喬坨子砂堤段物理力學性質及原位測試探析

張強

（遼寧省撫順水文局，遼寧 撫順 113000）

喬坨子砂堤段物理力學性質及原位測試探析

張強

（遼寧省撫順水文局，遼寧 撫順 113000）

查明喬坨子砂堤段堤身的巖性組成、堤基以下砂層的滲透性，以及透水層與不透水層的分布范圍，對堤身堤基的滲透性做出評價，并提出合理的處理意見。

巖性；物理力學；測試

1 概述

喬坨子砂堤段位于太子河右岸遼陽縣唐馬寨鎮境內，堤防等級Ⅱ級，防洪標準50年一遇。防滲處理1500m。

喬坨子段堤身主要由粉質黏土組成，局部含有細砂層。堤基由粉質黏土、細砂組成。黏性土為微透水，細砂層為強透水。迎水坡壩炕前沙丘、溝壑較多，堤防兩側均有筑堤取土留下的水坑，地下水連通，極易形成滲透通道，產生滲透破壞。為從根本上消除滲透破壞隱患。需要采取工程處理措施。

該工程基礎防滲設計采用在迎水坡堤腳進行垂直鋪塑的防滲處理，方案選用0．50mm的LDPE土工膜作為防滲材料，防滲深度8m。防滲帷幕體設在堤防迎水坡堤腳內側。坡面防滲采用在迎水坡坡面上鋪設400g/m2的復合土工膜，復合土工膜下臥0．80m。坡面防滲與基礎防滲在堤腳內側進行連接，形成整體的懸掛式防滲帷幕。

太子河右岸唐馬寨鎮喬坨子險工段是遼陽縣抗洪搶險的重要險工之一。該堤段屬太子河中游沖積平原，屬于河漫灘地貌。堤身主要為粉質黏土。堤基堆積物一般表層為耕植土，上覆為黏性土，下覆為砂層。堤基耕植土滲透性較強，粉質黏土一般為弱透水層，細砂層為強透水。堤防兩側有多處筑堤取土留下的不同大小水坑，沒有天然黏土覆蓋層，樁號T17：1+ 150～T17：1+320處，迎水坡距堤40m處還有魚塘1處，占地0．2hm2。這些坑塘在堤防地下連通，洪水期間堤后滲水現象十分嚴重。

2 工程地質

2.1 地形地貌

喬坨子段位于太子河中游沖積平原。屬于河漫灘地貌，該段地勢開闊，地形較平緩，勘察區地面高程2．6～5．9m，堤頂高程12．4～12．7m，本段地貌單元較單一。

2.2 地層巖性

2.2.1 堤身巖性

堤身高度7．8～9．1m，本段堤身巖性為素填土、粉質黏土、細砂。素填土：雜色，稍濕，松散，由砂石土、砂土和粉土等組成，局部可見少量植物根系；粉質黏土：褐色，硬塑，中等壓縮性，層厚7．4～8．7m，堤身均有分布，為堤身主要巖性；細砂：黃色，松散，主要有石英、長石等組成，分布極不均勻，只在QT3鉆孔中出現。

2.2.2 堤基巖性

堤頂寬5．0～5．4m。堤基巖性自上而下分為：1-1層：耕植土，含植物根須，尚未形成固結，一般厚度0．3m，堤基表層普遍分布；1層：粉質黏土，褐色，硬塑，中等壓縮性，局部高壓縮性，所揭露厚度1．7～2．5m，零星分布于堤基表層，不連續；2層：細砂，黃色，稍密，主要有石英、長石等組成，層厚大于4．1m，分布均勻，本次鉆孔均未穿透此層。堤基的巖性主要為粉質黏土和細砂。堤基表層大部分為耕植土，層厚0．3m，受人為擾動的影響，滲透性較強；其下覆為粉質黏土，粉質黏土滲透微弱一般為弱透水層，細砂層滲透系數1．4×10-2cm/s，為強透水。

2.3 水文地質條件

本次勘察期間地下水位埋深大于4．8m （從地面算起），高程-1．23m，地下水類型為第四系空隙潛水，補給來源為大氣降水和地表水補給。

3 物理力學性質及原位測試

該堤段堤身、堤基土的物理力學性質指標分層統計整理結果如表1，表2。該堤段土層滲透系數統計如表3，表4。

表1 堤身土料物理力學性質指標

表2 堤基黏性土料物理力學性質指標

表3 堤基砂土物理力學性質指標

表4 堤身、堤基土層滲透系數

3.1 滲透性及滲透穩定性

3.1.1 滲透性

該段堤身及堤基的滲透性評價是根據野外試驗和室內土工試驗給出。堤身為粉質黏土，具弱透水性；堤基粉質黏土具微透水性，細砂具強透水性。

根據GB50287—99《水利水電工程地質勘察規范》中附錄M土的滲透變形判定的規定，土的滲透變形按其特征可分為流土、管涌。流土與管涌的判定：首先根據砂土的不均勻系數（Cu）及管涌和流土的定義進行判別，一般對于Cu≤5的較均勻土，一般只能發生流土型破壞；對于Cu≥5的不均勻土，可能發生流土和管涌型破壞。

3.1.2 臨界水力比降與允許水力比降

臨界水力比降采用下式計算：

流土：Jcr=（Gs-1）（1-n）

管涌：Jcr=2.2（Gs-1）（1-n）2d5/d10

式中 Gs為土的顆粒密度；d5為占總土量5%的粒徑（mm）；n為土的孔隙率；d10為占總土重10%的粒徑（mm）。

本區主要透水層為細砂，其不均勻系數2.9＜5，滲透變形為流土型，建議采用允許水力坡降0.2。

3.2 飽和砂土的液化判別

本區地震基本烈度Ⅶ度，本次勘察工作按照GB50287—99《水利水電地質工程勘察規范》規定對飽和砂土進行液化評價。當飽和砂土標準貫入錘擊數N值（未經桿長修正）小于臨界值Ncr時，則判為液化土，否則為不液化土。計算中考慮工程運行情況，Ncr值按下式計算：

式中 Ncr為液化判別標準貫入錘擊數臨界值；N0為液化判別標準貫入錘擊數基準值，地震烈度為Ⅶ度時，N0=6；ds為飽和土標準貫入點深度（m）（從堤基算起）；dw為地下水位深度（m）（考慮最不利工況，水位取0）；ρc為黏粒含量百分率，當小于3或為砂土時，應采用3。

本段堤基飽和砂土液化判別結果如表5。

表5 堤基飽和砂土液化判別

3.3 堤防穩定評價

本次勘察堤身沒有塌陷及缺損現象，沒有人為擾動。堤身巖性主要為粉質黏土，滲透系數1×10-5cm/ s，為弱透水。樁號T右18：0+500堤身有細砂層，易形成滲透通道，需要進行防滲處理。

堤基上覆為粉質黏土，滲透系數6×10-6cm/s，為微透水層，下覆為細砂，其滲透系數為1.4×10-2cm/s，為強透水層。堤防兩側表層大部分為耕植土，層厚0.3m，由于防洪搶險時，挖取堤防兩側土壤，形成多個取土坑塘，堤防前后堤基形成滲漏通道，需要進行防滲處理。

4 結語及建議

（1）堤身主要巖性為粉質黏土，局部有細砂夾層，需要進行防滲處理。

（2）堤基黏性土為微透水，細砂層為強透水。堤防兩側50m范圍內均有因筑堤取土留下的水坑及魚塘，堤基連通，形成地下滲漏通道，洪水期堤后有大面積滲水現象，需進行處理。

（3）該工程區地震基本烈度VII度。場地內飽和細砂在此烈度下不液化。屬于不液化場地。

（4）該工程區標準凍深為1.2m。

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［5］董寧，霍志周，孫贊東，等.泥頁巖巖石物理建模研究［J］.地球物理學報，2014（6）.

（責任編輯：尹健婷）

The physical and mechanical properties of Qiaotuozi sand embankment Joe and the in-situ test

ZHANG Qiang
（Fushun Hydrology Bureau of Liaoning，Fushun 113000，China）

The rock composition of Qiaotuozi sand embankment and the permeability of the dike foundation is identified. The distribution range of the permeable and impermeable layer is elaborated.The permeability of the embankment is evaluated，and the reasonable opinions is put forward.

lithology；physical mechanics；testing

TV41

：B

：1672-9900（2017）02-0008-04

2017-01-10

張 強（1982-），男（滿族），遼寧撫順人，助理工程師，主要從事水文水資源工作，（Tel）13704171965。