查理乡防洪堤工程地质

'1工程地质1.1工程概况阿坝县查理乡防洪堤位于日阿曲查理乡塔哇村附近，共分3段，沿河流方向依次为1#、2#、3#防洪堤。1.2区域地质概况1.2.1地形地貌工程区位于阿坝藏族羌族自治州阿坝县查理乡境内，阿坝县处于青藏高原末稍、巴颜喀拉山槽区，川西北高原，长江黄河水系支流分水岭河源地带，属构造侵蚀高原地貌；由于地形复杂，地貌各异；有高山、丘状高原，盆地，盆地中有河漫滩及Ⅰ级阶地等地貌单元。1.2.2区域地质构造工作区在大地构造上位于松潘～甘孜褶皱系巴颜喀拉冒地槽褶皱带的马尔康向斜北部或阿坝～红原弧形褶断带西部，主体构造带主要生成于印支期，在燕山期、喜山期得以继承和加强。区域内构造以褶皱最为发育，为一系列的复式背斜和向斜，断裂主要为压扭性断裂与张扭性断裂。以贾诺～龙日坝一线为界，西部构造展布主要为北西向；东部主要为北东向（见图2“区域构造展布示意图”）。现将区内主要构造叙述如下：（1）褶皱① 道班复背斜：位于阿坝盆地北侧，轴向展布为NW～SE向，核部及两翼地层分别为：杂谷脑组、侏倭组和新都桥组，两翼岩层产状变化大，常倒转，倾角一般50°～60°，该背斜向北西倾伏消失。②下阿坝复向斜：位于阿坝盆地南侧，轴向展布为NW～SE向，枢纽波状起伏，沿阿柯河分布的三叠系上统杂谷脑组厚层状变质砂岩，构成了复向斜的核部，翼部地层由扎尕山群组成，该向斜向北西仰起消失。（2）断裂①麦尔玛断裂：位于阿坝盆地东部，呈近南北向展布，延伸长度约25km，断面倾向西，倾角约70度，属张扭性断裂，平面上表现为顺扭位移，错位可达1000m，切割两侧褶皱和断裂，该断层挽近时期活动强烈。②下阿坝断裂：位于阿坝盆地北侧，呈北西向展布的压扭性断裂，与区域褶皱展布方向一致。其北西、南东盘分别被近南北向的龙尕沟断裂和麦尔玛断裂切割、错断，延伸长度约185km，断面倾向北东，倾角60～80度，破碎带宽数十米至数百米，带内糜棱岩化常见，并有石英脉侵入。该断裂属压扭性断裂，平面上表现为反扭，其卫星照片影像特征明显，说明断裂挽近时期活动强烈。该区岩浆活动较强烈，主要出露有燕山期的中酸性岩浆侵入岩及少量岩浆喷出岩，它主要分布在盆地的西侧和南东侧，围岩为三叠系扎尕山群、杂谷脑组和侏倭组地层。 图1-1区域构造展布示意图1.1.1区域气象、水文特征（1）气象阿坝县属高原寒温带半湿润季风气候无明显四季之分。长冬无夏，春秋相连，日照与昼夜温差大，冷暖季节分明，霜冻时期漫长，干雨季节分明。年内各月均有出现灾害性天气的可能，3月、4月北方冷空气南下，易造成寒潮连阴雪天气过程；5月、6月和9月、10月冷暖空气交锋，降雹频繁；7月、8月霜冻危害严重。 全年可分干湿两季。干季（11月至次年4月）主要受大陆内部干冷气团控制及北方冷空气南下的影响，气候干燥寒冷，多大风、风沙、浮尘，降水量仅占全年的10.5%；湿季（5月至10月），主要受印度洋东北上的西南暖气流和西太平洋副热带高压影响，气候凉爽，光照较强，空气湿润，降水量占全年的89.6%，形成对农、牧、林生产有利的水热同季气候.。阿坝县地处高原，白天太阳辐射强，气温高，夜间地面长波辐射强，气温低，以至昼夜温差大。多年平均日温差15.4℃，其中一月份平均气温-8℃，七月份平均气温16.7℃，多年极端最高气温达28℃，多年极端最低气温达零下-33.9℃，多年平均气温3.3℃；多年平均蒸发量达775.3mm，11月至次年5月蒸发量均达大于降水量。霜冻期从每年十月至次年四月，最大冻土深度为1.2m～1.5m，次年4月初解冻。阿坝县气象特征见表1-1。表1-1阿坝县气候特征表(多年平均值)项目月份123456789101112全年降水量(mm)5.67.716.242.788.4120.4135.0111.0125.957.38.83.5711.7蒸发量(mm)25.636.763.285.399.893.6105.499.068.449.629.719.2775.5干燥度K=ET/R(%)4.574.833.832.161.150.760.780.880.550.863.385.821.09气温(°C)-7.9-4.80.14.78.210.412.511.79.04.2-2.0-7.03.3日照数(小时)204.3181.2214.7211.5199.7169.9191.9195.4163.4184.7213.5222.82351.8辐射量千卡·小时/cm29.489.7812.5613.8814.4013.0214.3714.1311.1310.589.729.03142.08注：每年11月至次年3月降水以雪为主，表中降水量与雪间融水量阿坝县降水量稳定、可靠，年降水量多年平均711.7毫米，最多年是1983年，达868.9毫米，最少年是1972年，仅为574.9毫米，最多年与最少年相差294毫米。一年中，月平均降水量最多是7月，为135.1毫米，12月最少，仅3.3毫米。累计一日最大降水量达67.80毫米，出现在1968年7月12日 。县内每年5月至9月为雨和冰雹，11月至次年3月，降水以雪为主。累计一日最大积雪深度18厘米，出现在1975年4月15日。每年平均降雪65.9天，最多98天，最少31天；平均初日为9月18日，最早7月9日，最晚10月18日；平均终日为6月3日，最早5月12日，最晚7月1日；平均初、终相间日数259.2天，最长329天，最短214天。由于山上不停的积雪和不停的慢慢融化，持续时间长达4个月，1日最大雪深达18cm，水量为3.5～16.2mm，若按雪密度为0.10g/cm3计算，水量小，强度小，但历时长，融雪给透水性良好的坡体提供了丰富的地下水来源，也是促使坡体土软化和抗剪强度降低的直接原因。（2）水文阿坝县境内河流分属长江、黄河两大水系。黄河水系流域面积3622.37平方公里，流域面积在50平方公里以上的支流14条，100平方公里以上的支流11条。水流平稳，多弯道。长江水系流域面积为6730.03平方公里，流域面积在50平方公里以上的支流20条，100平方公里以上支流16条。河床狭窄，水量充沛，落差大且集中，具有良好的水力发电条件。日阿曲为长江水系的次级（阿柯河—麻尔曲—脚木足河—大金川—大渡河—岷江—长江）支沟。（补充日阿曲水文）。据访问日阿曲水流具易涨易落的特点，在雨季，尤其暴雨后，沟水流量涨幅可达200~400%，其间沟水常混浊，并携带泥沙。连续小雨时，沟水流量涨幅较小，多以清水流动为主。 1.1堤防工程地质条件及评价由于工程区内河道两侧大部分地段已修建有防洪堤，为对河道两侧进行全面防护，本阶段设计拟定上、中、下3条堤线，从上之下分别为：1#防洪堤长234.21ｍ、2#防洪堤长90.20ｍ、3#防洪堤长120.51ｍ，总长444.92m。1.1.1基本地质条件1.1.1.1地形地貌拟建场地位于阿坝县查理乡塔哇村日阿曲干流河段，该地段属于中低山峡谷地貌，两岸山体雄厚，植被发育，塔哇村位于河道两侧分布的Ⅰ、Ⅱ级阶地上，其中河道右侧阶地发育，宽约30～80m，地面高程3267m～3309m；河道左侧紧靠山体，局部位置分布Ⅰ级阶地，宽约20m，地面高程3270m～3285m。1.1.1.2工程地质条件根据区内出露分布的岩土工程地质性质及其组合特征，可将其分为如下三类岩组：1、砂砾石为主的松散岩组分布于河漫滩及Ⅰ、Ⅱ级阶地，冲积物由灰白色砂砾石堆积层，岩性为砾石、角砾、细砂。砾石磨圆度较差，分选较差，砾径一般4～20cm。据坑、槽探和天然露头揭示，结构密实度为上部1～2m松散，中部 3～5m稍密，下部中密～密实。厚度大于20m，主要分布于现代河床及两岸阶地。2、块碎石为主的松散岩组主要为崩坡积层及残坡积层，分布于工程区周围山地斜坡中下部，坡积物一般下部为块碎石土，块碎石无磨圆，分选亦差，局部夹砂层，上部一般为粉质粘土、少含块碎石。结构稍密为主，局部密实状，透水性好。3、半坚硬岩石类岩组主要为中生界三叠系中统扎尕山群（T2zg）深灰色薄—中层状长英质细砂岩，褐红色钙质长石细砂岩。夹深灰色薄层状微晶灰岩，深灰色千枚状板岩。岩体坚固系数2～8，含裂隙水，透水性较弱。1.1.1.1水文地质条件拟建场地位于日阿曲干流河谷两岸岸坡坡脚。拟建场址区主要为Ⅰ级阶地及漫滩，地形平坦、开阔，平均地形坡度约3～5°；工程区周围为Ⅱ级阶地，地形条件有利于地表、地下水的自然排泄。区内地下水类型主要为基岩风化带网状裂隙水及松散岩类孔隙水，现分述于下：1、风化带网状裂隙水在海拔较高的高原区，由于年平均气温低、昼夜温差大、结冰时间长，因此，寒冻风化作用普遍较发育，加之地形平缓，风化产物不易剥蚀搬运，所以，地表普遍覆盖一层空隙性强的风化壳，厚度变化在5～50m之间，以5～20m为最多。寒冻风化带发育特决定了高原区分布风化带网状裂隙水， 其泉的流量较均匀。由于风化带发育不深，(相对山体大小而言)，虽然表层普遍覆盖有风化物，但其发育和分布随地形起伏而变化，因此，整个表层风化带成统一含水体而被地形分割成许多小单元，地下水主要沿坡向运动而不是沿地层走向运动，一个小山凹就构成了一个完整的补给径流排泄的单元。以上情况决定了风化带网状裂隙水具有就近补给、就近排泄、径流途径很短、泉水动态变化大、矿化度低的特点。2、孔隙潜水（1）、冲洪积砂砾石孔隙水地下水赋存于冲洪积砂砾石孔隙中，补给来源包括大气降雨入渗、日阿曲河水、沟谷两侧基岩斜坡地下水以及少量居民生活废水。由于地形较平坦且砂砾石间孔隙大，利于地下水的补给、富集，因而水量丰富。（2）、残坡积、崩坡积块碎石土孔隙水地下水赋存于残坡积、崩坡积块石土、碎石土孔隙中，地下水主要接受大气降水的入渗补给，由于地形坡度大、块石间孔隙大，地下水具就地补给、就近排泄的特点，地下水贫乏。1.1.1.1物理地质现象工区内主要物理地质现象为河岸坍塌和崩塌。（1）岸坡及堤身坍塌：区内沿河两岸及河床均由松散砂砾石及粘质粘土构成，当地村民自建简易 防洪堤直接坐落于漫滩砂砾石上，堤段为重力式干砌块石堤，由于雨季河水流量大，流速快，河水冲刷岸坡较为严重，造成未修堤段Ⅰ级阶地或漫滩陡坎前缘的岸坡坍塌及防洪堤堤身垮塌现象十分普遍。尤其是防洪堤，由于直接坐落于漫滩中，局部地段甚至被冲毁。（2）崩塌：崩塌现象多见于岩体裂隙发育，构造破碎强烈区，往往在坡脚处形成由块石堆迭之倒石堆。1.1.1防洪堤主要工程地质问题及评价1.1.1.1建基面的选择河床、漫滩上部的砂砾石沉积年代较新，埋藏较浅且厚度不大，其结构较疏松，属松散层，强度较低，不宜作为堤基持力层。其下为稍密～密实状态冲积砂砾石堆积层，其承载能力满足基础的承载和变形要求，可作堤基持力层，建议将堤基置于中密～密实砂砾石层中。但是该层局部含块碎石土层透镜体，有不均匀变形的可能性，对挡墙基础的稳定有一定影响。在基础开挖过程中，如遇到上述现象，应对含块碎石土层透镜体进行清除、置换或者进行处理。1.1.1.2渗漏及渗透变形评价根据抽水试验成果，砂卵砾石层渗透系数K=1.57×10-3～5.79×10-2cm/s，属中等～强透水层；本阶段野外现场试验坑注水试验得出其K值为4.3×10-3cm/s，属中等～强透水层。判定河床砂卵石层的渗透变形类型为管涌型，允许渗透水力坡降J允=0.10～0.15 。河床砂卵砾石层透水性强，存在渗漏和渗透变形问题。在开挖边坡和基坑时存在涌水问题，均要采取相应的工程处理措施。1.1.1.1堤基抗冲刷问题防洪堤所经地段，河床上部及岸坡均由松散砂砾石组成，抗冲刷能力弱，加之河床坡降大，水流快，河水侧蚀及底蚀作用强烈，极易引起河岸坍塌。在无堤防地段，河水侧蚀作用，引起松散岸坡塌岸，导致岸坡坍塌后退，农田被毁，河床变宽，河流左右摇摆不定。鉴于河床上部覆盖层为松散砂砾石、砂土和粉土，存在抗冲刷问题，建议在防洪堤临水一侧设置抗冲设施。1.2场地和地基土地震效应评价1.2.1场地地震基本烈度根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）（2008版）及国家标准《GB18306-2001<中国地震动参数区划图>第1号修改单(国标委服务函[2008]57号)》有关规定，勘察区属阿坝县，抗震设防烈度为Ⅵ度，设计地震分组为第三组，地震加速度值为0.05g。1.2.2场地土的液化评价根据本次钻探揭露，拟建场地未见饱和粉土和砂土，且抗震设防烈度为Ⅵ度，可不考虑场地土的液化影响。 1.1岩土物理力学指标根据工程区堤基岩土工程地质特征及工程地质经验类比，提出地基岩土物理力学指标如表3.4。 表3.4土体物理力学指标建议数据表土类及层位土样天然指标物理力学指标含水量密度孔隙比比重渗透系数压缩系数压缩模量内摩擦角凝聚力允许承载力不冲刷流速渗透坡降湿干ωρρdeGsKa1-2Es1-2φCMi(%)(g/cm3)－－cm/sMPa-1MPa°KPaKPam/s砂夹砾石1.982.714×10-3~6×10-20.355.52802600.50.1～0.15粉土15~181.961.530.892.708.5×10-50.454.3163~51850.300.3砂砾石2.012.734×10-30.306.53503000.550.1～0.15 1.1工程处理措施建议针对防洪堤堤基存在的不良水文、工程地质问题及本工程的特殊性，提出如下工程处理措施建议：①为防止河水冲刷，建议将防洪堤基础伸入砂砾石层1.0～2m或嵌入河流最大冲刷线以下，并在迎水面采取防护措施。同时在河床内适当设置堰坎，降低水头差，减少河水流速，减缓河水对堤防的冲刷。②对堤基渗漏地段，建议采用清挖河道的砂卵砾石进行回填铺盖，增加地面高程，减缓地基渗漏及地基渗透变形。③在邻近冲沟段及坡降较大河段的堤防，建议加强防冲刷措施，适当加深堤基埋深，加强堤身强度。1.2天然建筑材料本工程设计需要砂卵砾石料约1000m3，块石料4500m3。1.2.1砂卵砾石料沿河漫滩分布有大面积之含泥质砂砾石混块石，其厚度大，储量丰富，经分选可得到不同级配的粗骨料。砂为细砂～中砂，含泥量10～15%，质量稍差，冲洗后可供使用。开采运输方便，可就地取材。1.2.2块石料工程区附近那亚沟采石点，岩性为中层状长英质细砂岩，岩性坚硬，质量较好，岩石多呈弱风化状，开采运输方便，储量、质量能满足设计要求，运距3km。 1.1结论及建议1.1.1结论①工程区属阿坝县，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）（2008版）及国家标准《GB18306-2001<中国地震动参数区划图>第1号修改单(国标委服务函[2008]57号)》有关规定，抗震设防烈度为Ⅵ度，设计地震分组为第三组，地震加速度值为0.05g。②防洪堤所经地段，河床上部及岸坡均由松散砂砾石及砂土组成，抗冲刷能力弱，加之河床坡降大，水流快，河水侧蚀及底蚀作用强烈，极易引起河岸坍塌。鉴于河床上部覆盖层为松散卵砾石、砂土和粉土，存在抗冲刷问题，建议在防洪堤临水一侧设置抗冲设施。③本区存在的主要水文、工程地质问题有：A、沿河岸及堤身抗冲刷稳定问题；B、沿线堤基渗透及渗透变形问题；1.1.2建议①为防止河水冲刷，建议将防洪堤基础伸入砂卵砾石层1.0～2.0m或嵌入河流最大冲刷线以下，并在迎水面采取防护措施。同时在河床内适当设置堰坎，降低水头差，减少河水流速，减缓河水对堤防的冲刷。②对堤基渗漏地段，建议采用清挖河道的砂卵砾石进行回填铺盖，增加地面高程，减缓地基渗漏及地基渗透变形。③邻近冲沟段及坡降较大河段的堤防，建议加强防冲刷措施，适当加深堤基埋深，加强堤身强度。'