摘 要:中小河流工程受建造时的技术水平、经济条件等客观原因限制,经过多年的运行后,常无法满足现行的标准,须对其进行治理加固,本文通过工程地质勘察资料,分析博罗县某河流小流域治理工程的工程地质条件,为工程治理提供设计所需的各岩土层参数指标,供同类工程参考。
关键词:工程地质条件;渗透破坏渗漏;地基处理 1概述某河流小流域治理工程位于博罗县东部的泰美镇。该河流属东江的一级支流,河流总长22km,根据设计规划要求,拟治理段位于良田河的上游,左岸河段桩号0+913.4m~0+000.0m及右岸河段桩号1+223.3m~0+000.0m段,河段长约2.20km,其中左岸0+705.3~0+637.5及右岸0+735.5~0+559.0段已建有堤防,其余堤段为天然堤基。
该河段仅部分有规范的堤防,筑建河道弯曲,已有堤段崩塌严重,洪水期到来时农田冲毁严重,危及人民的生命财产安全。 2 场区工程地质条件 2.1地形地貌工程区内以低山丘陵地貌为主,良田河自山间盆地中心穿过,自南向北流入东江,河流两岸四周多为低矮山丘,呈浑圆状,坡度约15°~30°,山体植被生长茂盛。上游河床窄而深,下游河床宽而浅,河床内部分地段有外滩,河床宽度7.60m~87.80m,河滩高程17.70m~27.40m。 2.2岩土组成及特征根据钻探资料场区内地层主要有第四系人工填土、冲积层、残积层以及泥盆系中下统桂头群砂岩,现简述如下:
(1)填土层(Qs)
①人工填土层(Qs):棕红色、褐黄色,稍湿,松散,主要成分为耕植土、人工填筑土和局部的岸坡填土,土质多为粉质粘土,该层分布广泛分布,层位连续,层厚0.50m~5.30m,平均层厚1.93m,层底高程16.30m~28.70m。
其主要物理力学指标平均值:天然含水率w=29.8%,液性指数IL=0.58,孔隙比e=0.881,压缩模量(小值平均值)Es1-2= 5.50MPa。饱和快剪强度指标(小值平均值)Cq=16KPa,φq=24.3°。建议承载力特征值取fak=90KPa。
(2)河流冲积层(Q4al):按照其颗粒组成及物理力学性质可分为以下七个亚层:
②粉质粘土层:灰黄色~褐黄色,可塑,局部含砂质或夹杂薄细砂层,该层分布不连续,上游段局部缺失,下游段揭露厚度较大,钻孔揭露层厚0.80m~13.75m,平均层厚4.85m,层底高程6.25m~25.90m。
其主要物理力学性质指标平均值:天然含水率w=29.2%,液性指数IL=0.45,孔隙比e=0.788,压缩模量(小值平均值)Es1-2= 4.90MPa。饱和快剪强度指标(小值平均值)Cq=14.50KPa,φq=8.40°。建议该土层承载力特征值取fak=100KPa。
③-1淤泥质土层:灰色~灰褐色,饱和,软塑,含粉砂10%左右,有砂感,含腐殖质,有异味,本次勘察部分钻孔有揭露,层厚1.00m~2.00m,平均层厚1.55m,层底高程11.20m~20.30m。
该层现场未取样,根据工程类比建议该土层凝聚力取Cq=8KPa,内摩擦角取φq=7.40°,承载力特征值取fak=70KPa。
③-2淤泥质细砂层:灰色~灰黄色,饱和,松散,多为淤质细砂,局部钻孔揭露,埋藏于淤泥层下,揭露厚度1.45m~3.80m,平均层厚2.44m,层底高程11.20m~20.30m。
其主要物理力学性质指标平均值:天然含水率w=20.9%,压缩模量(小值平均值)Es1-2= 6.40,饱和快剪强度指标(小值平均值)Cq=4KPa,φq=22°。建议该土层承载力特征值取fak=110KPa。
④-1(粉)细砂层:灰黄色,褐黄色,饱和,松散,含泥质,局部夹杂粘土薄层,厚度不大,主要分布于中下游水流较缓慢的河床地带,分布不连续,局部揭露该层为透镜体,层厚0.50m~5.05m,平均层厚2.05m,层底高程8.30m~22.00m。
其主要物理力学性质指标建议值:压缩模量Es1-2= 9.30MPa。饱和快剪强度指标Cq=3KPa,φq=23.30°。该土层承载力特征值取fak=120KPa。
④-2中砂、粗砂层:褐黄色~灰黄色,饱和,稍密状态,局部夹碎石或粉质粘土薄层,含泥质,含少量砾石,粒径多为2mm~5mm,本层多呈透镜体状,在河流两岸零星分布,揭露层厚0.85m~5.40m,平均层厚3.35m,层底高程5.70m~18.70m。
其主要物理力学性质指标建议值:压缩模量Es1-2= 14.50MPa。饱和快剪强度指标Cq=0KPa,φq=33°。该土层承载力特征值取fak=150KPa。
④-3圆砾层,褐黄色、灰白色,饱和,稍密~中密,该层多为圆砾,局部为砾砂或砂卵砾石,磨圆度好,分选性差~一般,下游段揭露该层夹杂粉质粘土、细砂透镜体,分布连续,厚度2.10m~15.50m,平均层厚7.02m,层底高程2.70m~16.70m。
其主要物理力学性质指标建议值:压缩模量Es1-2= 10MPa。饱和快剪强度指标Cq=0KPa,φq=35°。该土层承载力特征值取fak=280KPa。
(3)残积层(Q4el)
⑤粉质粘土(残积层):棕红色~褐黄色,可塑,由砂岩或泥质砂岩风化残积而成,本层分布连续,在上游河段该层有缺失,下游两岸及山坡表层均有揭露,部分钻孔未揭穿,揭露层厚为0.20m~9.20m,层厚平均值3.65m,层顶高程8.40m~31.00m。
其主要物理力学性质指标平均值:天然含水率w=41.40%, IL=0.53,e=1.122,Es1-2=4.60MPa。饱和快剪强度指标(小值平均值)Cq=12KPa,φq=13.60°。建议该土层承载力特征值取fak=170KPa。
(4)基岩(D1-2gt)
本次勘察揭露基岩主要为泥盆系中下统桂头群砂岩,按照其风化程度分为全风化层(V),强风化层(IV),弱风化层(III)三个风化带。
(Ⅴ)全风化砂岩:褐黄色~棕红色,硬塑~坚硬,已风化成粉质粘土或粘土状,局部夹强风化岩块。本层分布广泛,层厚相差较大,揭露厚度为0.20m~9.00m,层顶高程2.70m~20.00m。
根据以往经验建议该层承载力特征值取fak=280KPa。
(Ⅳ)强风化砂岩:褐黄色~棕黄色,岩芯呈碎石夹土状,该层未揭穿,揭露厚度0.40m~10.40m。
建议该层承载力特征值取fak=480KPa。
(Ⅲ)弱风化砂岩:灰褐色~灰黄色,本层埋藏较深,仅ZK19-1孔有揭露,揭露厚度为1.60m。 2.3水文地质条件场区地下水类型主要为第四系松散层孔隙性潜水和局部基岩裂隙水。潜水主要分布于④-1
(粉)细砂层、④-2中砂、粗砂层及④-3圆砾层中,水量较为丰富;基岩裂隙水主要分布于强、弱风化砂岩层中,基岩的透水性与其风化程度、构造发育、裂隙联通密切相关:一般碎块状强风化~弱风化带具有中等~弱透水性,微风化~新鲜岩石基本属于相对不透水层。地下水主要依靠大气降水及河水补给。地下水位高程一般在20.50m~21.20m,埋深0.50m~6.80m。
根据现场注水试验成果表明:①人工填土层具中等透水性,②粉质粘土层具中等透水性,④-3圆砾层具强透水性,⑤粉质粘土层(残积)具中等透水性。 3 现场试验结果统计及建议参数 3.1现场注水试验本阶段现场分别对①人工填土层、②粉质粘土层、④-3圆砾层以及⑤粉质粘土层(残积层)共进行了13次现场注水试验,成果详见表1。
表1 注水试验成果统计表 土层编号 土层名称 最大值
(cm/s) 最小值(cm/s) 平均值(cm/s) ① 素填土 1.45×10-3 5.50×10-4 9.15×10-4 ② 粉质粘土 1.44×10-3 9.18×10-4 1.18×10-3 ④-3 圆砾 1.03×10-2 1.03×10-2 1.04×10-2 ⑤ 粉质粘土 9.75×10-4 2.44×10-4 5.24×10-4 3.2 现场标准贯入试验本阶段现场进行标准贯入试验90次,其中有效试验次数80次,统计结果见表2。