凡河流域水文地質(zhì)及物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計探析

賈皓翔

(遼寧省農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，遼寧 沈陽 110003)

凡河流域地處遼寧省北部，是遼寧省的半干旱區(qū)。凡河基本以102國道為界，東部為低山區(qū)，大地構(gòu)造上屬吉林地槽。根據(jù)地質(zhì)力學(xué)的觀點，雖然有緯向構(gòu)造穿插，但北東、北北東向的華夏構(gòu)造為本地區(qū)的控制構(gòu)造。無論河流、河谷、山脈走向都被華夏構(gòu)造控制。102國道以東在地貌類型上為構(gòu)造剝蝕地形，山體多由侵入巖、變粒巖、白云巖和石英砂巖組成，低山與山前傾斜平原、丘陵或扇裙、谷底相接觸。在谷底附近，局部為基座階地或侵蝕階地；102國道以西基底為華北地臺，北部中朝陸臺是其一部分，新區(qū)所在位置在中朝陸臺的邊部。上覆有厚度較大的松散堆積物，形成了廣闊的遼河沖積平原。

凡河102公路大橋上方是山區(qū)和丘陵地帶，山脈走向受華夏和新華夏構(gòu)造控制，呈北東～西南向，一般地勢險峻，山脊背較尖，谷網(wǎng)密布，窄深型谷、箱型谷較多。凡河流域的山區(qū)和丘陵區(qū)都有發(fā)育開闊的中間谷地，在兩岸基本形成的地貌，如河漫灘，沉積等形態(tài)。

在山區(qū)和平原的過渡地帶，多為剝蝕堆積的丘陵崗地，地面波狀起伏，脊線逶迤，彼此相連，坡積物和殘積物廣布其上，薄厚不一，植被較差，沖溝不發(fā)育，多呈淺谷式半封閉狀態(tài)。

遼河平原屬松遼～華北凹陷的一部分，其基底屬于我國北方陸地地臺(中朝地臺)，從亞級構(gòu)造單元來看，松遼臺向斜是這片大平原下的基底[1]。

鐵嶺縣所在的構(gòu)造位置，大致以102國道為界，東部山區(qū)屬吉林褶皺帶，西部屬松遼臺凹。鐵嶺地區(qū)基本屬于兩單元交界部位，在東部山區(qū)的構(gòu)造發(fā)育體系復(fù)雜，且以華夏構(gòu)造為主，并且也有緯向構(gòu)造參與其中，如在地質(zhì)界很有名氣的緯向構(gòu)造就發(fā)育在遼河支流寇河的西豐大斷裂。根據(jù)地質(zhì)力學(xué)觀點，因華夏構(gòu)造又派生出“入”字型構(gòu)造和旋轉(zhuǎn)構(gòu)造及其它多種構(gòu)造，且多為壓性和壓扭性結(jié)構(gòu)面，破碎帶寬度不一，多由糜棱巖和構(gòu)造角礫巖組成。

1 地層巖性

1.1 102公路橋以下

第四紀(jì)地質(zhì)廣泛分布在整個遼河平原。沉積厚度大，巖相也相對穩(wěn)定。粗略地說，有二元結(jié)構(gòu)的特點。他們的二元結(jié)構(gòu)是遼河水系的河床水平移動過程形成的，在它的下層較粗物質(zhì)是河床相沖積物，是在過去河床經(jīng)過該地時堆積下來的，而上層較細(xì)物質(zhì)稱為河漫灘相堆積物，是在河流泛濫時在谷底堆積起來的。

位于漫灘相之下的河床相沖積物主要由運動物質(zhì)組成，上漫灘相沖積物主要由懸浮物組成。所以說遼河平原的二元結(jié)構(gòu)，主要由河流推動與河流的泛濫造成。

晚更新世晚期沖積相：它存在于下遼河平原大面積區(qū)域之下。 巖性是灰白色，灰色，黃色，中細(xì)砂，中粗砂巖。 礫石的直徑為3～5 cm，具有良好的分選性能和良好的圓度。局部夾亞砂土薄層。是本地區(qū)的主要含水介質(zhì)。與上覆全新統(tǒng)砂夾礫石構(gòu)成本區(qū)的主要含水層。厚度在10～30 m之間。

全新世早期沖洪積相：主要分布在凡河兩岸。表層為砂粘土，厚1～10 m，其下方為中粗砂、碎石砂，夾有鵝卵石和碎石，直徑多為2～10 cm。分選圓度好，局部有少許淤泥層，厚度約25 m。全新世早期沖積相：構(gòu)成遼河的一級階地。粘性土，厚3～6 m，下部為黃色淺黃色含礫中細(xì)砂。

1.2 102公路橋以上

榛子嶺二級電站至大甸子鎮(zhèn)段主要是混合花崗巖及灰黑巖，巖石風(fēng)化層較厚，也較疏松，土層厚20～40 cm，森林植被茂密，發(fā)育有酸性棕壤土。大甸子至小屯段主要以砂巖為主，周圍是抗風(fēng)化較強的白云巖，河谷發(fā)育，河漫灘開闊，兩岸為黃土質(zhì)階地。整體地勢按河流走向從東向西坡降。

(1)雜填土：深灰色，灰褐色，黃褐色，微濕，松到中密度，它主要由沙，黏性土，混凝土，以及生活垃圾等。主要分布于河流兩岸及村莊附近[2]，零星散布。 本層為0.5～3.2 m。

(2)粉土：深灰色到黑色的灰色，濕，可塑性強，砂含量為約20%，快速搖動響應(yīng)，無光澤，低的干強度，低韌性，層厚度0.7～1.3 m。

(3)粉質(zhì)粘土：灰黃色、黃色、灰褐色，土體顆粒均一，土質(zhì)細(xì)膩，手感有砂粒的存在，粘性中等，在天然狀態(tài)下，可形成直立土坎，高度可達3.0 m以上，可見明顯的水平層理。

(4)粗砂：灰，土黃，飽和的，松散-稍密，礦物組合物是長石，石英，分揀等，具有良好的灰度。有小灰綠色混凝土骨料或粘土夾層厚度為10～20 cm[3]，厚度為0.8～3.5 m。

(5)角礫：灰白色，黃褐色，稍濕，中等密集，含有約20%的粘土，粘土填補了空白。角礫巖的主要成分有石英砂巖、細(xì)砂巖和少量花崗巖等[4-5]。處于強風(fēng)化狀態(tài)，礫石直徑為5～15 mm，較大的可達35 mm，層厚0.8～1.1 m。

(6)砂礫卵礫石：黃色、灰色(含大量原巖顆粒所致)，片層厚度大，連續(xù)性強，卵礫石磨圓度好，為工程部位的主要下臥地層。

2 水文地質(zhì)

地層、地貌、構(gòu)造、氣象、水文是控制地下水賦存的主要因素，新華夏一級規(guī)模的構(gòu)造及喜馬拉雅運動以來的升降運動，控制著本地區(qū)的地層結(jié)構(gòu)、地貌形態(tài)、地下水類型及運動規(guī)律，決定了地下水的水力性質(zhì)和富水程度。

2.1 地下水的賦存條件

遼河及其它支流(包括凡河)兩岸都發(fā)育著寬窄不一的河谷平原，平原兩側(cè)，分布著山前傾斜平原坡洪積扇裙及低山丘陵，構(gòu)成一個十分完整的水文地質(zhì)單元大氣降水通過構(gòu)造裂縫和其他巖石裂縫滲入地下[6]，流入山間河谷及平原，故河谷、平原的松散堆積物中都賦存有較豐富的地下水。在基巖區(qū)，巖體構(gòu)造等裂隙發(fā)育良好，成為接收大氣降水入滲補給的良好通道，也是儲存其巖裂隙水的廣闊場所。

2.2 氣候條件

鐵嶺地區(qū)地處歐亞大陸東部，屬寒溫帶季風(fēng)氣候，冬季受蒙古-西伯利亞高壓控制。寒冷干燥，夏季受太平洋暖流影響。 炎熱多雨，雨熱同季。 春秋兩季交替受高低壓影響，三暖四寒多風(fēng)。干濕季節(jié)明顯。從降雨量來看，在東北季風(fēng)和走向北東長白山脈的影響下，東北地區(qū)的年平均降雨量從東南向西北遞減，年降雨量為328～724 mm。鐵嶺地區(qū)年降雨量670 mm左右。六月、七月和八月是雨季。 這三個月的降雨量占年降雨量的50%以上，5-9月的降雨量占年降雨量的86%左右。降雨量在時間上、空間上都分布不均。降雨階段性強，局地性強。

2.3 地下水類型

新區(qū)選址在遼河平原遼河階地及其支流凡河上，因此，地下水類型為松散巖孔隙水。 這是水資源豐富的地區(qū)。因地下水位較高，粘性土局部厚度較大，故局部地下水略有承壓性質(zhì)。

2.4 地下水的徑流和排泄

縱觀全區(qū)，東部山區(qū)是地下水的主要補給區(qū)，基巖裂隙水是大氣降水入滲補充地下水的主要途徑。除地表徑流和蒸發(fā)外，其余基巖裂隙滲入地下形成基巖裂隙水[7]。并補給山前平原和山前沖積扇裙。此段為地下水徑流區(qū)，徑流條件較好，也以地下水徑流的形式補充平原區(qū)，也接受大氣降水。水田灌溉也是一種補給來源，形成松散巖類中的潛水。

2.5 地下水動態(tài)

在雨季，地下水得到補充，水位上升，在旱季，地下水失去補給，水位下降。集中補給，常年消耗。水位變幅在0.53～1.76 m之間。每年水位有一個最低值和最高值。觀測資料看出，地下水高峰較降水高峰滯留半個月左右。3月末4月初在灌區(qū)地下水受氣候影響，從四月份中旬泡田開始，水位直線上升，并保持一定水位，直到8月份。

2.6 地震參數(shù)

2.6.1 動峰值加速度與反應(yīng)譜特征周期

根據(jù)國家質(zhì)量技術(shù)及中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖中查得[8]：

動峰值加速度g=0.05

反應(yīng)譜特征周期Tg=0.35

2.6.2 地震液化的判定

根據(jù)中國第三代圖烈度區(qū)看[9]，鐵嶺新區(qū)烈度為Ⅶ度，其對應(yīng)N=6。

根據(jù)堤防工程地質(zhì)勘探相關(guān)規(guī)范所規(guī)定的公式：

N′=N[1+0.125(H-3)-0.05(h-2)]

(1)

式中：H為砂性土埋深(m)；h為地下水埋深(m)。

若N63.5>N′，不易液化，N63.5

根據(jù)野外實測的錘擊數(shù)N63.5，水位埋深和粉細(xì)砂埋深，經(jīng)過計算，得出結(jié)論為鐵嶺新區(qū)水利工程場地粉細(xì)砂層不易液化。

3 物理力學(xué)指標(biāo)

根據(jù)地質(zhì)勘察規(guī)及建筑抗震相關(guān)規(guī)定[10]，結(jié)合土的試驗報告中的試驗指標(biāo)及該地區(qū)的工作經(jīng)驗，綜合分析而確定。

允許不沖流速統(tǒng)計、承載力等有關(guān)參數(shù)統(tǒng)計及摩擦系數(shù)統(tǒng)計詳見表1、表2和表3。

表1 允許不沖流速統(tǒng)計表

標(biāo)準(zhǔn)承載力fK及壓縮模量Es等有關(guān)參數(shù)：根據(jù)水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范中相關(guān)規(guī)定，結(jié)合試驗成果和地區(qū)工作經(jīng)驗，綜合分析而提供的。

表2 承載力等有關(guān)參數(shù)統(tǒng)計表

表3 摩擦系數(shù)統(tǒng)計表

粘性地基土擴散角為75°，砂性地基土擴散角為45°。各種不同土質(zhì)的穩(wěn)定邊坡比如表4。

表4 不同土質(zhì)穩(wěn)定邊坡統(tǒng)計表

4 結(jié)語

經(jīng)調(diào)查，項目區(qū)未發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)現(xiàn)象。 河岸上部以卵石層為主，下部為弱風(fēng)化石灰?guī)r。各層巖土承載力高，但河岸上部因河流疏浚和淘金而部分受擾，結(jié)構(gòu)比較松散，穩(wěn)定性較差。 河岸兩側(cè)坡度陡峭，河道沖刷嚴(yán)重，堤岸局部塌陷。