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        赤峰市錫泊河美林鎮(zhèn)堤防工程地質條件及評價

        2016-12-31 00:00:00申敬一楊飛
        科技創(chuàng)新與應用 2016年13期

        摘 要:通過對赤峰市錫泊河美林鎮(zhèn)堤防工程的工程地質進行勘察和試驗分析,查明了工程地質條件和存在的主要地質問題,為工程設計和施工建設提供了重要的工程資料。

        關鍵詞:堤防工程;工程地質條件;錫泊河;赤峰市

        1 工程概況

        錫泊河美林鎮(zhèn)防洪工程從錫泊河喀喇沁旗美林鎮(zhèn)按旺業(yè)線橋處開始至錫泊河喀喇沁旗美林鎮(zhèn)新建橋處。治理段河道長1.227km,新建防洪堤總長2.567km,其中左岸防洪堤堤線長1.230km,右岸防洪堤堤線長1.337km。文章主要通過地質勘察和試驗分析,查明各堤防段地形地貌,地層巖性、地質構造、不良物理地質現(xiàn)象的分布及工程地質特性。

        2 地質概況

        工程區(qū)地貌按成因類型分為剝蝕侵蝕地形、剝蝕堆積地形和堆積地形三個區(qū)。區(qū)域出露的地層主要為上寒武統(tǒng)(ε3)、侏羅系(J3)及第三系(N)。第四紀堆積物主要分布于山間谷地及河谷平原,粉細砂、粉土及砂礫卵石組成,主要為上更新統(tǒng)(Q3)、全新統(tǒng)(Q4)。區(qū)內(nèi)侵入巖,主要為華力西期和燕山期花崗巖,個別地段也有閃長巖類和各種脈巖類。

        區(qū)域地震基本烈度為7度,地震動峰值加速度為0.15g。工程區(qū)地下水類型為松散堆積層孔隙潛水,含水層巖性為卵石層,河床地下水位約0.9m,地表水及地下水水化學類型為HCO3-Ca型水,河水與地下水對混凝土無腐蝕性[1]。

        3 堤防工程地質條件及評價

        勘察共布置鉆孔10個,孔深為8-11m,其中孔深8m的3個,孔深10m的6個,孔深11m的1個,其中左岸堤防鉆孔為4個,右岸堤防鉆孔為5個,河床鉆孔為1個。

        3.1 堤防現(xiàn)狀

        現(xiàn)狀堤防位于錫伯河河谷沖積平原,巖性為卵石混合土,雜色,密實,卵石磨圓度較好,粒徑范圍集中在60mm-200mm,約占25%,個別最大粒徑可達300mm,粗砂、圓礫充填,卵石成份多為凝灰?guī)r、花崗巖、玄武巖等,屬于第四紀人工填土。現(xiàn)狀堤防平均堤高3m,堤寬2-4m,內(nèi)側堤坡1:075~1:1,外側堤坡1:0.5,根據(jù)原位密度試驗結合室內(nèi)試驗,堤防天然密度2.22g/cm3,平均含水率3.0%,平均干密度2.16g/cm3?,F(xiàn)狀堤防碾壓密實,質量滿足規(guī)范要求。

        3.2 堤基工程地質條件

        3.2.1 地形地貌。左右岸堤防堤基位于錫伯河河谷沖積層上,地貌類型屬于河谷沖積平原,地形從上游至下游過渡平緩,地面高程范圍965.3-980.8m,河道比降約1:135,河槽寬30-50m。

        3.2.2 地層巖性。根據(jù)鉆孔揭露,該段地層較為簡單,為第四紀全新統(tǒng)人工堆積層(Q4s)和第四紀全新統(tǒng)沖積層(Q4al)。

        填筑土(Q4s):巖性為卵石混合土,位于地層上部,層厚3.0-3.8m。

        卵石混合土(Q4al):雜色,中密-密實,卵石磨圓度較好,粒徑范圍集中在60mm-200mm,約占25%,個別最大粒徑可達500mm,粗砂、圓礫充填,卵石成份多為凝灰?guī)r、花崗巖、玄武巖等,該層分布連續(xù),主要分布在地基上部,層厚2.2-4.3m,局部鉆孔未揭穿該層(zk3)。重型圓錐動力觸探修正錘擊數(shù)(N63.5)為14.2~22.1(擊/10cm),平均值N63.5=19.02(擊/10cm)。

        圓礫(Q4al):雜色,中密,礫石磨圓度較好,礫石成份多為凝灰?guī)r、花崗巖、玄武巖等,粒徑范圍集中在2mm-20mm,約占60%,個別最大粒徑可達50mm,該層分布連續(xù),層頂埋深5.8-7.8m,鉆孔未揭穿該層。重型圓錐動力觸探修正錘擊數(shù)(N63.5)為7.8~15.2(擊/10cm),平均值N63.5=13.61(擊/10cm)。

        3.2.3 主要巖土物理力學性質

        根據(jù)原位密度試驗,結合當?shù)毓こ探?jīng)驗,卵石混合土建議值:濕密度2.22g/cm3,天然含水量3.0%,孔隙率17.7%,干密度2.16g/cm3,內(nèi)摩擦角40°,滲透系數(shù)5.5×10-2cm/s。圓礫建議值:濕密度2.03g/cm3,干密度1.88g/cm3,滲透系數(shù)3.7×10-2cm/s,內(nèi)摩擦角36°,孔隙率22.2%。

        3.2.4 堤基地質結構分類

        防洪堤堤基地層是由卵石混合土和圓礫組成,工程地質條件分類為C類,其主要工程地質問題是滲漏及滲透變形。

        3.2.5 工程地質條件評價

        (1)堤基承載力評價。承載力特征值:卵石混合土層建議取500kPa;圓礫層建議取400kPa。(2)地層滲漏。由于卵石混合土及圓礫為強透水層,堤基存在滲漏問題,因此設計應根據(jù)行洪時段,確定其防滲形式。(3)滲透穩(wěn)定性評價。卵石混合土的不均勻系數(shù)大于5,土的滲透變型類型為管涌,土粒比重取為2.62,孔隙率取為17.7%,經(jīng)計算卵石混合土的臨界水力比降為0.347,堤防級別為4級,安全系數(shù)取1.5,則卵石混合土層允許水力比降值為0.23。圓礫的不均勻系數(shù)大于5,土的滲透變型類型為管涌,土粒比重2.62,孔隙率取為22.2%,經(jīng)計算圓礫的臨界水力比降為0.407,堤防級別為4級,安全系數(shù)取1.5,則圓礫允許水力比降值為0.27。(4)允許不沖刷流速。當水流平均深度為0.40m時,卵石混合土允許平均流速為1.5m/s,圓礫層允許平均流速為0.80m/s;當水流平均深度為1.0m時,卵石混合土允許平均流速為1.85m/s,圓礫層允許平均流速為0.85m/s;當水流平均深度為2.0m時,卵石混合土允許平均流速為2.1m/s,圓礫層允許平均流速為1.00m/s。(5)堤基凍脹性評價。工作區(qū)歷年最大凍土深度1.82m。地下水埋深1.5m左右,巨粒土、含巨粒土,可不考慮凍脹,所以卵石混合土、圓礫層可不考慮發(fā)生凍脹性破壞。(6)地震液化性評價。區(qū)域地震基本烈度為7度,地震動峰值加速度為0.15g。堤基為不液化土層。(7)基坑開挖邊坡及施工排水。開挖深度小于5m,建議卵石混合土、圓礫開挖坡率為1:0.75,開挖深度5-10m,建議卵石混合土、圓礫開挖坡率為1:1。由于地層中揭露地下水位,考慮地下水滲透作用,坡率應適當放緩,地下水埋深0.9-4.8m,施工時應考慮排水問題,建議采用集水明排方法。

        3.3 堤岸工程地質條件及評價

        3.3.1 地形地貌。堤岸位于錫伯河河河谷沖積層上,為河流沖積地貌,由于受水流長年沖刷,堤岸坡度一般小于30°,地面高程由上游向下游逐漸變化,絕對高程分布在965-980m之間。

        3.3.2 地層巖性。根據(jù)鉆孔揭露,堤岸地層較為簡單,為全新統(tǒng)沖積層(Q4al)。卵石混合土其特性同堤基工程。

        3.3.3 主要巖土物理力學性質:同堤基工程。

        3.3.4 工程地質條件評價

        (1)滲透穩(wěn)定性評價:卵石混合土層允許水力比降值建議為0.23。(2)岸坡穩(wěn)定性評價:堤岸土體由卵石混合土組成,在汛期,堤岸土體飽水,抗剪強度降低,不利于堤岸穩(wěn)定,水流的頂流沖刷和側蝕作用對岸坡穩(wěn)定不利,建議對堤岸進行防護。

        4 結束語

        通過野外鉆探、野外試驗、室內(nèi)試驗等工作,綜合分析研究表明:工程區(qū)域主要構造形跡有北東向構造,新華夏系構造等,地表水對混凝土均為無腐蝕性。地震烈度為7度,地震動峰值加速度為0.15g,堤基地層為不液化土層?,F(xiàn)狀堤防碾壓密實,質量滿足規(guī)范要求。堤基地基巖性為卵石混合土和圓礫組成,為強透水性巖層,堤基存在滲漏問題,需全面考慮防滲措施。由于地層中揭露地下水位,考慮地下水滲透作用,坡率應適當放緩。堤岸的地層巖性為卵石混合土,抗沖刷能力較好,水流的迎流頂沖和側蝕作用會對堤岸土體造成沖刷,應進行相應的防護處理。卵石混合土和圓礫為不凍脹性土,可不考慮發(fā)生凍脹性破壞。

        參考文獻

        [1]王強社,任園園.安康市濱江大道堤防工程工程地質條件及評價[J].陜西地質,2014(1):77-81.

        作者簡介:申敬一,男,漢族,助理工程師,本科,主要從事水利工程勘察設計方面工作。

        楊飛,女,漢族,工程師,研究生,主要從事水利工程勘察設計方面工作。

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