□王小兵（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院地質(zhì)勘察研究所）

0 引言

所謂的引調(diào)水工程就是為了能夠滿足部分地區(qū)在供水、灌溉、生態(tài)用水等方面的需求，修建的一種跨水系、跨區(qū)域的水資源優(yōu)化配置工程。目前比較典型的調(diào)水工程主要有江水北調(diào)、引黃濟(jì)青以及南水北調(diào)等。引調(diào)水工程主要包括調(diào)出區(qū)、調(diào)入?yún)^(qū)、受水區(qū)以及輸水線路區(qū)等。具體有首部取水樞紐、輸水建筑物、控制建筑物以及各種交叉建筑物和調(diào)蓄水庫(kù)等組成。取水方式分為自流式與提水式兩種。在建設(shè)過(guò)程中，必定會(huì)出現(xiàn)一定程度的工程地質(zhì)問(wèn)題，特別是黃土地區(qū)。

1 黃土地區(qū)概述

黃土具有明顯的物理力學(xué)性質(zhì)，最主要的特征表現(xiàn)在成分上，其成分主要以粉粒為主，碳酸鈣成分與孔隙較多，正是因?yàn)樵诔煞峙c結(jié)構(gòu)上的特性決定了其工程地質(zhì)性質(zhì)，具體見(jiàn)表1。結(jié)合黃土地區(qū)的農(nóng)業(yè)、工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，其都呈現(xiàn)出一定程度的增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)水資源的緊缺問(wèn)題也愈發(fā)明顯，再加上人口的增長(zhǎng)，生活用水的增加，最近關(guān)于黃土地區(qū)第五引調(diào)水線路的勘察工作也在進(jìn)行。但是關(guān)于黃土地區(qū)的工程地質(zhì)問(wèn)題的研究卻嚴(yán)重不足，雖然進(jìn)行了一定程度的勘察工作，但是由于沒(méi)有具體的勘察標(biāo)準(zhǔn)其最終的勘察結(jié)果難以成為有效憑證。

2 黃土地區(qū)引調(diào)水線路主要工程地質(zhì)問(wèn)題

2.1 黃土渠道地質(zhì)問(wèn)題

2.1.1 渠道滲漏

新建的黃土渠道工程，在最初期的通水過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)生水未到達(dá)目的地就已經(jīng)滲完。在資料收集的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，部分引調(diào)水工程已經(jīng)采用了各種措施防止其滲透，但是其滲漏問(wèn)題仍然比較嚴(yán)重。渠道滲漏的長(zhǎng)期存在會(huì)引發(fā)一系列的工程地質(zhì)問(wèn)題。

表1 第四系全新統(tǒng)洪積黃土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

2.1.2 渠道濕陷變形

具體表現(xiàn)為地表下沉、邊坡塌陷等。主要原因?yàn)楫?dāng)渠道的設(shè)置通過(guò)存在濕陷的新黃土或者是最近堆積的黃土，在通水的過(guò)程中因?yàn)闈B漏問(wèn)題導(dǎo)致黃土浸潤(rùn)而出現(xiàn)濕陷。

2.1.3 渠基不穩(wěn)

發(fā)生渠基不穩(wěn)的主要階段是黃土陡峻斜坡地段，具體表現(xiàn)為渠基出現(xiàn)了位移以及渠堤出現(xiàn)決口現(xiàn)象，這類(lèi)工程地質(zhì)問(wèn)題不僅存在于濕陷較為嚴(yán)重的地區(qū)，也出現(xiàn)在濕陷不敏感地區(qū)，區(qū)別在于主要表現(xiàn)形式不同。導(dǎo)致這種問(wèn)題的發(fā)生是因?yàn)槟嗍鞯挠绊懸约盎卢F(xiàn)象，特別是在新堆積的黃土斜坡與滑坡體處。

2.1.4 高邊坡不穩(wěn)

主要是設(shè)計(jì)施工中存在缺陷，導(dǎo)致高邊坡出現(xiàn)崩塌現(xiàn)象，如果遇到暴雨或者地震等災(zāi)害就會(huì)引發(fā)滑坡。該地質(zhì)問(wèn)題輕則掩埋渠槽，重則摧毀渠道。

2.2 黃土隧洞地質(zhì)問(wèn)題

2.2.1 濕陷性黃土隧洞問(wèn)題

該地質(zhì)問(wèn)題的出現(xiàn)主要是因?yàn)樗矶吹鼗鏊畬?dǎo)致隧道襯砌遭到破壞。

2.2.2 飽和黃土隧洞問(wèn)題

該類(lèi)地質(zhì)問(wèn)題主要的破壞形式表現(xiàn)為片幫、塌方、管涌、底鼓等。其導(dǎo)致的破壞主要有兩種形式，一種是當(dāng)飽和黃土隧洞在開(kāi)挖之后，整個(gè)洞室內(nèi)的土體處于一種凌空狀態(tài)，其應(yīng)力發(fā)生改變，再加上動(dòng)水壓力的作用，出現(xiàn)滲透破壞。另一種形式則是在開(kāi)挖之后，地下水流態(tài)發(fā)生變化，由原來(lái)的平靜狀態(tài)變成向洞室內(nèi)排泄?fàn)顟B(tài)，水力坡降突然升高，在承受了較大的動(dòng)水壓力作用下出現(xiàn)變形破壞。

2.3 黃土邊坡地質(zhì)問(wèn)題

邊坡坡比問(wèn)題。坡型、坡高以及坡比之間是存在關(guān)聯(lián)的，在一定的地質(zhì)條件下，總坡比與總坡高要形成一定的比例關(guān)系才能夠保持坡體的穩(wěn)定。邊坡過(guò)高，需要設(shè)置平臺(tái)才能夠保證排水等工作的順利進(jìn)行。低邊坡可以采用直線型或者是梯形。坡型的選擇十分重要，其對(duì)邊坡的穩(wěn)定有著重要影響。

2.4 渠系建筑物

不同的引調(diào)水工程采用的渠系建筑物也不同。關(guān)于渠系建筑物的工程地質(zhì)問(wèn)題，其主要因素還是黃土地基的濕陷變形，具體表現(xiàn)為渠系建筑物對(duì)黃土地基有一定的負(fù)荷，如果是非自重濕陷性黃土在渠系建筑物的載荷下就會(huì)導(dǎo)致濕陷變形的發(fā)生，如果是自重濕陷其變形將更加嚴(yán)重。

3 有效解決黃土地區(qū)引調(diào)水線路工程地質(zhì)問(wèn)題的措施

3.1 有效解決黃土渠道問(wèn)題的措施

3.1.1 針對(duì)自重濕陷黃土渠道地基的處理

第一步采用小斷面形式開(kāi)挖渠道，同時(shí)將已經(jīng)出現(xiàn)的黃土洞穴和裂隙等問(wèn)題進(jìn)行處理；第二步，將渠槽浸入水中，使其濕陷；第三步，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)渠道進(jìn)行斷面施工，針對(duì)Ⅱ級(jí)非自重濕陷黃土渠道以及Ⅲ級(jí)自重濕陷黃土渠道采用原土翻夯1m，增加3:7的灰土30 cm，針對(duì)Ⅲ級(jí)以上的自重濕陷黃土渠道采用原土翻夯1.50～2m，增設(shè)3:7的灰土50 cm；第四步，做好防滲防沖襯砌工作；第五步，完成通水。

3.1.2 針對(duì)非自重濕陷黃土地基的處理

第一步，進(jìn)行渠道開(kāi)挖工作，處理洞穴隱患；第二步，進(jìn)行試通水；第三步，做好防滲、防沖襯砌工作；第四步，正式通水。

3.1.3 黃土洞穴隱患處理，做好回填工作

針對(duì)渠基泉水處理，可以采用泉眼倒流、分層排水、明溝排水等方式。針對(duì)濕陷變形出現(xiàn)的渠道裂縫處理采用翻土夯實(shí)、封閉處理。

3.2 有效解決黃土隧洞問(wèn)題的措施

3.2.1 關(guān)于飽和黃土隧洞的穩(wěn)定問(wèn)題

采用排水固結(jié)飽和土隧洞方式是一種較為有效的方法。具體說(shuō)明，陜西某高層建筑地基為飽和黃土，為解決穩(wěn)定問(wèn)題，采用井點(diǎn)降水方式，開(kāi)挖了4個(gè)直徑1.50m，深25m的降水井，該方式使得土層得到固結(jié)，其強(qiáng)度得到提高，承載力提高，同時(shí)又有效排除了地下水。

3.2.2 關(guān)于濕陷黃土隧洞穩(wěn)定問(wèn)題的解決措施

甘肅省某隧洞在濕陷性黃土地區(qū)采用了全斷面掛兩層鋼絲網(wǎng)抹3 cm厚400#水泥砂漿，形成一個(gè)剛性防滲層，防滲效果良好。

3.3 有效解決黃土邊坡問(wèn)題的措施

3.3.1 排水處理

具體可以采用天溝、側(cè)溝、平臺(tái)排水溝三種方式。其中的平臺(tái)排水溝需要根據(jù)具體的當(dāng)?shù)亟涤炅吭O(shè)計(jì)。天溝就是在邊坡的頂部具體開(kāi)口線10m處設(shè)置排水天溝。側(cè)溝則是設(shè)置在高邊坡地段的邊界。平臺(tái)排水溝主要是設(shè)置在年降雨量超過(guò)300mm的地區(qū)。

3.3.2 護(hù)坡處理

暖溫帶半干旱半濕潤(rùn)地區(qū)采用植物防護(hù)，中溫帶半濕潤(rùn)地區(qū)采用工程與植物防護(hù)結(jié)合的方式。中溫帶干旱氣候采用工程防護(hù)。

3.4 有效解決渠系建筑物的措施

針對(duì)濕陷性黃土地基應(yīng)該根據(jù)渠系建筑物的具體濕陷類(lèi)型、濕陷黃土的厚度、濕陷系數(shù)、自重濕陷系數(shù)進(jìn)行處理，主要的處理方法有墊層法、夯實(shí)法、擠密法、預(yù)浸水法和化學(xué)加固法。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，針對(duì)黃土地區(qū)第五引調(diào)水線路中主要工程地質(zhì)問(wèn)題，需要做到具體問(wèn)題具體分析與解決。同時(shí)還需要考慮到當(dāng)?shù)氐木唧w地質(zhì)條件以及環(huán)境因素，結(jié)合已有的工程經(jīng)驗(yàn)有效提高引調(diào)水工程的有效性。

[1]尚彥軍,曲永新,周昆叔，等.南水北調(diào)中線工程沿線文物分布特征及其受渠道工程影響的模糊評(píng)價(jià)[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2012,11(2):102.

[2]咸付生,柴寶.山西萬(wàn)家寨引黃工程總干線濕陷性黃土工程地質(zhì)特征及隧洞變形破壞的工程處理[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2013,17(4):152-153.

[3]張永雙,曲永新,周瑞光.南水北調(diào)中線工程上第三系膨脹性硬粘土的工程地質(zhì)特性研究[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2013,16(4):132-133.

[4]黃志全,劉建周,王學(xué)潮，等.南水北調(diào)西線一期工程的主要工程地質(zhì)問(wèn)題[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2013,21(3):186.

[5]譚成軒,胡秋韻,秦向輝，等.日本M_W9.0級(jí)大地震前后華北和東北地區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力作用調(diào)整過(guò)程與研究意義探討[J].地學(xué)前緣,2015,13(1):149.

[6]杜建軍,黎敦朋,馬寅生，等.18.7萬(wàn)年前的高速遠(yuǎn)程古滑坡:來(lái)自陜西華縣蓮花寺滑坡體上覆黃土光釋光(OSL)測(cè)年的證據(jù)[J].第四紀(jì)研究,2013,17(5):385-386.