橡膠壩工程水文地質(zhì)探索

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摘要:文章對新建橡膠壩工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件進行了分析評價，其結(jié)論為壩址區(qū)素填土、粉質(zhì)黏土和粉土建議挖除，圓礫和砂礫層連續(xù)穩(wěn)定，承載能力較高，壩址區(qū)砂性土滲透變形形式均為管涌型，建議按照報告給定的允許水力比降并根據(jù)實際情況進行滲透穩(wěn)定性驗算，以確定是否產(chǎn)生滲透破壞，壩址區(qū)主要透水層為粗砂和圓礫層，呈強透水性，蓄水后會存在壩基和護岸滲漏問題，需驗算水量能否滿足正常蓄水要求，如不能滿足，需采取必要的防滲處理措施，因該場地地下水埋深較淺，且工程區(qū)位于主河床，基坑開挖時建議采用井點降水配合明排法進行基坑排水，以滿足基礎(chǔ)施工要求，建議考慮沖刷影響，從結(jié)構(gòu)上采取一定措施來消除沖刷影響。

關(guān)鍵詞:橡膠壩壩址;水文地質(zhì);工程地質(zhì);水質(zhì)

1概述

清河是遼河左岸的較大支流。清河上游有南北兩支，南支為主流，全長159km，流域面積5150km2。清河水庫位于清河干流上，控制面積2376km2，占清河流域總面積的49%，總庫容9.71億m3，為大(2)型水庫，壩址距下游長大鐵路橋和開原城區(qū)約13km，主要建設(shè)項目有護岸工程和橡膠壩工程。在河心樁號X35+685處擬建清河區(qū)橡膠壩。壩軸線方向長259.50m，底板頂標(biāo)高87.70m，壩頂標(biāo)高90.20m，壩體高度2.5m，分三跨，每跨79m，中墩1.5m。調(diào)節(jié)閘設(shè)置在左側(cè)，底板標(biāo)高為87.70m，頂高程90.20m，閘室總凈寬18m。

2橡膠壩壩址工程地質(zhì)條件

2.1地形地貌

壩址位于兩岸河漫灘及河床上，且以河床為主，河道垂直寬度約300m，擬建壩址長度約277m，地面高程為86.97－91.67m，壩址區(qū)河漫灘整體地形平緩。

2.2地層巖性

1)素填土:為人工回填的河道沖積土，呈黃褐色－褐色，結(jié)構(gòu)松散，夾有粉細(xì)砂和粉質(zhì)黏土，干強度和韌性低，層厚2.3－4.0m，層底高程82.81－85.54m，河道左岸鉆孔各鉆孔均有分布。2)礫砂:呈黃褐色，飽和，略致密狀態(tài)，其主要成分為石英、長石，礫徑2－20mm，含量40%－45%，中粗砂充填，局部混土量較高，層厚1.2－3.5m，層底高程82.04－84.76m，僅ZK1、ZK4號鉆孔揭示。淤泥粉質(zhì)黏土:灰色，飽和，軟塑性，高壓縮性，層厚2.1m，層底高程82.66m，僅ZK1號鉆孔揭示。3)粉土:黃棕色，飽和，軟塑性狀態(tài)，干強度較差，韌性較差，層厚0.8－2.3m，層底高程78.51－81.24m，河道左岸鉆孔各鉆孔均有分布。4)級配不良的圓礫:黃褐色，密實狀態(tài)，礫石成分主要為石英、長石，礫石直徑2－20mm，含量50%－55%，中粗砂充填，層厚0.9－3.5m，層底高程79.71－81.76，僅ZK1、ZK2、ZK3號鉆孔揭示。5)礫砂:呈黃褐色，飽和，略致密至致密狀態(tài)，礫石成分主要為石英、長石，礫石直徑2－20mm，含量40%－45%，中粗砂充填，局部混土量較高，揭示層厚2.5－15.0m，層底高程70.76－76.96m，各鉆孔均有揭示。6)粗砂:黃褐色，飽和，中等密度，層厚1.2m，層底高程75.76m，僅ZK1號鉆孔揭示。

2.3壩址區(qū)水文地質(zhì)條件

根據(jù)勘察得知:區(qū)內(nèi)地下水屬第四系孔隙潛水，勘察期間橡膠壩壩址區(qū)水位高程為84.06－88.65m。在壩址區(qū)清河取一組水樣進行水質(zhì)分析。分析結(jié)果見表1。河水的HCO3－含量為108.49mg/L;PH值均為7.08;侵蝕性CO2含量為0mg/L;Mg2+含量為19.59mg/L;SO42－含量為208.46mg/L;根據(jù)分析結(jié)果可判定該場區(qū)河水化學(xué)類型為SO42－HCO3－－Ca2+，PH值為7.08，屬弱堿性。

2.4壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

2.4.1壩基各土層物理力學(xué)性質(zhì)。各土層物理力學(xué)性質(zhì)統(tǒng)計結(jié)果詳見表2。2.4.2壩基各土層原位測試。壩基原位檢測主要采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗和動力貫入試驗，其統(tǒng)計結(jié)果詳見表3。

2.5壩基各土層地基承載力值

壩基各土層地基承載力值見表4。

2.6壩基各土層凝聚力、內(nèi)摩擦角及摩擦系數(shù)

壩基各土層的凝聚力值和內(nèi)摩擦角系通過計算并按照類比法結(jié)合經(jīng)驗確定。在壩基穩(wěn)定計算中礫砂層內(nèi)摩擦角建議值為35.4°;淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層凝聚力建議值為11.0kPa;粉土層凝聚力建議值為3.0kPa;級配不良的圓礫層內(nèi)摩擦角建議值為40°;礫砂層內(nèi)摩擦角建議值為38.8°;粗砂層內(nèi)摩擦角建議值為32°。按照水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，給出建筑物基礎(chǔ)底面與②層礫砂之間的摩擦系數(shù)建議值f=0.40;④層圓礫之間的摩擦系數(shù)建議值f=0.50;與⑤層礫砂之間的摩擦系數(shù)建議值f=0.45。

2.7壩基各土層滲透性及滲透穩(wěn)定性評價

本場區(qū)各土層滲透系數(shù)由經(jīng)驗公式計算數(shù)據(jù)給出，壩基各土層的滲透變形類型、臨界水力坡降和允許水力坡見表5。

2.8壩基飽和砂土的液化判別

本次勘察工作按照《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》規(guī)定對壩基飽和砂土進行液化評價，判別結(jié)果見表6。經(jīng)判定，該區(qū)域不存在地震液化問題。

3橡膠壩水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件評價

3.1壩基穩(wěn)定性評價

根據(jù)地形及壩體設(shè)計要求，建壩時，壩址區(qū)①層回填土結(jié)構(gòu)松散建議挖除;淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土處于軟塑性狀態(tài)，承載能力差，建議挖除或進行基礎(chǔ)處理;③層粉土分布不均勻連續(xù)，建議挖除;④層圓礫建議承載能力為560kPa，可滿足地基穩(wěn)定要求，但該層厚度較小，建議設(shè)計進行變形穩(wěn)定驗算;⑤層礫砂建議承載能力為480kPa，該層分布連續(xù)穩(wěn)定，厚度較大，可滿足地基穩(wěn)定要求，但局部存在粗砂夾層。⑥層粗砂已透鏡體存在，分布不連續(xù)，建議承載能力為180kPa，該層層位不穩(wěn)定，粗砂透鏡體分布范圍小，且埋藏較深，對壩基穩(wěn)定影響較?。?］。

3.2滲透穩(wěn)定性評價

根據(jù)對滲透變形的判定，壩址區(qū)砂性土滲透變形形式均為管涌型，建議按照報告給定的允許水力比降并根據(jù)實際情況進行滲透穩(wěn)定性驗算，以確定是否產(chǎn)生滲透破壞。

3.3壩基及護岸滲漏評價

壩址區(qū)主要透水層為粗砂和圓礫層，呈強透水性，蓄水后會存在壩基和護岸滲漏問題。需驗算水量能否滿足正常蓄水要求，如不能滿足，需采取必要的防滲處理措施。

3.4基坑開挖評價

因該場地地下水埋深較淺，且工程區(qū)位于主河床，基坑開挖時建議采用井點降水配合明排法進行基坑排水，以滿足基礎(chǔ)施工要求。應(yīng)先將地下水降至設(shè)計要求后，再進行基坑開挖，這樣可避免開挖過程中出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)，給工程帶來不必要的影響。基坑開挖可按自然放坡考慮，開挖5m深度范圍內(nèi)給定回填土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土邊坡坡比1∶1.5，礫砂和圓礫邊坡坡比1∶1.5，粉土邊坡比為1∶12。如果開挖深度超過5m，建議設(shè)馬道分層開挖［2］。

3.5沖刷影響評價

橡膠壩蓄滿水后，河水沿橡膠壩壩頂會產(chǎn)生溢流，由于水頭作用，勢必對下游產(chǎn)生一定的沖刷影響，長期下去有可能在下游壩腳附近形成沖刷坑，對于壩體穩(wěn)定不利。所以，建議考慮沖刷影響，從結(jié)構(gòu)上采取一定措施來消除沖刷影響。

4結(jié)語

分析評價結(jié)論為壩址區(qū)素填土、粉質(zhì)粘土和粉土層建議挖除。圓礫和礫砂層連續(xù)穩(wěn)定，承載能力較高，壩址區(qū)砂性土滲透變形形式均為管涌型，建議按照報告給定的允許水力比降并根據(jù)實際情況進行滲透穩(wěn)定性驗算，以確定是否產(chǎn)生滲透破壞。壩址區(qū)主要透水層為粗砂和圓礫層，呈強透水性，蓄水后會存在壩基和護岸滲漏問題。需驗算水量能否滿足正常蓄水要求，如不能滿足，需采取必要的防滲處理措施。因該場地地下水埋深較淺，且工程區(qū)位于主河床，基坑開挖時建議采用井點降水配合明排法進行基坑排水，以滿足基礎(chǔ)施工要求。建議考慮沖刷影響，從結(jié)構(gòu)上采取一定措施來消除沖刷影響。

參考文獻(xiàn):

［1］熊偉，韓敏，楊蘭.納慶水庫壩址區(qū)工程地質(zhì)條件分析證證［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2018(10):138－140.

［2］陳潔宇，崔江豫.某新建水庫壩址段工程地質(zhì)條件分析［J］.黑龍江水利科技，2021，49(08):96－99，158.

作者:王曉文 單位:遼寧江河水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司