北安市七道溝下游治理工程地質(zhì)勘察分析與評價(jià)

張彥平

(北安市鬧龍河水庫管理處，黑龍江北安164000)

七道溝是通肯河右岸一級支流，流域面積649 km2，七道溝下游治理工程項(xiàng)目位于七道溝左岸通北鎮(zhèn)境內(nèi)。工程建設(shè)內(nèi)容為現(xiàn)有堤防加高培厚13.5 km，護(hù)岸1處99 m，河道裁彎取直2處470 m，新建穿堤排水涵閘6座。為了科學(xué)進(jìn)行項(xiàng)目區(qū)工程設(shè)計(jì)，提供項(xiàng)目工程地質(zhì)勘察報(bào)告是必須的前提條件。

1 地質(zhì)勘察工作任務(wù)

1)利用已有資料調(diào)查掌握項(xiàng)目區(qū)區(qū)域地質(zhì)概況，進(jìn)行區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性評價(jià)。

2)工程地質(zhì)勘探，主要是對護(hù)岸、堤防及穿堤建筑物的勘察。查明堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)、粗粒土層及腐殖土層分布、建筑物地基的地層巖性分布變化及穩(wěn)定情況、地下水與地表水對混凝土的腐蝕性，確定堤防及建筑物地基各巖層的物理力學(xué)性質(zhì)和滲透性參數(shù)及填土密實(shí)度;查明筑堤土料場的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)、可開采量及土料質(zhì)量。

堤線地質(zhì)勘察鉆孔布置，結(jié)合現(xiàn)有堤防布設(shè)，穿堤涵閘每座勘察布設(shè)3個(gè)鉆孔，護(hù)岸按長度勘察布置鉆孔，料場2處每處布置4個(gè)鉆孔。工作量見表1。

表1 勘察工作量一覽表

2 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造分析

工作區(qū)地貌單元為低丘陵區(qū)的河谷地貌，海拔高程一般為190.03～209.01 m。地勢由北向南緩慢傾斜，地形高差為18.98 m，地貌單元包括河床、河漫灘及一級階地。

本區(qū)第四系地層分布廣泛，地層一般5～18 m。分布范圍大致與地貌單元吻合，一是全新統(tǒng)沖積層(Qal4)，二是上更新統(tǒng)沖積層(Q3al)。上部為新近沉積土，其下為低液限黏土，厚度0.4～1.3 m。局部為級配不良砂、礫，其厚度不等。

根據(jù)地下水賦存條件和成因類型，將流域內(nèi)地下水劃分為3種類型，即:第四紀(jì)松散巖類孔隙潛水、侵入巖類裂隙潛水和碎屑巖類裂隙孔隙潛水。

第四系松散巖類孔隙潛水主要分布于河流兩岸階地和高低河漫灘松散砂礫石層，含水層厚度一般＜10 m，地下水埋深＜4 m，與地表水連通性較好。水位受河水水位影響較大，年水位變幅1～3 m。本區(qū)屬于濕潤－豐濕潤地區(qū)，地下水化學(xué)類型比較單一，地下水類型主要為HCO3—Ca2+·Na+，pH值7.1左右。

3 堤防工程地質(zhì)條件分析

七道溝左岸下游現(xiàn)有堤防13.50 km，大體為10 a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)，堤防頂寬3.0～4.0 m，邊坡1∶2～1∶3，堤高為1.0～2.0 m，達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，堤防不完整，高矮不均，形態(tài)不一，上游、下游邊坡均無護(hù)坡及排水設(shè)施;壩體迎水坡和背水坡植被豐茂，壩體上下游無護(hù)坡，坡面不規(guī)整，經(jīng)多年運(yùn)行，堤體迎水坡受雨水侵蝕嚴(yán)重，破壞較嚴(yán)重。

現(xiàn)有堤防堤體填筑土呈黑黃色。土的天然含水量為35.4%、密度1.74 g/cm3、干密度為1.32 g/cm3、土的相對密度為2.69、天然孔隙比為1.170、塑限為24.3%、內(nèi)摩擦角為16.3°、粘聚力為30.7 kPa。

4 堤基工程地質(zhì)條件分析

本區(qū)段地貌單元為堆積河漫灘，上部為第四系堆積地層;地下水類型為第四系松散層孔隙潛水，地下水補(bǔ)給源主要為大氣降水及上游逕流排泄于下游，與河水水力聯(lián)系密切。

堤基主要由新近沉積土、低液限黏土、級配不良砂礫土及泥巖組成，其中:①新近沉積土分布于地表及堤體下，揭露層厚:0.40～4.20 m。其干密度為0.77～1.52 g/cm3，孔隙比為0.818—2.222，液性指數(shù)為－0.08—0.96，壓縮系數(shù)為0.33～1.78 MPa－1，壓縮模量為1.52～6.27 MPa，凝聚力為11.2～41.7 kPa，內(nèi)摩擦角為7.2～8.2°，滲透系數(shù)為4.55～8.27× 10－6cm/s。②低液限黏土(黃褐色)大部分地段分布，厚度0.5～2.80 m，其干密度為0.92～1.56 g/cm3，孔隙比為0.773—1.684，液性指數(shù)為－0.01—0.75，壓縮系數(shù)為0.25～1.89 MPa－1，壓縮模量為1.42～7.34 MPa，凝聚力為17.2～32.5 kPa，內(nèi)摩擦角為12.3～17.3°，滲透系數(shù)為4.57～7.65×10－6cm/s。③低液限黏土(灰色)普遍分布于工作區(qū)，厚度0.60～7.00 m，其干密度為1.29～1.60 g/cm3，孔隙比為0.726—1.131，液性指數(shù)為－0.03～0.61，壓縮系數(shù)為0.26～6.1 MPa－1，壓縮模量為3.49～6.82 MPa，凝聚力為20.1～30.7 kPa，內(nèi)摩擦角為4.7～19.5°，滲透系數(shù)為5.28～7.55× 10－6cm/s。④級配不良細(xì)砂大部分地段分布，揭露層厚: 0.60～2.40 m，休止角為水上28.3°，水下26.5°;⑤級配不良中砂大部分地段分布，揭露層厚:0.70～4.40 m，休止角為水上28.7°，水下26.7°;⑥級配不良粗砂大部分地段分布，揭露層厚:0.90～4.60 m，休止角為水上31.7°，水下29.6°。

5 建筑物工程地質(zhì)條件分析

從巖性特征和水文地質(zhì)分析了堤防工程范圍的楊家、養(yǎng)牛場及一、二、三、四排水干渠涵閘的不同巖層的土體力學(xué)性質(zhì)、堤基基礎(chǔ)摩擦系數(shù)、允許滲透比降、允許承載力、地下水埋深、滲透系數(shù)、水力特性等項(xiàng)指標(biāo)，從其數(shù)值上看出6座涵閘工程地質(zhì)條件總的是:建筑物基礎(chǔ)座于③低液限黏土、④低液限黏土或⑤級配不良細(xì)砂，建議基坑開挖臨時(shí)邊坡比1∶0.75;基礎(chǔ)底板與低液限黏土的摩擦系數(shù)f=0.20－0.30，其抗滑穩(wěn)定性較好;基坑排水可采用管井方式，低液限黏土層屬凍脹性土。

6 護(hù)岸工程地質(zhì)條件分析

岸坡地貌單元為漫灘區(qū)，地形起伏不大，此處河流多呈凸(凹)岸狀，基本呈南北方向，河曲靠岸邊發(fā)育，水深0.3～0.8 m(勘察期間)。地下水類型為第四系孔隙潛水，與地表水水力聯(lián)系密切，豐枯期呈互補(bǔ)方式，地下水埋深在2.80 m (勘察期間)。

勘探深度內(nèi)揭露地層巖性自上而下依次為:低液限黏土、級配不良細(xì)砂、級配不良中砂、級配不良粗砂，其間未見軟弱及不良土體。岸坡主要由黏性土、砂性土組成，抗沖刷能力較差，表層耕土、黏性土具有凍脹性，故該岸坡屬穩(wěn)定性較差坡岸。

7 天然建筑材料分析

本次勘察土料場為指定料場，設(shè)計(jì)需要建筑材料用量約為63.78×104m3。2處料場均位于低丘陵區(qū)，鉆孔揭露巖性自上而下為第四系全新統(tǒng)沖積層低液限黏土:灰褐色、灰色，稍濕，可塑，粘性一般，有效厚度2.8～3.1 m。占地類型大部分為荒地。勘探期內(nèi)地下水為埋深3.2～3.4 m。料場產(chǎn)地類型較為簡單，黏性土層厚度較為穩(wěn)定，水位線以上均可使用，采用平均厚度法計(jì)算儲(chǔ)量。有用層巖性為低液限黏土，厚度相對穩(wěn)定，其中棄土層平均厚度為0.4～0.6 m，有用層平均厚度2.4 m，儲(chǔ)量為128.2×104m3，滿足設(shè)計(jì)用量要求。料場土料質(zhì)量較好，可向上下游堤段提供土料，運(yùn)輸方便。

8 治理工程項(xiàng)目地質(zhì)條件評價(jià)

1)七道溝地貌單元按成因類型分為剝蝕堆積和堆積地貌，其形態(tài)類型為一級階地和漫灘區(qū)。

2)工作區(qū)大地構(gòu)造單元屬于松遼臺(tái)向斜。該向斜屬東北臺(tái)塊的一部分，向斜內(nèi)以3個(gè)構(gòu)造為主。下構(gòu)造由受到強(qiáng)烈變質(zhì)和斷錯(cuò)的前震旦紀(jì)巖層構(gòu)成;中構(gòu)造層為上古生代和斷錯(cuò)微弱的巖層構(gòu)積成;覆蓋于上述二構(gòu)造層之上的為中生代疏松沉積物造成上構(gòu)造層。它的厚度達(dá)1 000～5 000 m。北安地區(qū)除二井鎮(zhèn)外的全部鄉(xiāng)鎮(zhèn)和建設(shè)、紅星、趙光農(nóng)場，均屬這個(gè)向斜帶。北安盆地基底為花崗巖，地帶為海西褶皺帶。

據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306—2001)，該區(qū)地震動(dòng)峰值加速度＜0.05 g，地震基本烈度為＜Ⅵ度，動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35 s，屬區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)。

3)根據(jù)區(qū)內(nèi)含水層性質(zhì)，將區(qū)內(nèi)地下水類型分為第四系松散層孔隙潛水。

4)現(xiàn)有堤防堤體填筑土主要為高液限黏土組成，土體壓實(shí)一般，清基不好，質(zhì)量一般，堤身斷面較窄，需采取加高培厚措施。

5)堤防堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類為上厚黏性土下粗粒土雙層結(jié)構(gòu)(Ⅱ)類;堤基工程地質(zhì)條件分類，該段堤防堤基工程地質(zhì)條件為B類。堤上排水閘地基土為低液限黏土、級配不良細(xì)砂、級配不良中砂、級配不良粗砂、級配不良圓礫及白堊紀(jì)泥巖組成，存在滲透穩(wěn)定問題，需采取適當(dāng)?shù)墓こ烫幚泶胧こ痰刭|(zhì)條件一般。進(jìn)行土的滲透變形判別，堤基的滲透變形為流土型。

6)護(hù)岸工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)上為黏性土，下為級配不良細(xì)、中、粗砂，抗沖刷能力較差，黏性土具有凍漲性，建議采取適當(dāng)?shù)墓こ谭雷o(hù)措施和防凍脹措施。

7)料場土滿足工程需要，砂料、礫料需外購。

綜上，該建設(shè)項(xiàng)目地質(zhì)條件分析與評價(jià)成果，可滿足工程設(shè)計(jì)的要求。

［1］ 嫩江專屬地質(zhì)局第二區(qū)測隊(duì).北安地區(qū)地質(zhì)報(bào)告［R］.齊齊哈爾:嫩江專屬地質(zhì)局第二區(qū)測隊(duì)，1958.

［2］ 哈爾濱中建建筑設(shè)計(jì)有限公司.北安市七道溝通北段近期治理工程地質(zhì)勘察報(bào)告［R］.哈爾濱:哈爾濱中建建筑設(shè)計(jì)有限公司，2012.