萬(wàn)州城區(qū)跨長(zhǎng)江橋庫(kù)岸工程地質(zhì)特征及穩(wěn)定性分析

謝波

【摘 要】以系統(tǒng)的野外勘測(cè)和室內(nèi)巖土力學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)工程區(qū)區(qū)域構(gòu)造、地層巖性、水文地質(zhì)及不良地質(zhì)現(xiàn)象的分析，探討了工程區(qū)庫(kù)岸的穩(wěn)定性、地質(zhì)結(jié)構(gòu)及其破壞方式，進(jìn)而對(duì)庫(kù)岸穩(wěn)定性進(jìn)行了分段評(píng)價(jià)。

【關(guān)鍵詞】工程地質(zhì)條件；庫(kù)岸；穩(wěn)定性分析；分段評(píng)價(jià)

1. 項(xiàng)目概況

萬(wàn)州長(zhǎng)江三橋位于重慶市東部，地處長(zhǎng)江中上游結(jié)合部、三峽庫(kù)區(qū)腹心地帶，東接云陽(yáng)，南與石柱和湖北利川毗鄰，西與忠縣、梁平接壤，北連開(kāi)江和開(kāi)縣。萬(wàn)州長(zhǎng)江三橋工程地質(zhì)勘察起始于2010年10月，在初步設(shè)計(jì)階段勘察基礎(chǔ)上，對(duì)選定橋型方案進(jìn)行工程地質(zhì)勘察，查明橋墩、橋位區(qū)及兩岸互通工程地質(zhì)條件，為編制施工圖設(shè)計(jì)文件提供工程地質(zhì)依據(jù)?，F(xiàn)完成的主要工作量見(jiàn)表1。

2. 工程地質(zhì)條件

2.1 地貌及地質(zhì)構(gòu)造

工程區(qū)位于長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)，地貌類(lèi)型主要為構(gòu)造剝蝕低山、丘陵，周邊區(qū)域內(nèi)最高處地面高程約621m，橋位區(qū)地面高程小于250m，最低處高程78m。長(zhǎng)江順直，江水流向NNW。工程區(qū)長(zhǎng)江北岸（左岸）地表陡緩相間，呈臺(tái)階狀，其中受沖溝（如大河溝）切割，“臺(tái)階”（緩坡平臺(tái)）連續(xù)性較差。

區(qū)域構(gòu)造上，工程區(qū)位于川東褶皺束萬(wàn)縣復(fù)向斜北東段近軸部，北臨鐵鋒山背斜，南臨方斗山背斜，褶皺走向北東，褶皺形態(tài)為梳狀高背斜和寬闊平緩向斜相間排列，構(gòu)成隔檔式構(gòu)造?？傮w上，工程近場(chǎng)區(qū)25km范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，構(gòu)造部位為寬緩的向斜軸部，地層變形微弱，產(chǎn)狀近水平，未發(fā)現(xiàn)較大斷層和活動(dòng)斷裂。未見(jiàn)Ms≥6級(jí)的地震記錄。

2.2 地層巖性

根據(jù)地表出露及鉆孔揭露，工程區(qū)內(nèi)分布有第四系和侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組地層，第四系地層主要有人工填土、殘坡積層、崩坡積層及滑坡堆積層。人工填土由粉質(zhì)粘土夾碎塊石、碎塊石等物質(zhì)組成，最大厚度約40m，主要分布于長(zhǎng)江北岸大河溝下游溝內(nèi)及長(zhǎng)江南岸無(wú)名溝溝口。殘坡積層主要為黃褐色粉質(zhì)粘土夾碎塊石。該土層厚度不一，一般厚數(shù)米，兩岸分布較廣泛。崩坡積層主要為粉質(zhì)粘土夾碎塊石，厚度數(shù)米～十余米，兩岸零星分布?；露逊e層主要為褐黃色粉質(zhì)粘土夾碎塊石。該層厚數(shù)米～二十余米，分布于老層巖滑坡和老層巖下滑坡。

侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組上部為厚層～巨厚層褐紅色、暗紫紅色泥質(zhì)粉砂巖夾紫紅色、淺紫紅色泥巖、夾薄層灰黃色、紫灰色長(zhǎng)石砂巖，厚度約50m～55m。其下為中厚層～巨厚層暗紫紅色、褐紅色泥質(zhì)粉砂巖和淺紫紅色、紫紅色泥巖，中部夾厚層～巨厚層（極少量薄層）灰黃色、紫灰色長(zhǎng)石砂巖，極少量的砂礫，厚142m。底部為厚層～巨厚層暗紫紅色、紫褐色泥質(zhì)粉砂巖夾厚層～巨厚層灰黃色、紫灰色長(zhǎng)石砂巖和青灰色、灰白色細(xì)砂巖。全層厚約90m。

2.3氣象水文條件

工程區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候四季分明。冬暖，夏熱，秋長(zhǎng)，陰雨綿綿。本區(qū)日照充足，雨量充沛，天氣溫和，無(wú)霜期長(zhǎng)，霜雪稀少。境內(nèi)多年平均氣溫17.7℃，最高年平均氣溫19.0℃，最低平均氣溫17.6℃（1974年）。區(qū)內(nèi)多年平均降雨量為1191.3mm，降雨集中在夏秋兩季，其中4～9月占全年降雨的90%。夏季大雨、暴雨頻繁，最大日降雨量175mm。

工程區(qū)地表水系主要為長(zhǎng)江和長(zhǎng)江兩岸的沖溝。長(zhǎng)江水面為工程區(qū)地表水排泄的最低基準(zhǔn)面，地表水通過(guò)沖溝匯入長(zhǎng)江。

區(qū)內(nèi)地下水主要為第四系孔隙水和基巖裂隙水。第四系孔隙水主要賦存于第四系殘坡積層、崩坡積層、沖積層和大河溝下游溝內(nèi)及無(wú)名溝溝口人工回填區(qū)中的人工填土中，主要受大氣降雨及庫(kù)水補(bǔ)給，水量較豐富。兩岸陸域地表第四系殘坡積層和崩坡積層中地下水類(lèi)型主要為上層滯水，其水位埋深約0.5m，水量較貧乏?；鶐r裂隙水主要賦存于侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組砂巖中，水量較貧乏，主要受大氣降水補(bǔ)給。

2.4 不良地質(zhì)現(xiàn)象

工程區(qū)主要不良地質(zhì)現(xiàn)象為人工填土不均勻沉降變形。區(qū)內(nèi)長(zhǎng)江北岸大河溝下游溝內(nèi)和長(zhǎng)江南岸無(wú)名溝溝口均分布有人工填土，部分構(gòu)筑物布置于人工填土區(qū)。據(jù)鉆孔揭露，無(wú)名溝溝口人工填土最大厚度為40.7m，大河溝下游溝內(nèi)人工填土最大厚度為40.5m。無(wú)名溝內(nèi)人工填土固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，自重固結(jié)基本完成，可以預(yù)測(cè)其在受壓下產(chǎn)生的沉降變形程度較輕；大河溝內(nèi)人工填土為隨意回填，未經(jīng)碾壓，其成分復(fù)雜，結(jié)構(gòu)不均一，厚度不一，自重固結(jié)時(shí)間短，在自重應(yīng)力及附加應(yīng)力作用下易產(chǎn)生不均勻沉降變形。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，大河溝人工回填區(qū)內(nèi)多處出現(xiàn)沉降變形，變形裂縫張開(kāi)度一般為1cm～3cm。

3 .穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

3.1 穩(wěn)定性分析

長(zhǎng)江南側(cè)庫(kù)岸坡度較緩，坡度約10°～25°，僅局部為陡崖。岸坡主要為巖質(zhì)邊坡，表部局部分布第四系松散堆積層，庫(kù)岸總體較穩(wěn)定，但局部由于受到庫(kù)水的浪蝕、快速消落、軟化等不良作用，可能會(huì)產(chǎn)生小規(guī)模的塌岸現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查，局部臨水土體岸坡出現(xiàn)了與岸坡走向近平行的變形裂縫，裂縫張開(kāi)度2～12cm，裂縫距岸肩最遠(yuǎn)距離約為11m。長(zhǎng)江北側(cè)庫(kù)岸較陡，總體坡度約17°～55°，岸坡為巖質(zhì)邊坡；以下基本為堅(jiān)硬、耐風(fēng)化、抗浪蝕能力較強(qiáng)的長(zhǎng)石砂巖及細(xì)砂巖，該部位邊坡穩(wěn)定性較好；高程約149m～155m之間為較軟弱、易風(fēng)化、抗浪蝕能力差的泥質(zhì)粉砂巖，該巖層位于庫(kù)水變幅帶內(nèi)，當(dāng)庫(kù)水長(zhǎng)期對(duì)其進(jìn)行軟化、侵蝕、掏刷后，將使其上的厚約27m的巖（土）層（主要為有一定卸荷作用的長(zhǎng)石砂巖）懸空，巖層失去支撐后必然會(huì)產(chǎn)生崩塌。

3.2岸坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)

根據(jù)區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件，按巖土體組合形式將岸坡劃分為兩大類(lèi)：（1）岸坡主要由基巖組成，為巖質(zhì)岸坡和（2）岸坡上部為覆蓋層，下部為基巖，為土巖組合岸坡[2]。前者主要由砂巖（長(zhǎng)石砂巖及細(xì)砂巖）夾泥巖、泥質(zhì)粉砂巖組成，表部局部可能分布少量土層（圖1a）；后者表部為土層，下部為基巖（圖1b）。

3.3 庫(kù)岸破壞方式

依據(jù)區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)分析，可分為土體崩塌或滑移和巖體崩塌。土體崩塌或滑移表現(xiàn)為土體變形破壞主要出現(xiàn)在南岸，南岸岸坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)類(lèi)型為土巖組合類(lèi)型，上部土層局部較陡。現(xiàn)場(chǎng)勘查發(fā)現(xiàn)，南岸上游180m的庫(kù)岸段岸邊土層表面已產(chǎn)生了數(shù)條變形裂縫，變形裂縫發(fā)育于離岸肩約20m的范圍內(nèi)，其與岸坡走向近平行，張開(kāi)度約2cm～12cm，延伸長(zhǎng)度5m～30m。變形裂縫產(chǎn)生的主要原因?yàn)椋海?）岸坡較陡；（2）庫(kù)水的不良作用。當(dāng)岸坡變形不斷地發(fā)展，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生土體失穩(wěn)。

巖體崩塌主要出現(xiàn)在北岸，北岸岸坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)類(lèi)型為巖質(zhì)岸坡，岸坡較陡（坡度約17°～55°），多處為陡崖。岸坡主要由堅(jiān)硬、耐風(fēng)化、抗浪蝕能力較強(qiáng)的砂巖組成，在高程149m～155m之間為泥質(zhì)粉砂巖、泥巖，泥質(zhì)粉砂巖和泥巖具有較軟弱、易風(fēng)化、抗浪蝕能力差的特征，該巖層位于庫(kù)水變幅帶內(nèi)，當(dāng)庫(kù)水長(zhǎng)期對(duì)其進(jìn)行軟化、侵蝕、掏刷后，將使其上的厚約27m的巖（土）層（主要為有一定卸荷作用的長(zhǎng)石砂巖）懸空，巖層失去支撐后必然會(huì)產(chǎn)生崩塌。

4. 庫(kù)岸穩(wěn)定性分段評(píng)價(jià)

根據(jù)岸坡的地形地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖土特性等工程地質(zhì)條件及岸坡的穩(wěn)定性，對(duì)工程所涉及的南、北庫(kù)岸進(jìn)行了分段評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表2。

上述分析可知，岸坡坡度總體較緩，有利于邊坡整體穩(wěn)定；岸坡巖層平緩，巖體完整，未發(fā)現(xiàn)不利邊坡穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面。通過(guò)綜合分析，庫(kù)岸整體穩(wěn)定。庫(kù)岸塌岸輕微，庫(kù)岸再造作用微弱，對(duì)工程無(wú)影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督局和中華人民共和國(guó)建設(shè)部，《工程巖體試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50266-2013），2013

[2]中華人民共和國(guó)建設(shè)部和國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013），2013