金昌市某蓄洪生態(tài)治理工程地質(zhì)特性與工程適宜性評(píng)價(jià)

王 寧

(甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730020)

1 基本地質(zhì)條件

1.1 地形地貌及不良地質(zhì)現(xiàn)象

工程蓄洪建筑物布置于龍首山山前洪積扇上，地處東大山—龍首山拱斷束。場(chǎng)地背靠龍首山，面向金昌城，地形平坦，海拔1 520～1 635 m，地勢(shì)西高東低，地面坡度1°～3°，場(chǎng)地切溝發(fā)育，發(fā)育洪水沖溝數(shù)十條，沖溝溝槽寬淺。場(chǎng)區(qū)地處龍首山山前，遇強(qiáng)降雨，有龍首山山區(qū)洪水或溝道泥石流進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，威脅場(chǎng)區(qū)建筑物安全。建議場(chǎng)區(qū)做防洪設(shè)計(jì)[1]。

1.2 地層巖性

本次蓄洪建筑物場(chǎng)地最大勘探深度75 m，鉆孔揭示，場(chǎng)區(qū)地表以下依次分布第四系全系統(tǒng)、上更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)地層。各地層巖性分述如下：

(1)全新統(tǒng)(Q4)。場(chǎng)地第一巖性層，巖性為風(fēng)積砂(Q4eol)，層厚0.3～0.8 m；其下沖洪積砂礫石(Q4alp)，厚3～4 m，結(jié)構(gòu)松散，不均質(zhì)，夾砂透鏡體，含漂石、孤石，級(jí)配連續(xù)，成分混雜，成分以石英巖、片麻巖為主，磨圓度差，分選性差，具中等透水性。

(2)上更新統(tǒng)(Q3)。場(chǎng)地第二巖性層，巖性為沖洪積砂礫石(Q3alp)，厚度5～10 m，結(jié)構(gòu)中密實(shí)，不均質(zhì)，夾砂透鏡體，級(jí)配連續(xù)，含漂石，成分混雜，分選性差，具中等透水性。

(3)中更新統(tǒng)(Q2)。場(chǎng)地第三巖性層，巖性為沖洪積砂礫石(Q2alp)，砂泥質(zhì)微～半膠結(jié)，不均質(zhì)，夾砂透鏡體，級(jí)配連續(xù)，成分混雜，分選性差，厚度大于30 m，具中～弱透水性。鉆孔揭示：場(chǎng)地Q2砂礫石層頂界面高程由西向東、由南向北逐漸傾斜降低，頂面標(biāo)高1 575～1 524 m，上部3～5 m砂泥質(zhì)微膠結(jié)，膠結(jié)程度差，且不均一。

1.3 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地為龍首山山前洪積扇，地下水埋深大于75 m，該地下水與工程關(guān)系不大。

2 場(chǎng)地土體的工程地質(zhì)特性

(1)Q4apl砂礫石。干密度1.83～2 g/cm3，卵含量10%～27%，礫含量50%～66%，砂粒含量13%～19%，滲透系數(shù)(1.1～3)×10-3cm/s，具中等透水性。該砂礫石作為建筑物持力層地質(zhì)條件良好，但具中～強(qiáng)透水性，作為池盆及擋水體使用，存在滲漏及管涌破壞問(wèn)題，需防滲處理。

(2)Q3apl砂礫石。天然密度1.84～2.3 g/cm3，干密度1.8～2.1 g/cm3，顆粒卵石含量3.4%，礫石含量51%～63%，砂粒含量19%～24%，泥含量13%～15%，滲透系數(shù)5.6×10-4～8.6×10-3cm/s，具中等透水性。Q3apl砂礫石作為建筑物持力層，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，但具中～強(qiáng)透水性，作為池盆及擋水體使用，存在滲漏及管涌破壞問(wèn)題，需做防滲處理。

(3)Q2apl砂礫石。級(jí)配卵石含量2.6%～7.7%，礫石含量34%～58%，砂含量23%～35%，泥含量16%～27%，滲透系數(shù)5×10-4～7.7×10-3cm/s，具弱～中等透水性。Q2apl砂礫石作為建筑物持力層，地質(zhì)條件良好，但具中等透水性，作為池盆及擋水體使用，存在滲漏及管涌破壞問(wèn)題，需做防滲處理。

根據(jù)本場(chǎng)地土體的室內(nèi)外物理力學(xué)試驗(yàn)，同時(shí)類(lèi)比其他工程的經(jīng)驗(yàn)，綜合給出蓄洪建筑物場(chǎng)地各土體物理力學(xué)參數(shù)建議值，見(jiàn)表1。

表1 蓄洪建筑物場(chǎng)地地基土物理力學(xué)性質(zhì)建議指標(biāo)

3 場(chǎng)地地基土滲透性評(píng)價(jià)

蓄洪建筑物布置于山前洪積扇之上，場(chǎng)地巖性為第四系洪積砂礫石。砂礫石粒徑粗大，孔隙率高，滲透性強(qiáng)。為了解其滲透性特征，本次勘察對(duì)場(chǎng)地地基土層(砂礫石)進(jìn)行了單環(huán)注水試驗(yàn)、孔內(nèi)注水試驗(yàn)等滲透試驗(yàn)[2]。

單環(huán)注水試驗(yàn)組數(shù)3組，孔內(nèi)注水試驗(yàn)組數(shù)58組/19孔。結(jié)果顯示，場(chǎng)地砂礫石具中～強(qiáng)滲透性，滲透系數(shù)3.8×10-3～3.26×10-2cm/s。單環(huán)注水試驗(yàn)成果見(jiàn)表2。

表2 單環(huán)注水試驗(yàn)成果表

4 地基凍漲問(wèn)題評(píng)價(jià)

根據(jù)《中國(guó)季節(jié)性?xún)鐾翗?biāo)準(zhǔn)凍深線圖》，金昌市區(qū)標(biāo)準(zhǔn)凍土深度1.4～1.6 m。據(jù)金昌市氣象資料，工程區(qū)凍土類(lèi)型為季節(jié)性?xún)鐾粒瑯?biāo)準(zhǔn)凍深1.73 m，二者凍深基本吻合[3]。工程地基為砂礫石，地下水位埋深大，地下水毛細(xì)上升高度很小，根據(jù)《水工建筑物抗冰凍設(shè)計(jì)規(guī)范》判定：場(chǎng)地砂礫石地基為非凍脹性土。

5 場(chǎng)地存在的主要工程地質(zhì)問(wèn)題

(1)溝道洪水及泥石流問(wèn)題。場(chǎng)區(qū)地處龍首山山前洪積扇上，有多條發(fā)源山區(qū)的洪水溝道在此流出山匯流，其攜帶的洪積物在此沉積堆疊，因此，雨季強(qiáng)降雨時(shí)，場(chǎng)區(qū)存在洪水及泥石流的威脅。建議：工程場(chǎng)區(qū)外圍修筑防洪堤、導(dǎo)流溝渠等防洪工程措施，消除山區(qū)溝道洪水及泥石流對(duì)本工程的威脅。

(2)滲透不穩(wěn)定。場(chǎng)地砂礫石結(jié)構(gòu)松散，級(jí)配連續(xù)，均勻性差，不均勻系數(shù)122(平均值)，細(xì)顆粒含量p為22%～24%，判別：場(chǎng)地砂礫石滲透變形破壞形式屬管涌型。

場(chǎng)地砂礫石結(jié)構(gòu)不均一，顆粒間空隙大，存在充填不密實(shí)而形成的架空現(xiàn)象，架空部位易產(chǎn)生集中滲流，對(duì)池壩穩(wěn)定不利。建議：水池做全池防滲和排水設(shè)計(jì)。

(3)水池開(kāi)挖邊坡不穩(wěn)定。工程水池采用半挖半填式設(shè)計(jì)，開(kāi)挖主要涉及Q4、Q3地層及少許Q2地層。場(chǎng)地Q4、Q3砂礫石結(jié)構(gòu)松散，穩(wěn)定性差。建議：場(chǎng)地水池施工中采用分層分級(jí)逐次開(kāi)挖，池壩邊坡應(yīng)采用分級(jí)放坡、馬道式設(shè)計(jì)，各巖性土開(kāi)挖邊坡建議值見(jiàn)表3。

表3 場(chǎng)地砂礫石開(kāi)挖邊坡建議值

6 蓄洪水庫(kù)工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

工程蓄洪水池(庫(kù))呈帶狀布置，與龍形人工湖相對(duì)峙，設(shè)計(jì)容積930.2萬(wàn)立方米，設(shè)計(jì)池底標(biāo)高1 572 m，壩頂標(biāo)高1 576.5 m，正常蓄水位1 573.5 m。水池半挖半填，西半側(cè)挖方為主，最大挖深8～9 m；東側(cè)墊方為主，最大墊方高度20～22 m。

(1)地形地貌。場(chǎng)地南北長(zhǎng)4 km，東西寬0.8～1.3 km，地形平坦，地勢(shì)西高東低，由西南向東北傾斜，地面標(biāo)高1 554～1 585 m，發(fā)育辮狀沖溝數(shù)十條，建議場(chǎng)地做防洪設(shè)計(jì)。

(2)地層巖性與地下水。場(chǎng)地表層巖性為Q4eol風(fēng)積砂土，厚度0.3～0.8 m，分布不連續(xù)，該土層之下分別為Q4alp、Q3alp、Q2alp沖洪積砂礫石。場(chǎng)地Q4alp、Q3alp砂礫石層厚6.5～12 m，結(jié)構(gòu)松散，級(jí)配連續(xù)，層中含漂石、孤石，具中等透水性，Q2alp砂礫石頂界面由西向東傾斜，頂界面標(biāo)高1 551～1 572 m，該巖性層與工程關(guān)系不大。場(chǎng)地地下水埋深大于75 m，地下水與工程無(wú)關(guān)系。

(3)場(chǎng)地巖土體工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。場(chǎng)地Q4eol砂土分布不連續(xù)，厚度較薄，結(jié)構(gòu)松散，承載力低，不宜作為建筑物持力層使用，建議做清除處理；場(chǎng)地Q4alp、Q3alp砂礫石層位穩(wěn)定，承載力高，作為建筑物基礎(chǔ)持力層滿(mǎn)足設(shè)計(jì)，作為池盆存在滲漏問(wèn)題，需做嚴(yán)格防滲、防漏及防凍設(shè)計(jì)；嚴(yán)格控制墊(填)方質(zhì)量，要求砂礫石填方體相對(duì)密度大于0.75。