單縣引黃灌區工程地質條件評價

劉 艷

(單縣水務局，山東 單縣 274300)

單縣地處山東省西南部，蘇、魯、豫、皖四省交界處。單縣系黃河沖積平原，屬華北平原新沉降盆地的一部分,地勢西南高東北低。因歷史上受黃河漫灘、沉積、決口、改道、泛濫的影響，形成了故道高灘地、背河槽狀洼地、決口扇形地、淺平洼地、緩平坡地五種地貌類型。單縣境內所涉及引黃灌區主要為閆潭灌區和謝寨灌區2處，其中閆潭灌區位于單縣南部，謝寨灌區位于單縣北部，共259個行政村，約62.84萬人口。

1 引黃灌區地質概況

閆潭引黃灌區在地質構造上屬于華北地臺的一部分，位于華北平原的南部，為魯西南黃泛沖洪積平原。區內地表土層主要為第四系晚中新世黃河沖積形成的壤土和砂壤土，局部地段夾粉細砂和粘土。灌區抗震設防烈度為Ⅶ度，工程區設計基本地震加速度值為0.10～0.20 g，該場地的基本地震烈度為Ⅶ度；聊考斷裂從該灌區中部穿過，呈近南北走向，為地震多發區域，其發生地震主要由聊考大斷裂控制。本工程工程環境類別為Ⅱ類環境。

謝寨引黃灌區屬黃河沖洪積形成的華北平原地貌。位于華北平原的南部，為魯西南黃泛沖洪積平原。地形起伏較小，自然比降 1/5 000～1/6 000，地面最大高程 62.0 m、最小為 40.0 m，地表相對高差為 13.10 m，地勢呈西北高東南低。灌區在地質構造上屬于華北地臺的一部分，位于華北平原的南部，為魯西南黃泛沖洪積平原。區內地表土層主要為第四系晚中新世黃河沖積形成的粘土、壤土和砂壤土，局部地段夾粉細沙。灌區抗震設防烈度為Ⅶ度，設計基本地震加速度值為 0.15 g，該場地的基本地震烈度為Ⅶ度；聊考斷裂從該灌區中部穿過，呈近南北走向，為地震多發區域，其發生地震主要由聊考大斷裂控制。

本區地質構造均被第四系松散層所覆蓋，大地構造單元屬中朝準地臺魯西坳陷區。聊考斷裂帶是地震構造分區的邊界斷裂，是該區構造地震控制性斷裂。該區地震活動特征在空間上主要分布在北東向的聊考斷裂帶附近；在時間分布上，具有群聚性活動特征。根據《中國地震動參數區劃圖》GB18306-2001，灌區內地震動峰值加速度為 0.15 g，設計地震分組為第一組，地震動反應譜特征周期為0.45 s。

2 引黃灌區工程地質條件

2.1 地基土的分布及其物理力學性質

1層填筑土：黃褐色，土質不均勻，以輕粉質壤土為主，含云母、少量植物根系，夾粉質粘土薄層，中密。場區普遍分布，厚度：4.30～5.20 m，平均4.75 m；層底標高：58.08～58.43 m，平均58.26 m；層底埋深：4.30～5.20 m，平均4.75 m。填土主要來源于附近表層土，堆積方式為人工填筑，填土填筑時間10 a以上。

2層粉質砂壤土：灰黃色，土質均勻，含云母、氧化鐵斑，層理不明顯，搖振反應迅速，無光澤反映，干強度低，韌性低，中密，濕。場區普遍分布，厚度：1.80～2.30 m，平均2.05 m；層底標高：56.13～56.28 m，平均56.21 m；層底埋深：6.60～7.00 m，平均6.80 m。

3層粉質壤土：灰黃色，土質較均勻，搖振無反應，夾少量粉質粘土和砂壤土薄層，干強度中等，韌性中等，軟塑-可塑。場區普遍分布，厚度：8.00～8.50 m，平均8.25 m；層底標高：46.53～47.58 m，平均47.06 m；層底埋深：15.70～16.20 m，平均15.95 m。

3夾層粉質砂壤土：灰黃色，土質較均勻，含云母，層理不明顯，搖振反應迅速，無光澤反映，干強度低，韌性低，中密，濕。場區普遍分布，厚度：0.70～1.10 m，平均0.90 m，層底標高：50.63～51.08 m，平均50.86 m；層底埋深：12.10～12.20 m，平均12.15 m。

4層粉質砂壤土：灰黃色，土質較均勻，含云母，層理不明顯，搖振反應迅速，無光澤反映，干強度低，韌性低，夾粉質粘土薄層，中密，濕。場區普遍分布，厚度：2.60～3.00 m，平均2.80 m；層底標高：43.53～44.98 m，平均44.26 m；層底埋深：18.30～19.20 m，平均18.75 m。

5層粉質壤土：黃褐色，土質較均勻，搖振無反應，夾少量粉質粘土，干強度中等，韌性中等，可塑。場區普遍分布，厚度：3.60～5.60 m，平均4.60 m；層底標高：38.48～39.03 m，平均38.76 m；層底埋深：23.70～24.80 m，平均24.25 m。

5夾層粉質砂壤土：灰黃色，土質較均勻，含云母，層理不明顯，搖振反應迅速，無光澤反映，干強度低，韌性低，中密，濕。場區普遍分布，厚度：0.90～0.90 m，平均0.90 m；層底標高：40.78～40.93 m，平均40.86 m；層底埋深：21.80～22.50 m，平均22.15 m。

6層粉質砂壤土：灰黃色，土質較均勻，含云母，層理不明顯，搖振反應迅速，無光澤反映，干強度低，韌性低，夾粉質粘土薄層，中密-密實，濕。場區普遍分布，厚度:4.10～4.20 m，平均4.15 m；層底標高：33.68～34.23 m，平均33.96 m；層底埋深：28.50～29.60 m，平均29.05 m。

6夾層粉質壤土：黃褐色，土質較均勻，搖振無反應，夾少量粉質粘土薄層，干強度中等，韌性中等，可塑。場區普遍分布，厚度：0.60～0.70 m，平均0.65 m；層底標高：36.38～36.63 m，平均36.51 m；層底埋深：26.10～26.90 m，平均26.50 m。

7層粉質粘土：褐灰色，土質較均勻，搖振無反應，夾少量粉質砂壤土，干強度中等，韌性中等，可塑-硬塑。該層在勘察深度37.00 m范圍內未穿透。

2.2 物理力學性質指標及承載力

2.2.1 地基土的物理力學性質指標

表1 土的物理性質指標建議值

2.2.2 地基土的承載力

依據有關規范，結合野外鉆探、原位測試、室內試驗及地區經驗，建議各土層地基基本容許承載力〔fao〕、鉆孔灌注樁樁側土摩阻力標準值qik、樁端阻力標準值qpk、水泥土攪拌樁側阻力特征值qik、樁端土阻力特征值qp見表2。

表2 地基承載力及樁阻力統計表

3 引黃灌區工程地質條件評價

3.1 滲透性評價

地層的滲透性按《水利水電工程地質勘察規范》(GB50487-2008)確定。

3.1.1 滲透變形類型判別

1層填筑土、2層粉質砂壤土、3層粉質壤土均為細粒土，土的滲透變形類型為流土。

3.1.2 臨界水力比降的確定

地基視為單層土體均質結構，根據《水利水電工程地質勘察規范》(GB50487-2008)附錄G規定，其臨界水力比降按下式計算：

Jcr=(Gs-1)(1-n)

式中：Jcr為臨界水力比降；G為土顆粒比重；n為土的天然孔隙率

表3 地基土臨界水力比降計算表

3.2 地下水及其腐蝕性評價

3.2.1 水文地質條件

勘區地下水屬潛水型，地下水補給主要為引水渠側向補給和大氣降水補給，排泄主要為蒸發排泄。地下水與渠道徑流在不同的時期互有補給，雨季，渠內水位升高，渠水補給地下水，地下水位升高。枯水期，渠內水位下降，地下水補給渠水，地下水位降低。

勘察期間從施工鉆孔中測得終孔穩定地下水位埋深為3.20～3.64 m，平均3.42 m。相應水位標高為59.53～59.64 m，平均59.59 m。據區域水文地質資料，場地地下水年水位變化幅度為2.00 m左右，近年最高水位埋深約0.50 m。

3.2.2 腐蝕性評價

本次勘察取地下水試樣2組，地表水2組。分析結果如下：地下水和地表水對混凝土具有無腐蝕性；對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有弱腐蝕性，對鋼結構具有弱腐蝕性。

3.2.3 地下水位以上土的腐蝕性評價

按環境類型對混凝土結構具微腐蝕性；按地層滲透性對混凝土結構具微腐蝕性；對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。綜合評價，場地地下水位以上土對混凝土結構具微腐蝕性。對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。

綜合評價：地下水和地表水對混凝土無腐蝕性；對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性，對鋼結構具弱腐蝕性。場地地下水位以上土對混凝土結構具微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。

4 結語

(1)勘察區地勢相對較平坦，地貌單元屬于第四紀黃河沖積平原。勘區內土的類型為中軟場地土，場地類別為Ⅲ類，屬建筑抗震不利地段。本地區Ⅲ類場地地震動加速度值為0.15 g，相應地震基本烈度為7度。

(2)通過標準貫入錘擊數法判定，本場地15.0 m深度范圍1層、2層和4層為液化土。該場地地下水屬第四系孔隙潛水，地下水補給主要為渠道側向補給和大氣降水補給，排泄主要為蒸發排泄和向渠道滲流方式排泄。場區多為粉質壤土、粉質砂壤土、粉質粘土等。自然地坪條件下最高水位埋深為0.50 m，近3～5 a最高水位埋深為0.50 m，年地下水位最大變化幅度2.00 m。

(3)地下水和地表水對混凝土無腐蝕性；對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性，對鋼結構具弱腐蝕性。場地地下水位以上土對混凝土結構具微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。地層的滲透性評價1層填筑土為弱透水性土層，2層粉質砂壤土為中等透水性土層，3層粉質壤土為弱透水性土層，3層粉質壤土地層相對較連續，可作為相對隔水層。1層填筑土、2層粉質砂壤土、3層粉質壤土均為細粒土，土的滲透變形類型為流土。