基于巖層物理性質(zhì)及堤基評(píng)價(jià)探析

趙安東

(遼寧省大連水文局， 遼寧 大連 116023)

基于巖層物理性質(zhì)及堤基評(píng)價(jià)探析

趙安東

(遼寧省大連水文局， 遼寧 大連 116023)

根據(jù)工程地質(zhì)勘察資料，對(duì)不同巖性基巖的物理性質(zhì)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)合本流域的地質(zhì)資料,對(duì)堤基滲透變形穩(wěn)定性進(jìn)行判斷,以便對(duì)類似工程提供參考。

物理性質(zhì); 滲透變形; 堤基; 周流河

1 概 述

周流河流域總面積為36.32km2，主河道全長(zhǎng)18.54km，河道比降為5.86‰，發(fā)源于葫蘆島連山區(qū)老官堡鎮(zhèn)境內(nèi)的落石山，該河經(jīng)老官堡、塔山流入渤海。整個(gè)流域呈西北高東南低，上游處于低谷丘陵區(qū)，中下游處于葫蘆島市塔山鎮(zhèn)和沿海平原，地勢(shì)較為平緩。

周流河河流走向呈北西—南東向，河流直接入海。沿河兩岸上部地層由第四系沉積物組成，主要是以沖洪積為主的砂卵礫石。下部地層以混合花崗巖閃長(zhǎng)巖為主。

2 堤基各巖層的物理性質(zhì)

2.1 堤基原位測(cè)試

野外原位測(cè)試主要以標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、圓錐重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)為主。周流河各土層測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

2.2 堤基地層滲水試驗(yàn)指標(biāo)

在周流河鉆孔zk15、zk21、zk27對(duì)細(xì)粒土質(zhì)砂層進(jìn)行了鉆孔常水頭注水試驗(yàn)，按照《水利水電工程注水試驗(yàn)規(guī)程》(SL 345—2007)，試驗(yàn)土層的滲透系數(shù)按下式計(jì)算：

表1 周流河原位測(cè)試實(shí)驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)

式中k——試驗(yàn)土層的滲透系數(shù)，cm/s；

Q——注入流量，cm3/s；

H——試驗(yàn)水頭，cm；

r——鉆孔內(nèi)半徑，cm；

l——試段長(zhǎng)度，cm。

試驗(yàn)相關(guān)參數(shù)及按上述公式計(jì)算得出的滲透系數(shù)詳見(jiàn)表2。

表2 周流河鉆孔注水試驗(yàn)計(jì)算成果

通過(guò)滲透系數(shù)可以得出周流河細(xì)粒土質(zhì)砂③為強(qiáng)透水層。

3 地基土各項(xiàng)指標(biāo)建議值及水質(zhì)

3.1 地基土各項(xiàng)指標(biāo)建議值

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，同時(shí)結(jié)合地基土野外鑒定特征及類似工程經(jīng)驗(yàn)，綜合確定河堤內(nèi)各層地基土各項(xiàng)指標(biāo)建議值，見(jiàn)表3。

3.2 周流河水質(zhì)

周流河下游K0+000～K0+500段水位變化主要受養(yǎng)殖場(chǎng)地下取水及潮汐影響，局部水位變化較大；K0+500～K2+030段地下水主要以大氣降水補(bǔ)給為主，以地面蒸發(fā)及向附近河流的側(cè)向徑流為主要排泄方式，潮汐影響不大，水位的變幅一般在1.0～1.5m。周流河水質(zhì)分析結(jié)果見(jiàn)表4。

依據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果，按照《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB 50487—2008)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，綜合判定周流河內(nèi)地表水在K0+000～K0+750段對(duì)混凝土具有強(qiáng)腐蝕性，腐蝕類型為硫酸鹽型，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋在干濕交替作用下具有強(qiáng)腐蝕性；地表水在K0+750～K2+0300段對(duì)混凝土無(wú)強(qiáng)腐蝕性，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋在干濕交替作用下無(wú)腐蝕性。

表3 地基土各項(xiàng)指標(biāo)建議值

表4 周流河水質(zhì)分析結(jié)果

4 堤基的評(píng)價(jià)

4.1 堤基的滲漏評(píng)價(jià)

根據(jù)野外鉆探情況，結(jié)合注水試驗(yàn)判定：飲馬河細(xì)粒土質(zhì)砂②層為中強(qiáng)透水層；細(xì)粒土質(zhì)砂④層為強(qiáng)透水層；周流河細(xì)粒土質(zhì)砂③層為強(qiáng)透水層。滲漏類型為孔隙性滲漏。

4.2 滲透變形穩(wěn)定性判別

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可以判定該地區(qū)土屬于不連續(xù)級(jí)配的土，對(duì)不均勻系數(shù)大于5的不連續(xù)級(jí)配土，土的細(xì)粒含量以最小粒徑為區(qū)分粒徑，相當(dāng)于此粒徑的含量為細(xì)粒含量。周流河細(xì)粒土質(zhì)砂細(xì)粒含量見(jiàn)表5。

表5 周流河細(xì)粒土質(zhì)砂細(xì)粒含量

各土樣中的細(xì)粒含量均小于25%，因此可以判定該地區(qū)土的滲透變形類型為管涌型。

4.2.1 管涌的臨界水力比降確定

按照《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB 50487—2008)中的附錄G，管涌的臨界水力比降采用下式計(jì)算：

式中Jcr——管涌的臨界水力比降；

Gs——土的顆粒密度與水的密度之比，可取2.6g/cm3；

n——土的孔隙率，n=e/(1+e)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試判定砂類土的孔隙比e約為0.68，通過(guò)計(jì)算確定孔隙率n=0.4048；

d5、d20——分別占總土重5%和20%的土粒粒徑。

通過(guò)計(jì)算，周流河臨界水力比降見(jiàn)表6。

表6 周流河臨界水力比降統(tǒng)計(jì)

4.2.2 允許水力比降

經(jīng)計(jì)算，允許水力比降為0.16。由于堤基土易發(fā)生管涌滲透變形，實(shí)際水力坡度不超過(guò)允許的水力坡度，防止發(fā)生滲透破壞。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)本次勘察確定海防堤地基巖性以細(xì)粒土質(zhì)砂、低液限黏土、淤泥質(zhì)土為主，可采用細(xì)粒土質(zhì)砂、低液限黏土作為堤基的持力層，工程區(qū)可以進(jìn)行河道治理。周流河環(huán)境水對(duì)混凝土具有強(qiáng)腐蝕性；環(huán)境水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋在干濕交替作用下具有強(qiáng)腐蝕性。

[1] 孟元媛.陵川仙臺(tái)水庫(kù)壩基工程地質(zhì)問(wèn)題研究[J].山西水利科技,2014(4).

[2] 俞國(guó)平.灌區(qū)渠道防滲加固措施研究[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2012(1).

[3] 毛昶熙,段祥寶,蔡金傍,等.堤基滲流管涌發(fā)展的理論分析[J].水利學(xué)報(bào),2004(12).

[4] 周曉杰.堤防的滲透變形及其發(fā)展的研究[D].北京：清華大學(xué),2006.

[5] 楊曉瑩.輸水隧洞的支護(hù)結(jié)構(gòu)及圍巖穩(wěn)定性分析[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2015(6).

Evaluation and analysis based on rock physical property and dam foundation

ZHAO Andong

(Liaoning Dalian Hydrology Bureau, Dalian 116023, China)

Physical properties parameters of foundation rocks with different lithologies are statically analyzed according to engineering geological survey data. Geological data of the river basin are combined for judging the stability of dam foundation seepage deformation, and providing reference for similar projects.

physical properties; seepage deformation; dam foundation; Zhouliu River

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2016.06.010

TV221

A

2096- 0131(2016)06- 0030- 03