竹坑水庫抗旱應(yīng)急引水工程的地質(zhì)評價

李麗萍

(江西省贛州市寧都縣水利局,江西 寧都 342800)

0 引言

水利部高度重視抗旱工作,多次通知部署相關(guān)省份以“時時放心不下”的責(zé)任感,堅決打贏抗旱保供水這場硬仗。充分挖掘現(xiàn)有水利工程設(shè)施調(diào)蓄能力和供水潛力,結(jié)合相關(guān)引調(diào)水工程,及時優(yōu)化調(diào)整灌溉供水用水方案。

干旱災(zāi)害是寧都縣主要自然災(zāi)害之一,受水氣補(bǔ)充條件和地理位置、地形等條件的影響,寧都縣境內(nèi)降水具有時空分布不均等特點(diǎn),7月—9月天氣炎熱、蒸發(fā)量大,又用水高峰,降水量很少,只占全年的20%,而同期蒸發(fā)量都大于降雨量,該時期若影響臺風(fēng)偏少,則可能發(fā)生伏秋連旱,而此時期正是需水高峰期。寧都縣又是農(nóng)業(yè)大縣,優(yōu)化水資源配置,將水資源合理化、最大化利用有利于解決寧都縣居民生活抗旱應(yīng)急用水,提高抗旱減災(zāi)能力,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和社會和諧穩(wěn)定,實(shí)施竹坑水庫抗旱應(yīng)急引水工程建設(shè)是非常必要和十分迫切的。鑒于此,文章通過分析和評價竹坑水庫抗旱應(yīng)急引水工程的工程地質(zhì)條件,得出結(jié)論和建議,為建設(shè)竹坑水庫抗旱應(yīng)急引水工程提供依據(jù)和前期準(zhǔn)備,以這個典型抗旱應(yīng)急引水工程為例,以點(diǎn)帶面,從而筑牢抗旱應(yīng)急壁壘,打贏抗旱保供水仗[1-2]。

1 工程區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 地形地貌及物理地質(zhì)現(xiàn)象

工程輸水管線沿途地貌主要為丘陵崗地地貌,次為山間河流沖積地貌,地勢起伏不平,沿溪流兩岸分布較多山坑農(nóng)田。區(qū)域內(nèi)西北部植被發(fā)育,為松樹林,東南部丘陵地帶植被不太發(fā)育,區(qū)內(nèi)未見大的崩塌及滑坡等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象,僅見丘陵地帶具水土流失現(xiàn)象。區(qū)域內(nèi)岸坡基本穩(wěn)定。

1.2 地層巖性

據(jù)地表調(diào)查,管線區(qū)域出露地層為加里東晚期似斑狀中粗粒黑云母花崗巖、第四系殘坡積層和第四系坡洪積層,分述如下:

1)中粗料花崗巖(Y3b3):分布于壩址區(qū),巖性為灰白色—淺肉紅色中粗?；◢弾r,中粗粒結(jié)構(gòu),塊狀—小塊狀構(gòu)造,礦物成分以石英、長石為主,黑云母、白云母次之。新鮮巖石堅硬而脆。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造與地震

工程區(qū)處于華南褶皺系,贛中南褶隆區(qū),武夷隆起帶,武夷山隆斷束地質(zhì)構(gòu)造單元中,區(qū)內(nèi)多為第四系松散層所覆蓋,局部為基巖出露,未見較大的區(qū)域性大斷裂通過,地質(zhì)構(gòu)造較簡單,區(qū)域構(gòu)造較穩(wěn)定。

據(jù)GB 18306—2001中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖的界定,工程區(qū)地震動峰值加速度等于0.05g,相應(yīng)的地震基本烈度等于6度。按有關(guān)規(guī)程規(guī)范可不考慮抗震設(shè)防[3]。

1.4 水文地質(zhì)條件

地下水主要有基巖裂隙潛水和第四系堆積層中的孔隙潛水兩種類型,前者埋藏于基巖裂隙中,含透水性微弱,水量貧乏,受大氣降水和上部孔隙潛水補(bǔ)給,排泄于河床?？紫稘撍植加诘谒南瞪凹皥A礫層中,洪水期具微承壓性質(zhì),地下水埋深一般為2 m～6 m,地下水動態(tài)與水文氣象、地形條件極為密切,枯水期地下水補(bǔ)給河水,豐水期河水側(cè)向補(bǔ)給地下水,本次勘探期間,地下水穩(wěn)定水位高程一般為197 m～206 m,地下水位高程與河水位高程相聯(lián)系。

2 工程區(qū)域地質(zhì)條件分析及評價

竹坑水庫抗旱應(yīng)急引水工程輸水管道以竹坑水庫灌溉備用取水隧洞口處為起點(diǎn),沿進(jìn)竹坑水庫公路左側(cè)布置,經(jīng)過五里亭、曾比嶺、上背村、外環(huán)路、蛇坑底、廟背、逕口等,管道直接接入寧都第二水廠取水池,輸水管總長約5.4 km,管道采用球墨鑄鐵管(φ400)。管道采用明挖淺埋敷設(shè)。

2.1 地質(zhì)概況

管線大部分經(jīng)過丘陵崗地地貌,局部經(jīng)過第四系沖積地貌,上部土層為人工填土以及第四系人工堆積層和第四系全新統(tǒng)沖積層,下部基巖為全—強(qiáng)風(fēng)化花崗巖,局部基巖出露。人工填土層主要以路基填土為主,局部為建筑物地基填土,結(jié)構(gòu)稍密狀為主,承載力較低,性狀較差,厚約0.50 m～3 m;第四系殘積土層以硬塑狀為主,承載力較低,厚約0.50 m～2.5 m;全風(fēng)化基巖承載力一般,厚度較薄,約0.50 m～1 m;強(qiáng)風(fēng)化基巖承載力較高,基巖面起伏變化較大。基巖出露段,表層呈全—強(qiáng)風(fēng)化,該段主要石方開挖,開挖后管線埋置在強(qiáng)風(fēng)化基巖上,為工程區(qū)的主要土層,分布較廣泛,灰黃色、淺黃色,以可塑狀為主,部分呈軟塑狀,稍濕,刀切面較光滑,韌性中等,性狀總體一般,分布厚度一般為1.1 m～4.5 m。③層砂壤土:為工程區(qū)的主要土層,灰黃色,稍密狀為主,稍濕,局部含粉粒較少接近細(xì)砂狀,分布厚度一般為0.5 m～3.8 m,承載力較低。大部分有揭露,淺黃、灰黃色,松散狀為主,部分為稍密狀,以級配良好砂為主,部分為級配不良砂,該層下部含少量礫石,逐漸向圓礫層過渡,厚度為0.5 m～4.8 m。為工程區(qū)的主要土層,分布連續(xù),灰黃色、黃色,以稍密狀為主,局部呈松散狀或中密狀,礫卵石含量約為30%～40%,粒徑一般以1 cm～3 cm居多,個別大于5 cm,礫石之間主要為中細(xì)砂充填,級配較好,以級配良好礫為主,部分為級配不良礫。礫石磨圓度較好,該層厚度一般為0.8 m～6.4 m。下伏基巖,承載力較高,基巖面起伏變化較大[4]。

2.2 土體的物理力學(xué)性質(zhì)

結(jié)合野外原位測試數(shù)據(jù)和本地區(qū)有關(guān)工程的經(jīng)驗(yàn)值,綜合提出陂址區(qū)土體的物理力學(xué)和滲透參數(shù)見表1。

表1 區(qū)域土層物理力學(xué)參數(shù)建議值表

2.3 巖體的物理力學(xué)參數(shù)

管線區(qū)域出露地層為加里東晚期似斑狀中粗粒黑云母花崗巖。根據(jù)規(guī)范并類比相近工程情況,結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn),提出陂址巖體物理力學(xué)指標(biāo)建議值見表2。

表2 區(qū)域巖體物理力學(xué)參數(shù)建議值表

2.4 工程地質(zhì)條件評價

根據(jù)設(shè)計布置,管線沿進(jìn)竹坑水庫公路左側(cè)明挖淺埋敷設(shè),埋置深度2 m～2.5 m左右,管線大部分經(jīng)過丘陵崗地地貌,局部經(jīng)過第四系沖積地貌,管線根據(jù)不同地貌單元工程地質(zhì)條件的不同評價如下:

1)丘陵崗地地貌單元。經(jīng)過丘陵崗地地貌單元的管線段采用明挖淺埋敷設(shè),相應(yīng)樁號為:K0+200—K0+840,K3+150—K4+200,K5+000—K5+500。上部土層為人填土以及第四系人工堆積層和第四系全新統(tǒng)沖積層,下部基巖為全—強(qiáng)風(fēng)化花崗巖,局部基巖出露。人工填土層主要以路基填土為主,局部為建筑物地基填土,結(jié)構(gòu)稍密狀為主,承載力較低,性狀較差,厚約0.50 m～3 m;第四系殘積土層以硬塑狀為主,承載力較低,厚約0.50 m～2.5 m;全風(fēng)化基巖承載力一般,厚度較薄,約0.50 m～1 m;強(qiáng)風(fēng)化基巖承載力較高,基巖面起伏變化較大。

樁號為:K0+000—K0+200,K1+125—K1+750段基巖出露段,表層呈全—強(qiáng)風(fēng)化,該段主要石方開挖,開挖后管線埋置在強(qiáng)風(fēng)化基巖上,可滿足承載力及變形要求。其他地段則主要為土方開挖,局部上部土層較薄段開挖至設(shè)計高程時底部部分為石方開挖,開挖后管線主要埋置于第四系殘積土及基巖上,承載力可滿足要求,局部路基填土較厚,則開挖后管線位于路基填土上,因管線承載力要求不大,因此路基填土承載力可滿足設(shè)計要求。

2)第四系沖積地貌。經(jīng)過第四系沖積地貌單元的管線段采用明挖淺埋敷設(shè),樁號為:K1+125—K3+150,K4+200—K5+000,為工程區(qū)的主要土層,分布較廣泛,灰黃色、淺黃色,以可塑狀為主,部分呈軟塑狀,稍濕,刀切面較光滑,韌性中等,性狀總體一般,分布厚度一般為1.1 m～4.5 m。③層砂壤土:為工程區(qū)的主要土層,灰黃色,稍密狀為主,稍濕,局部含粉粒較少接近細(xì)砂狀,分布厚度一般為0.5 m～3.8 m,承載力較低。大部分有揭露,淺黃、灰黃色,松散狀為主,部分為稍密狀,以級配良好砂為主,部分為級配不良砂,該層下部含少量礫石,逐漸向圓礫層過渡,厚度為0.5 m～4.8 m。為工程區(qū)的主要土層,分布連續(xù),灰黃色、黃色,以稍密狀為主,局部呈松散狀或中密狀,礫卵石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為30%～40%,粒徑一般以1 cm～3 cm居多,個別大于5 cm,礫石之間主要為中細(xì)砂充填,級配較好,以級配良好礫為主,部分為級配不良礫。礫石磨圓度較好,該層厚度一般為0.8 m～6.4 m。下伏基巖,承載力較高,基巖面起伏變化較大。

該段主要為土方開挖,路基填土較厚,開挖至設(shè)計高程后,管線基本埋置于路基填土上,因管線承載力要求不大,因此路基填土承載力可滿足設(shè)計要求。根據(jù)上述地質(zhì)條件,建議墩基置于砂礫石層上,可滿足墩基承載力以及變形要求。

3 天然建筑材料

根椐設(shè)計要求,本工程所需碎石453 m3,塊石346 m3,砂1 469 m3。本次勘察天然建筑材料調(diào)查按詳細(xì)調(diào)查精度進(jìn)行。據(jù)實(shí)地調(diào)查,本工程區(qū)砂、砂礫石比較豐富,可就近取材開采利用,塊石料需購買使用,分述如下。

3.1 砂礫石料場

梅江河砂礫石料場:料場位于梅江河床梅江鎮(zhèn)河段上,為砂礫石混合料,砂以粗砂為主,卵礫石質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%,粒徑以2 cm～4 cm為主,成分以石英、砂巖為主,磨圓度較好,泥質(zhì)及針片狀物質(zhì)含量低。料場面積約5萬m2,有用層厚度6 m左右,有用層總儲量約30萬m3,其中砂儲量約21萬m3,卵礫石儲量約9萬m3。該河段有多處經(jīng)營性商品采砂場,可據(jù)工程需求直接購買使用,交通運(yùn)輸較方便,運(yùn)距約為5 km。

3.2 塊石料場

翠微峰塊石料場:位于梅江鎮(zhèn)吳家附近的山體中,山坡坡度一般為40°～50°,植被發(fā)育較差,巖性為長石石英砂巖,中—厚層狀。新鮮巖石質(zhì)地較堅硬,為中硬巖,地表大部分以強(qiáng)風(fēng)化狀出露,部分有殘坡積層覆蓋,節(jié)理裂隙發(fā)育,下部為弱微風(fēng)化巖體。該料場現(xiàn)為商品采石場,塊石成材率為50%～60%,同時可供應(yīng)碎石骨料及石渣,其中上覆無用層厚度為5.0 m左右,可采有用層厚度平均為15 m左右,料場面積約1萬m2,有用層總儲量約為9萬m3,可根據(jù)工程需要直接購買使用。有公路可通至工程區(qū),運(yùn)距約為8 km。

4 結(jié)論與建議

1)工程區(qū)位于華南褶皺系,贛中南褶隆區(qū),武夷隆起帶,寧都—南城拗?jǐn)嗍鴺?gòu)造單元中。據(jù)GB 18306—2001中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖的界定,工程區(qū)地震動峰值加速度等于0.05g,相應(yīng)的地震基本烈度等于6度。地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35 s,區(qū)域穩(wěn)定性較好。

2)輸水管線大部分經(jīng)過丘陵崗地地貌,局部經(jīng)過第四系沖積地貌,上部土層為人工填土以及第四系人工堆積層和第四系全新統(tǒng)沖積層,下部基巖為全—強(qiáng)風(fēng)化花崗巖,局部基巖出露。人工填土層主要以路基填土為主,局部為建筑物地基填土,結(jié)構(gòu)稍密狀為主,承載力較低,因管線承載力要求不大,因此路基填土承載力可滿足設(shè)計要求。

3)第四系沖積地貌單元的管線段采用明挖淺埋敷設(shè),為工程區(qū)的主要土層,分布較廣泛,灰黃色、淺黃色,以可塑狀為主,部分呈軟塑狀,稍濕,刀切面較光滑,韌性中等,性狀總體一般,分布厚度一般為1.1 m～4.5 m。③層砂壤土:為工程區(qū)的主要土層,灰黃色,稍密狀為主,稍濕,局部含粉粒較少接近細(xì)砂狀,分布厚度一般為0.5 m～3.8 m,承載力較低。大部分有揭露,淺黃、灰黃色,松散狀為主,部分為稍密狀,以級配良好砂為主,部分為級配不良砂,該層下部含少量礫石,逐漸向圓礫層過渡,厚度為0.5 m～4.8 m。為工程區(qū)的主要土層,分布連續(xù),灰黃色、黃色,以稍密狀為主,局部呈松散狀或中密狀,礫卵石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為30%～40%,粒徑一般以1 cm～3 cm居多,個別大于5 cm,礫石之間主要為中細(xì)砂充填,級配較好,以級配良好礫為主,部分為級配不良礫。礫石磨圓度較好,該層厚度一般為0.8 m～6.4 m。下伏基巖,承載力較高,基巖面起伏變化較大。該段主要為土方開挖,路基填土較厚,開挖至設(shè)計高程后,管線基本埋置于路基填土上,因管線承載力要求不大,因此路基填土承載力可滿足設(shè)計要求。根據(jù)上述地質(zhì)條件,建議墩基置于砂礫石層上,可滿足墩基承載力以及變形要求。

4)工程區(qū)地下水類型主要為孔隙潛水,含水量豐富,以第四系松散堆積層中的粗砂及圓礫為主要含(透)水層。

5)天然建筑材料中土料及砂礫石料比較豐富,可就近取材開采利用;塊石料需購買使用,質(zhì)量及儲量均可滿足設(shè)計要求。