賈生瑞，馬 雁，唐仲霞

(1.武威市建筑設(shè)計(jì)監(jiān)理有限公司，甘肅 武威 733000；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

1 甘肅黃土分布

甘肅省黃土分布東起甘、陜省界，西至烏鞘嶺，覆蓋慶陽(yáng)、平?jīng)?、天水、定西、白銀、蘭州、臨夏、武威等八個(gè)地、市，分布面積約11.3萬(wàn)km2，占全省面積的24.9%。構(gòu)造上屬鄂爾多斯臺(tái)地和祁連褶皺系的交界地段，地域上以六盤山為界，分為隴東黃土高原(1200～1800m)和隴西黃土高原(1200～2500m)。

甘肅境內(nèi)很多區(qū)域的黃土都屬于深厚黃土，黃土層厚度從幾米到數(shù)十米，甚至達(dá)到上百米[1]，深厚黃土在整個(gè)甘肅境內(nèi)的分布均很廣泛，而且厚度差異大，對(duì)實(shí)際工程建設(shè)會(huì)產(chǎn)生較大影響。

2 工程概況

2.1 工程總體概況

黑燕蓄水池屬于引洮供水二期工程的配套項(xiàng)目，位于通渭縣黑燕中學(xué)東南側(cè)陽(yáng)坡村附近，設(shè)計(jì)池容為30萬(wàn)m3，為半挖半填的注入式水池型式，主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)南部供水，主要供水對(duì)象為鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村，其主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物級(jí)別均為5級(jí)，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，抗震設(shè)防烈度為8度。工程區(qū)地貌主要為黃土覆蓋的低中山區(qū)，海拔1500～2600m，相對(duì)高差一般小于400m。

2.2 地質(zhì)概況

黑燕蓄水池位于隴西黃土高原西部，屬黃土地貌，具體為黃土梁峁臺(tái)地，地基巖性主要為洪積黃土狀土和馬蘭黃土，植被不易生長(zhǎng)，暴雨相對(duì)集中，導(dǎo)致水土流失嚴(yán)重，因此地貌形態(tài)較為復(fù)雜。場(chǎng)地濕陷等級(jí)為Ⅳ級(jí)，可能造成邊坡滑坡的可能性較大。地下水位埋深較大，約25m。根據(jù)GB18306—2015《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》及《甘肅省引洮供水二期工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告》，黑燕蓄水池一帶的地震動(dòng)峰值加速度為0.2g，地震基本烈度為Ⅷ度，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期均為0.45s。工程區(qū)活斷層分布較多，且歷史上發(fā)生過(guò)大于7級(jí)的地震，黑燕蓄水池采用的是半挖半填長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，地震對(duì)水庫(kù)邊坡穩(wěn)定具有較大的破壞性，整體穩(wěn)定性較差。

3 邊坡穩(wěn)定分析及處理方法

3.1 邊坡穩(wěn)定的影響因素

水池南側(cè)填方邊坡和北側(cè)挖方邊坡的穩(wěn)定會(huì)影響其安全運(yùn)行。影響因素主要有兩方面，即內(nèi)在因素和外在因素。內(nèi)在因素主要包括地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地震活動(dòng)性等。外在因素主要包括自然災(zāi)害和蓄水情況等。

3.1.1內(nèi)在因素

(1)地質(zhì)條件

(2)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)

黑燕蓄水池處于祁連北西向構(gòu)造體系、秦嶺東西向構(gòu)造體系及賀蘭-六盤山南北向構(gòu)造體系的復(fù)合部位。這一帶在加里東期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)甚為劇烈，使前震旦系、震旦系、前寒武系地層褶皺成山，奠定了本區(qū)構(gòu)造輪廓；中新生代以來(lái)，巨大幅度的斷塊運(yùn)動(dòng)，使加里東褶皺基底隆升或斷陷，形成了一系列褶皺隆起山地與紅色斷陷盆地。相對(duì)隆起的山地基巖大面積裸露，丘陵區(qū)及盆地區(qū)多為黃土和第四系沖洪積物所覆蓋?？傮w來(lái)說(shuō)工程區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)規(guī)模較大，穩(wěn)定性較差。工程周邊區(qū)域性斷裂特征見(jiàn)表1。

(3)地震活動(dòng)

黑燕蓄水池工程區(qū)處于青藏高原北部地震區(qū)南北地震帶之蘭州—通渭地震亞帶和和政—武山—天水地震亞帶范圍。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有記載以來(lái)，發(fā)生過(guò)37次大于4.7級(jí)的影響到本區(qū)的地震，其中大于6級(jí)的地震14次，大于7級(jí)的地震6次，大于8級(jí)的地震2次。工程區(qū)共發(fā)生破壞性地震7次，其中1920年海原大地震對(duì)工程區(qū)的影響烈度達(dá)到了Ⅷ度。黑燕水庫(kù)工程區(qū)及周邊歷史地震均發(fā)生在活動(dòng)性斷裂附近，且成帶分布強(qiáng)度不同。

根據(jù)GB 18306—2015(1∶400萬(wàn))工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.2g(50年超越概率10%)，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅷ度。地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45s。由于工程區(qū)活斷層分布較多，且歷史上發(fā)生過(guò)大于7級(jí)的地震，綜合而言工程區(qū)區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較差。

(4)水文條件

3.1.2外在因素

(1)自然災(zāi)害

工程區(qū)不良物理地質(zhì)現(xiàn)象主要為溝道泥石流、溝道兩側(cè)山體滑坡、蠕滑、沖溝岸坡崩塌以及黃土區(qū)黃土喀斯特地貌等。若附近溝道無(wú)排水設(shè)施，則汛期可能對(duì)蓄水池造成威脅。

(2)蓄水

表1 區(qū)域性斷裂特征表

隨著蓄水深度的增加，邊坡承受的水壓力逐漸增大，可能對(duì)穩(wěn)定性產(chǎn)生破壞。

3.2 邊坡穩(wěn)定處理

黑燕蓄水池在結(jié)構(gòu)形式上，采用半挖半填形式，迎水面邊坡1∶2.75，不設(shè)馬道，背水面邊坡1∶2.0，在2267.0m高程以下設(shè)排水棱體，排水棱體與水庫(kù)邊坡及土質(zhì)地基之間均設(shè)置反濾層。馬蘭黃土可作為防滲填筑土料。最優(yōu)含水率17.3%，最大干密度1.71g/cm3。按0.96壓實(shí)度壓實(shí)后：重度19.5N/cm3，飽和重度20.6N/cm3?？辜魪?qiáng)度C∶50～60kPa，φ：26°～28°，飽和抗剪強(qiáng)度C∶15～19kPa，φ：22～24°，滲透系數(shù)水平(1.1～2.3)×10-6cm/s，滲透系數(shù)垂直(1.3～2.8)×10-6cm/s。池頂以上馬蘭黃土永久邊坡采用1∶1.5。

池壁襯砌措施：池壁自下而上依次為清基+強(qiáng)夯處理(影響深度8m以內(nèi))+10%水泥土墊層厚400mm+復(fù)合土工布(0.5mm 900g/m2)+M10水泥砂漿墊層厚50mm+預(yù)制C20砼塊厚80mm。池堤填筑方式采用震動(dòng)碾分層碾壓，粘性土料壓實(shí)度不小于98%。考慮黑燕水庫(kù)大面積鋪設(shè)土工膜水氣頂托作用，在土工布下部縱橫向設(shè)置直徑100mmPVC排水排氣花管，排氣管上梅花型開(kāi)孔，孔徑2mm，孔間距環(huán)向22mm，長(zhǎng)度方向50mm。排氣管數(shù)量以池底尺寸具體布置，縱橫向各布置5～6排，間距約30m。

4 地基濕陷處理

4.1 常見(jiàn)濕陷性地基處理方法

濕陷性黃土地基的處理方法多種多樣，李春[3]總結(jié)了近年來(lái)被廣泛利用并取得一定成效的幾種大厚度黃土地基的處理方法，依次為墊層法、重錘表層夯實(shí)及強(qiáng)夯、擠密樁法、樁基礎(chǔ)、預(yù)浸水法、化學(xué)加固法以及其他如CFG法等。楊校輝[4- 5]等對(duì)大厚度濕陷性黃土地基處理深度進(jìn)行了研究并總給出地基處理的臨界深度。黃雪峰等[6- 8]認(rèn)為對(duì)于大厚度濕陷性黃土地基預(yù)浸水法、DDC法和擠密樁法為行之有效的方法，并認(rèn)為地基處理時(shí)采用整片處理較局部處理效果好，不同地區(qū)因黃土組成成分和厚度的不同，可組合采用不同的方法。張?jiān)ゴǖ萚9]對(duì)濕陷性地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。余侃柱[10]針對(duì)調(diào)蓄水池濕陷地基處理方法也進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比和研究。

4.2 地基處理方法選擇

池基襯砌防滲措施：池底自下而上依次為清基+強(qiáng)夯處理(影響深度8m以內(nèi))+10%水泥土墊層厚400mm+復(fù)合土工布(0.5mm900g∕m2)+壤土墊層800mm。

5 結(jié)論

(1)濕陷性處理。根據(jù)GB50025—2004要求，蓄水池場(chǎng)地濕陷性黃土層最小處理深度7～13m。應(yīng)盡量挖穿上部馬蘭黃土的強(qiáng)濕陷層及高壓縮性土層，未處理濕陷黃土層剩余濕陷量應(yīng)滿足不大于150mm的要求，換填土層應(yīng)分層夯實(shí)，并做好防滲處理。南部池堤填筑高度大，應(yīng)挖穿上部eolQ32馬蘭黃土，并對(duì)原地基土進(jìn)行翻夯處理，填筑體應(yīng)分層填筑，充分壓實(shí)。

(2)邊坡處理。邊坡在2267.0m高程以下設(shè)排水棱體，排水棱體與水庫(kù)邊坡及土質(zhì)地基之間都應(yīng)該設(shè)置反濾層。排水棱體既能起到排水的作用，而且當(dāng)水庫(kù)地基強(qiáng)度足夠時(shí)，還可以起到支撐水庫(kù)、增加邊坡穩(wěn)定的作用。

池堤填筑方式采用震動(dòng)碾分層碾壓，粘性土料壓實(shí)度不小于98%。土工布的鋪設(shè)應(yīng)根據(jù)SL/T225—98《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，在池頂、坡腳處應(yīng)將土工布埋入預(yù)先設(shè)置好的錨固溝，然后回填夯實(shí)。