楊房橋—田家堡子段河道治理工程地質(zhì)評價

高廣林

(遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115003)

1 概 述

蘭河位于葠窩水庫上游，蘭河是太子河的一條支流，整治工程始于蘭河上游300m的楊，止于下游的田家堡子，即楊房橋—田家堡子段，共36.65km，其中不需治理河段長5.51km，治理干流河段長31.14km、支流河段長1.40km。沿著河岸村莊的布局相對分散,大部分的房子都建在河邊，現(xiàn)部分河段已在縣、鎮(zhèn)、村一級修建護(hù)坡等防洪工程，該流域的上游是山區(qū)，山多地少。流域積渣較為普遍，河道形態(tài)遭到破壞，極大的影響河道安全泄洪安全。

蘭河保護(hù)范圍內(nèi)遼陽縣所轄的甜水、寒嶺兩個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，鄉(xiāng)、鎮(zhèn)人民政府2個，自然屯150個。區(qū)內(nèi)交通運(yùn)輸發(fā)達(dá)，有縱貫蘭河南北的寒甜公路，是流域內(nèi)的主要交通線。流域范圍均在遼陽縣境內(nèi)，經(jīng)濟(jì)比較落后。保護(hù)區(qū)總?cè)丝?.88萬人，農(nóng)田3920hm2，經(jīng)濟(jì)林1.54萬hm2，保護(hù)土地面積5.06萬hm2。

2 工程地質(zhì)

區(qū)域地層上部以第四紀(jì)沖積地層為主，下部基巖以石灰?guī)r為主，巖性自上而下，探井揭露深度范圍描述如下。

1)卵石：級配良好，呈松散狀態(tài)，顆粒呈次圓形或次棱角形，由石英巖及石灰?guī)r等碎塊組成，顆粒呈弱風(fēng)化，中粗礫砂及圓礫充填空隙，局部上部受疏通河道及淘金等人文擾動，含少量塊石及漂石。層厚0.6-3.3m，各處厚度不一，以1.8-2.5m厚居多。

2)卵石：級配良好，呈稍—中密狀態(tài)，顆粒呈次圓形或次棱角形，由石英巖及石灰?guī)r等碎塊組成，顆粒呈弱風(fēng)化，中粗礫砂及圓礫充填空隙。層厚0m-3.7m，各處厚度不一，以1.0-2.3m厚居多。

3)弱風(fēng)化石灰?guī)r：灰色，它具有厚層狀結(jié)構(gòu)和塊狀結(jié)構(gòu)，以石灰石、石英等主要礦物成分為主。 為中硬巖，RQD=70，巖體基本等級為Ⅱ級[1-3]。鉆孔深度范圍內(nèi)未穿透此層，控制最大厚度6.3-9.1m。

勘查中，探孔出露深度范圍內(nèi)，孔隙水主要來自降水和地表水，地下水初探深度為1.0-1.1m；穩(wěn)定水位埋深為0.8m，水位年變幅隨季節(jié)變化。

3 地層結(jié)構(gòu)及巖土物理力學(xué)性質(zhì)

本次勘察鉆孔揭露的土層，地質(zhì)結(jié)構(gòu)基本上為單一結(jié)構(gòu)。主要由粗類土組成。場區(qū)內(nèi)巖性主要以卵石及石灰?guī)r為主，根據(jù)該場地及相鄰場地的室內(nèi)巖土測試結(jié)果，其物理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果參見表1-表3。各巖土層的滲透性根據(jù)室內(nèi)滲透性試驗(yàn)確定。其統(tǒng)計結(jié)果參見表4。

表1 碎石土層物理力學(xué)性質(zhì)統(tǒng)計表

表2 巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度統(tǒng)計表

表3 各土層承載力值、變形指標(biāo)、天然容重及內(nèi)摩擦角統(tǒng)計表

表4 各土層滲透系數(shù)統(tǒng)計表

4 工程地質(zhì)分析評價

4.1 岸坡現(xiàn)狀

經(jīng)現(xiàn)場踏勘得知，現(xiàn)有岸坡大部分段較好，只有部分段在汛期時破壞嚴(yán)重，存在安全隱患。

4.2 天然岸坡穩(wěn)定性評價

河岸上部以卵石層為主，下部為弱風(fēng)化石灰?guī)r，各層巖土承載能力均較高，但河岸上部局部受疏通河道及淘金等人文擾動，結(jié)構(gòu)較為松散，穩(wěn)定性較差，河堤被河水沖刷嚴(yán)重，局部出現(xiàn)塌岸和陡坡，河岸坡比為1∶1.00-1∶1.10[4]。

4.3 滲透與滲透變形評價

區(qū)內(nèi)各土層滲流變形按《堤防工程地質(zhì)調(diào)查規(guī)程》的規(guī)定判定[5]。

1)細(xì)粒土和非均質(zhì)系數(shù)<5的粗粒土的滲流變形為流體土。 ②非均勻系數(shù)>5的粗粒土的滲流變形可通過以下方法確定：A 連續(xù)級配流土和管涌應(yīng)根據(jù)細(xì)粒含量，采用下式計算判別：

流土：

(1)

管涌：

(2)

B不連續(xù)級配采用

流土型：

pc≥35%

(3)

過度型取決于土的密度、粒級、形狀：25%≤Pc<35%[6]

管涌：

pc<25%

(4)

式中：n為土的孔隙率；pc為土的細(xì)粒顆粒含量，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計，%；Cu為土壤非均勻系數(shù)，土壤非均勻系數(shù)可由以下公式計算：

Cu=d60/d10

(5)

D60和D10分別占土壤總質(zhì)量的60%和10%。

土壤細(xì)粒含量可通過以下方法確定:

對于不連續(xù)的級配土，級配曲線中至少有一個平坦段，其顆粒含量≤粒徑的3% ，粗細(xì)顆粒的區(qū)分，df是以平緩粒徑等級的最大和最小粒徑的平均粒徑為依據(jù)的，對應(yīng)的粒徑為細(xì)顆粒的含量[6-7]。

采用了流土型臨界水力梯度的計算公式：

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

(6)

采用了管涌型臨界水力比的計算公式：

Jcr=2.2(Gs-1)(1-n)2d5/d20

(7)

式中：Jcr為土的臨界水力比降；Gs為土的顆粒密度與水的密度之比；n為土的孔隙率，%；d5、d20為粒徑分別<土壤總質(zhì)量的5%和20%的粒徑，mm。

土壤的臨界水力梯度除以安全系數(shù) 2 就是土壤的允許水力梯度。根據(jù)上述判別方法，確定土壤破壞的類型，根據(jù)土壤狀態(tài)下孔隙比的經(jīng)驗(yàn)值確定沙子的孔隙比。各土層的破壞類型及允許水力比降見表5。

表5 堤基各土層滲透破壞類型及允許水力比降統(tǒng)計表

4.4 護(hù)岸穩(wěn)定性評價

本段河岸土層上部以卵石層為主，下部為弱風(fēng)化石灰?guī)r，各層巖土承載能力均較高，但本段河岸上部局部受疏通河道及淘金等人文擾動，結(jié)構(gòu)較為松散，穩(wěn)定性較差,有產(chǎn)生不均勻沉陷的可能，建議在設(shè)計時檢查沉降并演算，本段河岸受河流沖刷嚴(yán)重，局部有塌岸現(xiàn)象，河岸坡度較陡，河岸坡比為1∶1.00—1∶1.10，建議施工時對河岸邊坡進(jìn)行削坡處理，建議坡比1∶1.50—1∶1.75[8-10]。

4.5 岸坡地質(zhì)條件分類

根據(jù)本工程的土體組成，將地質(zhì)結(jié)構(gòu)分為兩類一類是單一結(jié)構(gòu)，由粗類土組成。二類是雙層結(jié)構(gòu)，上層是細(xì)土類，下層是粗土類，按細(xì)類土層厚，以3.0m為界，又分為Ⅱa、Ⅱb兩個亞類。上部黏性土<3.0m為Ⅱa類，上部黏性土>3.0m為Ⅱb類。

5 結(jié) 語

調(diào)查顯示，項(xiàng)目區(qū)未發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)現(xiàn)象，岸坎上部以卵石層為主，下部為弱風(fēng)化石灰?guī)r，各層巖土承載能力均較高，但河岸上部局部受疏通河道及淘金等人文擾動，結(jié)構(gòu)較為松散，穩(wěn)定性較差，河岸兩岸坡度均較陡，受河流沖刷嚴(yán)重，局部有塌岸現(xiàn)象。