杨房桥—田家堡子段河道治理工程地质评价

高广林

(辽宁省营口水文局，辽宁 营口 115003)

1 概 述

兰河位于葠窝水库上游，兰河是太子河的一条支流，整治工程始于兰河上游300m的杨，止于下游的田家堡子，即杨房桥—田家堡子段，共36.65km，其中不需治理河段长5.51km，治理干流河段长31.14km、支流河段长1.40km。沿着河岸村庄的布局相对分散,大部分的房子都建在河边，现部分河段已在县、镇、村一级修建护坡等防洪工程，该流域的上游是山区，山多地少。流域积渣较为普遍，河道形态遭到破坏，极大的影响河道安全泄洪安全。

兰河保护范围内辽阳县所辖的甜水、寒岭两个乡镇，乡、镇人民政府2个，自然屯150个。区内交通运输发达，有纵贯兰河南北的寒甜公路，是流域内的主要交通线。流域范围均在辽阳县境内，经济比较落后。保护区总人口3.88万人，农田3920hm2，经济林1.54万hm2，保护土地面积5.06万hm2。

2 工程地质

区域地层上部以第四纪冲积地层为主，下部基岩以石灰岩为主，岩性自上而下，探井揭露深度范围描述如下。

1)卵石：级配良好，呈松散状态，颗粒呈次圆形或次棱角形，由石英岩及石灰岩等碎块组成，颗粒呈弱风化，中粗砾砂及圆砾充填空隙，局部上部受疏通河道及淘金等人文扰动，含少量块石及漂石。层厚0.6-3.3m，各处厚度不一，以1.8-2.5m厚居多。

2)卵石：级配良好，呈稍—中密状态，颗粒呈次圆形或次棱角形，由石英岩及石灰岩等碎块组成，颗粒呈弱风化，中粗砾砂及圆砾充填空隙。层厚0m-3.7m，各处厚度不一，以1.0-2.3m厚居多。

3)弱风化石灰岩：灰色，它具有厚层状结构和块状结构，以石灰石、石英等主要矿物成分为主。 为中硬岩，RQD=70，岩体基本等级为Ⅱ级[1-3]。钻孔深度范围内未穿透此层，控制最大厚度6.3-9.1m。

勘查中，探孔出露深度范围内，孔隙水主要来自降水和地表水，地下水初探深度为1.0-1.1m；稳定水位埋深为0.8m，水位年变幅随季节变化。

3 地层结构及岩土物理力学性质

本次勘察钻孔揭露的土层，地质结构基本上为单一结构。主要由粗类土组成。场区内岩性主要以卵石及石灰岩为主，根据该场地及相邻场地的室内岩土测试结果，其物理、力学性质指标统计结果参见表1-表3。各岩土层的渗透性根据室内渗透性试验确定。其统计结果参见表4。

表1 碎石土层物理力学性质统计表

表2 岩石饱和单轴抗压强度统计表

表3 各土层承载力值、变形指标、天然容重及内摩擦角统计表

表4 各土层渗透系数统计表

4 工程地质分析评价

4.1 岸坡现状

经现场踏勘得知，现有岸坡大部分段较好，只有部分段在汛期时破坏严重，存在安全隐患。

4.2 天然岸坡稳定性评价

河岸上部以卵石层为主，下部为弱风化石灰岩，各层岩土承载能力均较高，但河岸上部局部受疏通河道及淘金等人文扰动，结构较为松散，稳定性较差，河堤被河水冲刷严重，局部出现塌岸和陡坡，河岸坡比为1∶1.00-1∶1.10[4]。

4.3 渗透与渗透变形评价

区内各土层渗流变形按《堤防工程地质调查规程》的规定判定[5]。

1)细粒土和非均质系数<5的粗粒土的渗流变形为流体土。 ②非均匀系数>5的粗粒土的渗流变形可通过以下方法确定：A 连续级配流土和管涌应根据细粒含量，采用下式计算判别：

流土：

(1)

管涌：

(2)

B不连续级配采用

流土型：

pc≥35%

(3)

过度型取决于土的密度、粒级、形状：25%≤Pc<35%[6]

管涌：

pc<25%

(4)

式中：n为土的孔隙率；pc为土的细粒颗粒含量，以质量百分数计，%；Cu为土壤非均匀系数，土壤非均匀系数可由以下公式计算：

Cu=d60/d10

(5)

D60和D10分别占土壤总质量的60%和10%。

土壤细粒含量可通过以下方法确定:

对于不连续的级配土，级配曲线中至少有一个平坦段，其颗粒含量≤粒径的3% ，粗细颗粒的区分，df是以平缓粒径等级的最大和最小粒径的平均粒径为依据的，对应的粒径为细颗粒的含量[6-7]。

采用了流土型临界水力梯度的计算公式：

Jcr=(Gs-1)(1-n)

(6)

采用了管涌型临界水力比的计算公式：

Jcr=2.2(Gs-1)(1-n)2d5/d20

(7)

式中：Jcr为土的临界水力比降；Gs为土的颗粒密度与水的密度之比；n为土的孔隙率，%；d5、d20为粒径分别<土壤总质量的5%和20%的粒径，mm。

土壤的临界水力梯度除以安全系数 2 就是土壤的允许水力梯度。根据上述判别方法，确定土壤破坏的类型，根据土壤状态下孔隙比的经验值确定沙子的孔隙比。各土层的破坏类型及允许水力比降见表5。

表5 堤基各土层渗透破坏类型及允许水力比降统计表

4.4 护岸稳定性评价

本段河岸土层上部以卵石层为主，下部为弱风化石灰岩，各层岩土承载能力均较高，但本段河岸上部局部受疏通河道及淘金等人文扰动，结构较为松散，稳定性较差,有产生不均匀沉陷的可能，建议在设计时检查沉降并演算，本段河岸受河流冲刷严重，局部有塌岸现象，河岸坡度较陡，河岸坡比为1∶1.00—1∶1.10，建议施工时对河岸边坡进行削坡处理，建议坡比1∶1.50—1∶1.75[8-10]。

4.5 岸坡地质条件分类

根据本工程的土体组成，将地质结构分为两类一类是单一结构，由粗类土组成。二类是双层结构，上层是细土类，下层是粗土类，按细类土层厚，以3.0m为界，又分为Ⅱa、Ⅱb两个亚类。上部黏性土<3.0m为Ⅱa类，上部黏性土>3.0m为Ⅱb类。

5 结 语

调查显示，项目区未发现不良地质现象，岸坎上部以卵石层为主，下部为弱风化石灰岩，各层岩土承载能力均较高，但河岸上部局部受疏通河道及淘金等人文扰动，结构较为松散，稳定性较差，河岸两岸坡度均较陡，受河流冲刷严重，局部有塌岸现象。