黑崗口引黃灌區(qū)堤基土層分析

田 倩

（開封市引黃管理處，河南 開封 475000）

1 灌區(qū)工程地質(zhì)

黑崗口引黃灌區(qū)北起黃河、西起馬家河北支、南止祥符區(qū)與城區(qū)交界處、東部延伸惠北泄水渠。黑崗口總干渠從渠首閘至南北堤樞紐，總長1.50 km，渠底寬12 m，邊坡1：2，設(shè)計流量16.84 m3/s，比降1/4 500，由于城市發(fā)展，灌區(qū)內(nèi)部分耕地劃為城市建設(shè)、水域、工業(yè)用地，現(xiàn)耕地面積1.25 萬hm2，設(shè)計灌溉面積1.05萬hm2。本次勘察進行了工程地質(zhì)測繪、渠道兩岸工程地質(zhì)勘探、天然建筑材料勘察及地下水、河水取樣等；采用地質(zhì)測繪、鉆探、釬探、現(xiàn)場原位測試（標準貫入）、室內(nèi)土工試驗、水質(zhì)分析等方法。

2 堤防工程地質(zhì)條件

2.1 堤身狀況

總干渠：兩岸無堤防，斷面形式呈梯形。本次治理段里程從（0+000）到（1+500）止，治理長度1.50 km。

東干渠：東干渠堤身為均質(zhì)土堤，斷面形式呈梯形。本次堤防段里程從（0+000）到（23+570）止，治理長度23.57 km；兩岸堤防較連續(xù)，部分段堤防缺失，在樁號0+000～7+717 左岸、樁號3+905～4+210、樁號5+800 附近、樁號7+800～8+600 左岸、樁號8+200～8+715 右岸、樁號9+200～10+200 左岸、樁號12+500～13+208、樁號13+208～15+500左岸之間堤防缺失。堤頂寬1～8 m，堤高0.70～3.40 m，邊坡系數(shù)1：1.00～1：2.00，堤防質(zhì)量參差不齊。堤身由于缺乏管理和修改完善遭到不同程度的破壞。

2.2 堤身質(zhì)量評價

東干渠堤防堤身填土多為就近取土，其巖性與附近地表土層相似。兩岸堤身填筑土類以輕粉質(zhì)壤土為主，夾中、重粉質(zhì)壤土；土質(zhì)較雜，且人為破壞嚴重，堤身低矮、狹窄，部分堤段缺失；堤身填土較雜，填筑質(zhì)量較差。

2.3 堤基工程地質(zhì)

2.3.1 地質(zhì)構(gòu)造

總干渠：在勘探深度范圍內(nèi)，地層為第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl），地質(zhì)結(jié)構(gòu)為黏性土單一結(jié)構(gòu)；據(jù)土體的物理力學性質(zhì)的不同可分為2 個土體單元，即自上而下為①層輕粉質(zhì)壤土、①-1 層重粉質(zhì)壤土。土層分布基本連續(xù)、穩(wěn)定；土質(zhì)不均勻，含夾層、薄層較多；厚度變化較小。

東干渠：在勘探深度范圍內(nèi)，地層為第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl），地質(zhì)結(jié)構(gòu)為土砂雙層結(jié)構(gòu)；據(jù)土體的物理力學性質(zhì)的不同可分為7 個土體單元，即自上而下為①層輕粉質(zhì)壤土、①-1 層重粉質(zhì)壤土、②層中粉質(zhì)壤土、③層輕粉質(zhì)壤土、④層重粉質(zhì)壤土、⑤層輕粉質(zhì)壤土、⑥層細砂。土層分布基本連續(xù)、穩(wěn)定；土質(zhì)不均勻，含夾層、薄層較多；厚度變化較小。

2.3.2 地層巖性

2.3.2.1 總干渠地層巖性

工作區(qū)勘探深度范圍內(nèi)，揭露的地層為第四系全新統(tǒng)沖洪積層，地層巖性分布基本穩(wěn)定。按成因類型、巖性、物理、力學性及工程地質(zhì)特性的差異，把堤基分為4 層：①層輕粉質(zhì)壤土（Q4al+pl）：黃褐色，稍濕～濕，稍密至密實；搖振反應(yīng)中等，無光澤反應(yīng)，干強度低，韌性低；土質(zhì)不均，夾重粉質(zhì)壤土、中粉質(zhì)壤土薄層、局部見細砂；該層分布于整個工作區(qū)，揭露厚度2.40～10 m，平均4.86 m，層底埋深4.40～11.60 m。①-1層重粉質(zhì)壤土（Q4al+pl）：黃灰色、灰褐色、灰色，可塑狀；無搖振反應(yīng)，稍有光滑，干強度中等，韌性中等；土質(zhì)不均，夾中粉質(zhì)壤土薄層；該層分布于整個工作區(qū)，揭露厚度1.80～2.10 m，平均1.95 m，層底埋深6.30～7.80 m。②層中粉質(zhì)壤土（Q4al+pl）：黃灰色、灰褐色、灰色，軟塑狀；無搖振反應(yīng)，稍有光滑，干強度中等，韌性中等；土質(zhì)不均，夾重粉質(zhì)壤土薄層；揭露厚度2.10～2.10 m，平均2.10 m，層底埋深13.60～13.70 m。③層輕粉質(zhì)壤土（Q4al+pl）：黃灰色，濕，密實，搖振反應(yīng)中等，無光澤反應(yīng)，干強度低，韌性低，土質(zhì)不均，夾中、重粉質(zhì)壤土薄層，含少量鈣質(zhì)結(jié)核；揭露厚度1.30～1.40 m，平均3.86 m，層底埋深15.00～15.00 m。

2.3.2.2 東干渠地層巖性

工作區(qū)勘探深度范圍內(nèi)，揭露的地層為第四系全新統(tǒng)沖洪積層，地層巖性分布基本穩(wěn)定。按成因類型、巖性、物理、力學性及工程地質(zhì)特性的差異，把堤基分為7 層：①層輕粉質(zhì)壤土（Q4al+pl）：黃褐色，稍濕，稍密～密實；搖振反應(yīng)中等，無光澤反應(yīng)，干強度低，韌性低；土質(zhì)不均，夾重粉質(zhì)壤土、中粉質(zhì)壤土薄層、局部見細砂；該層分布于整個工作區(qū)，揭露厚度0.60～10 m，平均3.45 m，層底埋深2.30～12.50 m。①-1 層重粉質(zhì)壤土（Q4al+pl）：黃色，軟塑狀；無搖振反應(yīng)，稍有光滑，干強度中等，韌性中等；土質(zhì)不均，夾中粉質(zhì)壤土薄層；在樁號0+000～15+135之間揭露，揭露厚度0.80～3.20 m，平均2.01 m，層底埋深5.50～10 m。②層中粉質(zhì)壤土（Q4al+pl）：黃灰色、灰褐色、灰色，軟塑狀；無搖振反應(yīng)，稍有光滑，干強度中等，韌性中等；土質(zhì)不均，夾重粉質(zhì)壤土薄層；在樁號15+135～23+590 之間揭露，揭露厚度0.80～5.30 m，平均2.30 m，層底埋深4.60～11.80 m。③層輕粉質(zhì)壤土（Q4al+pl）：黃灰色，濕，密實，搖振反應(yīng)中等，無光澤反應(yīng)，干強度低，韌性低；土質(zhì)不均，夾中粉質(zhì)壤土、重粉質(zhì)壤土薄層，含少量鈣質(zhì)結(jié)核；該層分布于整個工作區(qū)，揭露厚度0.80～8 m，平均3.86 m，層底埋深9.50～15 m。④層重粉質(zhì)壤（Q4al+pl）：灰色、灰褐色，可塑狀；無搖振反應(yīng)，稍有光滑，強度中等，韌性中等；土質(zhì)不均，夾中粉質(zhì)壤土、輕粉質(zhì)壤土，含少量鈣質(zhì)結(jié)核；該層分布于整個工作區(qū)，揭露厚度0.80～4 m，平均2.32 m，層底埋深11.00～14.50 m。⑤層輕粉質(zhì)壤土（Q4al+pl）：黃灰色，濕，密實，搖振反應(yīng)中等，無光澤反應(yīng)，干強度低，韌性低；土質(zhì)不均，夾重粉質(zhì)壤土薄層，含大量鈣質(zhì)結(jié)核；該層分布于整個工作區(qū)，揭露厚度1～6.90 m，平均2.90 m，層底埋深15.00～24.50 m。⑥層細砂（Q4al+pl）：黃褐色，飽和，密實，主要成分為長石、石英、少量云母和少量暗色礦物，次圓狀。最大揭露厚度9.60 m，最大揭露深度30 m。

2.3.2.3 個土體單元的物理力學性質(zhì)

總干渠：為查明各土層的物理力學性質(zhì)，進行了現(xiàn)場原位測試和室內(nèi)物理力學試驗，并對試驗數(shù)據(jù)進行了分層統(tǒng)計，物理力學參數(shù)建議值。

東干渠：為查明各土層的物理力學性質(zhì)，進行了現(xiàn)場原位測試和室內(nèi)物理力學試驗，并對試驗數(shù)據(jù)進行了分層統(tǒng)計，物理力學參數(shù)建議值。

其各層土的物理力學性質(zhì)評價如下：①層輕粉質(zhì)壤土，干密度范圍值1.51～1.66 g/cm3，平均值1.56 g/cm3；孔隙比范圍值0.56～1.20，平均值0.74，密實；壓縮系數(shù)范圍值0.16～0.23 MPa-1，平均值0.20 MPa-1，具中等壓塑性。①-1 層重粉質(zhì)壤土，干密度范圍值1.37～1.50 g/cm3，平均值1.46 g/cm3；液性指數(shù)范圍值0.26～1.43，平均值0.79，軟塑狀；壓縮系數(shù)范圍值0.16～0.47 MPa-1，平均值0.28 MPa-1，具中等壓塑性。②層中粉質(zhì)壤土，干密度范圍值1.43～1.59 g/cm3，平均值1.42 g/cm3；液性指數(shù)范圍值-0.22～1.24，平均值0.87，軟塑狀；壓縮系數(shù)范圍值0.18～0.47，平均值0.33 MPa-1，具中等壓塑性。③層輕粉質(zhì)壤土，干密度范圍值1.51～1.71 g/cm3，平均值1.58 g/cm3，孔隙比范圍值0.57～0.79，平均值0.70，密實；壓縮系數(shù)范圍值0.16～0.19 MPa-1，平均值0.18 MPa-1，具中等壓塑性。④層重粉質(zhì)壤土，干密度范圍值1.28～1.49 g/cm3，平均值1.44 g/cm3，液性指數(shù)范圍值-0.11～1.07，平均值0.62，可塑狀；壓縮系數(shù)范圍值0.25～0.47 MPa-1，平均值0.37 MPa-1，具中等壓塑性。⑤層輕粉質(zhì)壤土，干密度范圍值1.50～1.70 g/cm3，平均值1.62 g/cm3，孔隙比范圍值0.59～0.83，平均值0.68，密實；壓縮系數(shù)范圍值0.17～0.43 MPa-1，平均值0.20 MPa-1，具中等壓塑性。⑥層細砂，貫入擊數(shù)范圍值53～64，平均值59.10，密實。

3 結(jié)論

上述襯砌段主要存在的工程地質(zhì)問題和岸坡相似均為抗沖問題，岸坡均由輕粉質(zhì)壤土組成，輕粉質(zhì)壤土抗沖刷能力較差，在水流沖刷和浸泡下，易形成邊坡坍塌，渠岸后退，可能威脅周邊建筑物的安全。