡前緣5～10 m 范圍內(nèi)，洞穴直徑1～5 m。據(jù)調(diào)查，邙山黃土岸坡分布有規(guī)模不一的滑坡共15處，長度一般為25～165 m，寬度一般為60～400 m，厚度一般5～30 m，滑坡體積一般5～30萬m3，其中最大者可達(dá)180萬m3。綜上所述，邙山臨河岸坡目前處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)，局部岸坡不穩(wěn)定。

4 灌區(qū)工程地質(zhì)評價

4.1 地形地貌

灌區(qū)治理段地貌單元屬黃土丘陵區(qū)，地面高程144.40～150.30 m，地形北高南低，治理范圍為樁號0+000～0+960，治理長度為0.86 km。

4.2 地層巖性

灌區(qū)地層結(jié)構(gòu)主要為黏性土均一結(jié)構(gòu)。地層巖性主要為第四系上更新統(tǒng)沖洪積成因的黃土狀輕粉質(zhì)壤土，地層分布相對較穩(wěn)定。按時代巖性特征，共劃分1個巖土體單元：上更新統(tǒng)（Q3）④黃土狀輕粉質(zhì)壤土（Q3al）：淺黃-褐黃色，干-稍濕，中密，土質(zhì)不均勻，局部夾有砂壤土透鏡體，搖振反應(yīng)中等，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低，見有少量鈣質(zhì)斑點(diǎn)，見少量蝸牛殼碎片，可見蟲孔和豎向孔隙。鉆孔未揭穿，揭露厚度8～12 m。

4.3 巖土體物理力學(xué)性質(zhì)

根據(jù)現(xiàn)場原位測試和室內(nèi)試驗成果，綜合分析整理，各巖土體單元物理力學(xué)性指標(biāo)建議值見表3。

表3 各巖土體單元物理力學(xué)性指標(biāo)建議值表

4.4 工程水文地質(zhì)評價

灌區(qū)工程場區(qū)地貌屬黃土丘陵地區(qū)，地形相對較平坦，地震動峰值加速度為0.10 g，相當(dāng)于地震基本烈度為Ⅶ度，地質(zhì)結(jié)構(gòu)為黏性土單一結(jié)構(gòu)。渠底基槽開挖深度約為2 m時，臨時邊坡巖性主要為黃土狀輕粉質(zhì)壤土，該層承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=150 kPa；為中等壓縮性中硬土層，屬Ⅲ級普通土。建議開挖邊坡坡比：黃土狀輕粉質(zhì)壤土為1.00：0.50～1.00：1.00?？辈炱陂g未見地下水位，不存在施工降、排水問題。