某灌区工程地质条件、存在问题及评价_刘连广.pdf

河南水利与南水北调 2023年第5期勘测设计某灌区工程地质条件、存在问题及评价刘连广（商丘市睢阳区水利局，河南 商丘 476100）摘要：结合历史地震及断层活动性等资料，研究灌区区域地质资料，分析区域主要构造对工程区的影响。通过对区域及场地的构造稳定性进行评价，提出工程区的地震动参数；查明引水线路沿线的地形地貌、地层岩性、地质构造，注意软土、膨胀岩土、可液化土等特殊土的分布；对引水线路地基稳定性、渗透性、明渠成渠条件及主要工程地质问题作出评价，并对线路进行工程地质分段，为输水管线设计提供地质依据。关键词：地质条件；主要问题；评价；灌区工程中图分类号：TV221，2文献标识码：B文章编号：1673-8853（2023）05-0089-021工程概况某灌区位于黄河南岸，建于1957年，水源为黄河水，渠道建于21世纪60年代，灌区设计灌溉面积为0.40万hm2，涉及王村镇、高村乡、汜水镇，全部为提水灌溉，是荥阳市最大的一处中型灌区。多年来，由于未进行配套建设，渠道坍塌渗漏严重，渠系建筑物年久失修、坍塌、老化等现象普遍存在，致使渗漏损失大，渠道及渠系建筑物得不到及时维护和更新，造成灌区有效灌溉面积不断萎缩，灌溉面积仅有0.30万hm2，实际灌溉面积仅0.20万hm2。为贯彻、落实党中央、国务院关于农业、农村和农民以及水利工作的一系列新的方针政策，对灌区工程地质进行分析，对节水配套设施、设备进行改造建设。2灌区工程地质条件2.1地形地貌灌区下游治理段地貌单元属黄土丘陵区，场区地面高程133.50138.90 m，地形北高南低，治理范围为桩号0+0002+900，治理长度为2.90 km。2.2地层岩性灌区工程场区地层结构主要为黏性土均一结构。地层岩性主要为第四系上更新统冲洪积成因的黄土状轻粉质壤土，地层分布相对较稳定。按时代岩性特征，共划分1个岩土体单元：上更新统（Q3）黄土状轻粉质壤土（Q3al）：浅黄-褐黄色，干-稍湿，中密，土质不均匀，局部夹有砂壤土透镜体，摇振反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低，见有少量钙质斑点，见少量蜗牛壳碎片，可见虫孔和竖向孔隙。钻孔未揭穿，揭露厚度810 m。2.3岩土体物理力学性质灌区工程岩土体根据现场原位测试和室内试验成果，综合分析整理，各岩土体单元物理力学性指标建议值见表1。2.4工程水文地质评价灌区工程场区地貌属黄土丘陵地区，地形相对较平坦，场区地震动峰值加速度为0.10 g，相当于地震基本烈度为度，场区地质结构为黏性土单一结构。渠底基槽开挖深度约为2 m 时，临时边坡岩性主要为黄土状轻粉质壤土，该层承载力标准值fk=150 kPa；为中等压缩性中硬土层，属级普通土。建议开挖边坡坡比：黄土状轻粉质壤土为 1.00：0.501.00：1.00。勘察期间未见地下水位，不存在施工降、排水问题。作者简介：刘连广（980.3），男，工程师，主要从事水利水电工程项目的建设与管理等工作。Engineering Geological Conditions,Existing Problems and Evaluation of an Irrigation AreaLIU Lianguang（Shangqiu Suiyang Water Resources Bureau,Shangqiu 476100,China）Abstract：Based on the data of historical earthquake and fault activity,the geological data of the irrigation area is studied,and theimpact of the main regional structures on the project area is analyzed.By evaluating the structural stability of the area and the site,theground motion parameters of the project area are proposed.The landform,formation lithology and geological structure along the waterdiversion route are find out.The distribution of soft soil,expansive rock soil,liquefiable soil and other special soil are paid attention.The stability,permeability,open channel forming conditions of the foundation and the main engineering geological problems of thediversion line are evaluated in this paper.Moreover,the engineering geological segmentation of the line is carried out.These providegeological basis for the design of water transmission pipeline.Key words：geological conditions;main problems;evaluation;irrigation area project89河南水利与南水北调 2023年第5期勘测设计3工程地质存在的主要问题岩土体的地质结构特征决定了渠线临河岸坡和地基稳定、施工难易程度等条件。根据地形地貌、地层时代、土体结构类型、岩土体物理力学特性及其渗透性等水文工程地质条件，结合渠线开挖深度，存在的工程地质问题主要为黄土湿陷、临河岸坡稳定性问题。3.1黄土湿陷性Q3黄土状粉质壤土，具非自重弱湿陷性，湿陷深度约8 m。试验测定其湿陷系数见表2。可见湿陷系数较小，湿陷性对渠道影响不大。对挖方渠道段，由于无附加荷载，黄土状粉质壤土又是非自重湿陷性土，可不考虑湿陷性问题。对半挖半填渠道，由于黄土状粉质壤土的湿陷起始压力平均值为117 kPa，小值平均值为63 kPa。为安全起见建议对填方高度大于3 m的渠段用强夯法处理（填筑土密度取2 kg/m3，湿陷起始压力取小值平均值）。3.2岸坡稳定性据灌区南岸临河自然边坡调查，Q3黄土自然边坡坡度一般为1.00：1.00，局部达到1.00：0.40；局部形成小陡坎。现场勘察表明工程区黄土岸坡的整体自然稳定临界坡角一般为4045，局部达50。因灌区南岸目前处于受冲刷状态，该坡度基本上反映黄土岸坡的临界稳定坡度。邙山临河岸坡坡脚部位，普遍可见地下水呈面状渗出，出渗面高程与Q3黄土类土地下水位及岸坡上Q2与Q3分界线出露高程有关，一般为101103 m，高出河水位13 m，雨季局部地段出渗面高程可高出河水位39 m，旱季部分出渗点自行消失。邙山临河边坡，坡脚受河水冲刷掏蚀，边坡顶部出现张裂隙，失稳下滑。Q3黄土边坡常发育有崩塌、滑坡、潜蚀洞穴、滑坡等外动力地质现象。崩塌的规模一般较小。潜蚀洞穴一般发育在距边坡前缘510 m范围内，洞穴直径15 m。据调查，邙山黄土岸坡分布有规模不一的滑坡共15处，长度一般为25165 m，宽度一般为60400 m，厚度一般530 m，滑坡体积一般530万m3，其中最大者可达180万m3。综上所述，邙山临河岸坡目前处于临界稳定状态，局部岸坡不稳定。4灌区工程地质评价4.1地形地貌灌区治理段地貌单元属黄土丘陵区，地面高程144.40150.30 m，地形北高南低，治理范围为桩号0+0000+960，治理长度为0.86 km。4.2地层岩性灌区地层结构主要为黏性土均一结构。地层岩性主要为第四系上更新统冲洪积成因的黄土状轻粉质壤土，地层分布相对较稳定。按时代岩性特征，共划分1个岩土体单元：上更新统（Q3）黄土状轻粉质壤土（Q3al）：浅黄-褐黄色，干-稍湿，中密，土质不均匀，局部夹有砂壤土透镜体，摇振反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低，见有少量钙质斑点，见少量蜗牛壳碎片，可见虫孔和竖向孔隙。钻孔未揭穿，揭露厚度812 m。4.3岩土体物理力学性质根据现场原位测试和室内试验成果，综合分析整理，各岩土体单元物理力学性指标建议值见表3。土体单元序号岩性名称黄土状轻粉质壤土时代成因Q3al物理性质天然含水量/%15.10天然干密度d/（g/cm3）1.57比重Gs2.70液性指数IL-0.14力学性质压缩系数（a1-2）/MPa-10.12压缩模量（Es）/MPa15.10抗剪强度（自快）C/kPa14/28.00抗剪强度（饱固快）C/kPa14.00/29承载力标准值fk/kPa150表1各岩土体单元物理力学性指标建议值表表2湿陷性试验成果统计表组数/组最大值最小值平均值各级压力的湿陷系数/s50/kPa283.1010-21.0010-35.0010-3100/kPa285.6010-21.0010-31.1010-2200/kPa287.5010-27.0010-32.0010-2400/kPa280.261.4010-22.6010-2起始湿陷压力/kPa3534724117土体单元序号岩性名称黄土状轻粉质壤土时代成因Q3al物理性质天然含水量/%15.10天然干密度d/（g/cm3）1.57比重Gs2.70液性指数IL-0.14力学性质压缩系数（a1-2）/MPa-10.12压缩模量（Es）/MPa15.10抗剪强度（自快）C/kPa14/28抗剪强度（饱固快）C/kPa14/29承载力标准值fk/kPa150表3各岩土体单元物理力学性指标建议值表4.4工程水文地质评价灌区工程场区地貌属黄土丘陵地区，地形相对较平坦，地震动峰值加速度为0.10 g，相当于地震基本烈度为度，地质结构为黏性土单一结构。渠底基槽开挖深度约为2 m时，临时边坡岩性主要为黄土状轻粉质壤土，该层承载力标准值fk=150kPa；为中等压缩性中硬土层，属级普通土。建议开挖边坡坡比：黄土状轻粉质壤土为1.00：0.501.00：1.00。勘察期间未见地下水位，不存在施工降、排水问题。参考文献：1 龙宜伟，肖胶，罗平.拉寨水库右岸渗漏区工程地质条件分析及评价 J.黑龙江水利科技，2022，50（9）.2 曾亚新.宁夏中卫市香山冶金用石英岩矿水文与工程地质条件分析 J.科学技术创新，2022（27）.3 吉烜莹，张杰，张生海，等.烟台大沽夹河流域中下游工程地质条件分析 J.地下水2022，44（4）.4 杨勇建.黄家沟水库坝址区工程地质条件分析与坝型优选J.河南科技，2022，41（13）.收稿日期：2023-2-21编辑：刘长垠90