特殊巖土工程地質條件特性分析

謝飛

【摘 要】在開展特殊巖土工程項目之前，務必要深入調查當地的地質條件特性，以便能夠選擇最佳的施工方案。本文以某穿越荒漠半荒漠草原地帶的工程項目為例，深入分析了特殊巖土工程地質條件特性，其中包括分析渠道存在的問題及破壞機理、問題分析及工程措施等，具有一定的參考價值。

【關鍵詞】特殊巖土工程；地質條件；特性分析

一、前言

特殊巖土工程是指具有一定的建設施工發現、難度較高、涉及因素較多的工程建設項目，工程場地的特殊巖土條件常常會出現傾倒、開裂、沉陷、滑移、坍塌、隆起等一系列不良現象，輕則影響工程施工的順利開展，重則會對工程設施安全造成較大的危害。因此，在開展特殊巖土工程項目之前，務必要深入調查當地的地質條件特性，以便能夠選擇最佳的施工方案，本文就特殊巖土工程地質條件特性進行分析。

二、工程概況

某引水渠全長329公里，穿越荒漠半荒漠草原地帶，其中112公里為風克干渠，217.184公里為西干渠。從投入使用開始，引水渠已經有15年的運行歷史，其正常運行目前已經受到鹽漬土、膨脹巖土的嚴重影響。該引水渠受到地理位置的嚴重影響，平均風速為3～3.7m/s，平均積雪深度為23～28cm，平均氣溫為3.4℃，最大凍土深度為l.9m。明渠通過段 65%為中生界～新生界砂巖、泥巖、砂質泥巖、砂礫巖風化剝蝕后形成的第四系松散覆蓋層地段，巖性成分大多繼承了成土母巖的礦物成分，含蒙脫石成分在25～30%左右，含鹽（局部Na2SO4）量達2.91%，具高膨脹性和鹽脹性。

三、渠道存在的問題及破壞機理

引水渠的地質條件復雜，屬于典型的多元結構，渠段為侏羅系、白堊系、第三系的泥巖，沿線地層巖性為第四系含砂礫石土、粘土、沖洪積低液限粉土；其中，位于白堊系地層和第三系地層中的紫紅色泥巖、灰綠泥巖的膨脹性極為明顯，而且親水礦物的含量及蒙脫石的含量較高，甚至可懷疑達到76%。本工程在明渠破壞最為嚴重的地段（XG149+800段），分別選取鹽脹土典型斷面、膨脹土典型斷面來開展相應的試驗、勘察，以便能夠更好地分析特殊巖土工程地質條件特性。風克干渠的典型斷面共計取3個，西干渠的典型斷面共計取4個。

（一）膨脹土工程地質條件與破壞機理

該地段屬于典型的半挖半填方渠道，地形局部起伏，總體開闊、平坦，還有少量的沖溝發育位于XG149+800段渠道的兩側。勘探點的坑深控制在3.5m，分別位于堤下距渠道12.5m、左側堤上距渠道2.5m等處。礫粒的耐磨性能較佳，礫粒組含量在10%-14.50%之間，含水率為4-7%，孔隙比為0.79，呈現出黃褐色、褐紅色。

XG149+800段渠道的下部沖洪積層與防滲板緊密接觸，層內有較多的伊利石、蒙脫石。巖土的環境溫度、含水量在極端惡劣自然氣候的作用下往往會緊密與巖土的失水收縮、吸水膨脹等特性結合在一起，甚至還有可能會導致渠板出現變形、凸脹、破裂的現象，最終損壞。

（二）鹽脹土工程地質條件與破壞機理

西干渠187+800km處屬于半挖半填方渠道，地形局部起伏，總體開闊、傾斜。勘探點的坑深控制在3.5m，分別位于西干渠左側堤下、西干渠左側堤上等處。渠堤內填筑了孔隙比為0.69、含水率為5～12%、滲透系數為3.64×10-4cm/s、厚度為3m、干密度為1.73g/cm3的砂礫石混合土，內含大量中密態、稍濕的含礫石砂土。渠堤填土土鹽分析詳見表1。

基于取樣分析結果可知，西干渠187+800km處土質為中鹽漬土，易溶鹽含量為1.48%，易溶鹽總量最大為15.453g/kg，易溶鹽總量最小為14.165g/kg，氯離子的含量稍高，SO42-的含量適中，無論是持水能力，還是吸濕性能力都強。一旦水與SO42-進行接觸，那么就很容易會出現結晶現象，導致體積出現膨脹現象，進而還會導致出現防滲板凸起開裂的現象。

四、問題分析及工程措施

（一）問題分析

渠堤上部填筑料大多為砂礫巖風化殘積碎屑物、紫紅色泥巖風化殘積碎屑物、灰白綠泥巖風化殘積碎屑物，均屬于在原渠道土層中挖掘出來的廢棄料，自由膨脹率大、易溶鹽含量大親水粘粒含量高，屬于典型的遇水就會體積增大的鹽脹土、膨脹土。

（二）工程措施

（1）若處于砂質泥巖區段、泥巖區段（均具有透水性極小的特點），可在渠道底部安裝排水管，以便能夠降低渠底板被渠底水流頂托力的破壞程度，并且還可有效排出滲水流。

（2）特殊巖土段的渠道務必要高度重視滲水流，滲水流是最為主要的導致特殊巖土工程地質條件出現變化的截止。可通過將換墊層料放置在防滲板下方的方式來是實現。

（3）基于工程實際情況來看，條石防滲技術應用到部分含鹽量極高的挖方段較為適宜，主要原因在于：原巖石塊能夠較好地適應硫酸鹽腐蝕、巖土鹽脹、巖土凍脹、巖土膨脹等一系列問題。

（4）該引水渠會穿越許多復雜的地形地貌，甚至還存在著不止一處的復式渠坡段，此段積雪融水易順坡下滲到堤肩板下。與直接用砂石料墊道相比，應用粘土（厚度為40～50cm）來對渠頂肩與馬道間進行防水防滲，工程應用效果較佳，值得推廣應用。

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