广东省某大堤加固达标工程可行性研究报告.docx
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广东省某大堤加固达标工程可行性研究报告
广东省CCCAA大堤加固达标工程
可行性研究报告
3工程地质
核定：
审查：
编写：
3.1前言
3.2地质概况
3.3大堤工程地质条件与评价
3.4穿堤建筑物工程地质条件与评价
3.5天然建筑材料
3.6结论与建议
附图目录
序号
图名
比例尺
图号
1
CCCAA大堤加固达标工程构造纲要图
1:
500000
DZ73A.4-1
2
AA大堤加固达标工程可行性研究阶段工程地质图
1:
10000
DZ73A.4-2
3
AA大堤加固达标工程左岸工程地质纵剖面图
纵1:
200
横1:
5000
DZ73A.4-3
4
AA大堤加固达标工程右岸工程地质纵剖面图
纵1:
200
横1:
5000
DZ73A.4-4
5
AA大堤加固达标工程左岸工程地质横剖面图
1:
200
DZ73A.4-5～9
6
AA大堤加固达标工程右岸工程地质横剖面图
1:
200
DZ73A.4-10～13
7
AA大堤加固达标工程左岸跨河段及水闸工程地质纵剖面图
1:
200
DZ73A.4-14～16
8
AA大堤加固达标工程右岸跨河段及水闸工程地质纵剖面图
1:
200
DZ73A.4-17
9
AA大堤加固达标工程料场分布图
1:
50000
DZ73A.4-18
10
AA大堤加固达标工程Ⅱ1土料场综合图
1:
10000
DZ73A.4-19
11
AA大堤加固达标工程Ⅱ2土料场综合图
1:
10000
DZ73A.4-20
12
AA大堤加固达标工程Ⅱ3土料场综合图
1:
10000
DZ73A.4-21
3工程地质
3.1前言
3.1.1工程概况
AA河位于广东省CCC境内，全长87.2km，其中上游段32km，SS水库段12km，中游段24.3km，下游段（AAA水闸至出海口）18.9km。
AA大堤在AA河下游段，防护AA、WW、AAA等镇。
AA大堤加固达标工程主要为AAA水闸至东溪水闸之间约14km河段两岸堤围。
本次勘察精度按可行性研究阶段进行。
AA大堤加固达标按Ⅱ级堤防实施。
AA大堤始建于1958年～1960年，将原有的东溪、渔厨溪、猪哥溪、西溪四条支流整治成东溪出海口唯一河流，并通过河道裁弯取直初步形成现有堤围，由于历史原因，堤身填筑均就地取材，使堤身多以砂堤为主，夹有粘性土堤，堤身透水性较大且不均匀；堤基表层多有砂层，当遇洪水时常出现渗漏、管涌等现象，工程地质条件较差；堤身和堤脚迎水坡段由于近年来抽砂、取砂，使得河床下切1.5～3.0m，使原砌石堤脚外露，堤脚冲刷严重、堤身崩塌位置较多；城区段民房紧靠堤脚，堤身安全隐患难以及时发现，给居民生命财产安全带来了严重的危害，为提高堤围防护等级，保证两岸人民的生命财产安全，须对堤防进行加固。
3.1.2任务与要求
CCC水利局于2003年6月11日委托我院进行AA河下游（AAA水闸至东溪水闸之间）约14km河段两岸堤围的加固达标工程可性研究工作，要求在2003年10月底前完成《CCCAA河加固达标工程可行性研究报告》。
接到委托后，我院于二○○三年六月下达了《CCCAA大堤加固达标工程可行性研究阶段地质勘察和测量任务书》，任务书要求勘察工作按照可行性研究阶段精度进行。
初步查明堤段堤身填料组成、物理力学性质（总应力法）、透水性；初步查明堤基地层结构、各层分布深度、厚度、变化规律及物理力学性质；初步查明堤基隔水层、含水层位置及特性；对于迎流顶冲、无外滩堤段要评价其河岸的稳定性；土料场至少每岸1个，土方用量约43.6m3。
地质勘察布置主要根据任务书要求并按照《堤防工程地质勘察规范》（SL/T188-96）、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）和参照《水利水电工程天然建筑材料勘察规范》（SL251-2000）进行。
3.1.3完成工作量
野外工作从2003年6月19日进场，至7月19日全部结束。
工程地质勘察完成外业工作量见表3-1；天然建筑材料完成外业工作量见表3-2。
表3-1工程地质勘察外业工作量
钻探
（m/孔）
物探
（m/孔）
土样
（组）
砂样
（组）
水样
（组）
标准
贯入
（次）
动力
触探
（m/孔）
工程地质填图
1100.95/65
175.2/11
45
32
6
85
235/40
1:
2000堤身调查2.8km2
1:
10000地质填图20km2
1:
10000水文地质调查1.4km2
表3-2天然建筑材料完成工作量
材料类别
料场
编号
平面
测绘
勘探
野外试验
取样
钻探
坑槽
石方
爆破点
天然
含水量
天然密度
砂样
扰动土样
岩样物
理常规
磨片鉴定
1:
5000
（km2）
（m/孔）
（m3）
（m3/处）
组
组
组
组
件/组
块
砂料
Ⅰ1
/
/
/
/
/
/
6
/
/
/
土料
Ⅱ1
0.15
50.3/12
15
/
64
3
/
11
/
/
Ⅱ2
0.14
25.8/6
15
/
52
3
/
6
/
/
Ⅱ3
0.12
44.8/9
15
/
60
3
/
6
/
/
石料
Ⅲ1
/
/
/
2.0/1
/
/
/
/
6/1
1
合计
0.41
120.9/27
45
2.0/1
176
9
6
23
6/1
1
3.2地质概况
3.2.1地形地貌
SS大堤主要包括CCCSS镇西北AAA水闸至东溪水闸间约14km河段，并穿过SS镇。
两岸主要为冲积、洪积和海陆交替相形成的三角洲平原地貌上。
大堤上游段约2.5～3km沿堤两侧均为低山或丘陵，中段AAA到WW为开阔的冲积平原，下游段AA镇为海陆交互相沉积平原。
总体看来，AA大堤两岸地形较平坦，从上游AAA水闸至下游东溪水闸地面高程由11.00m逐渐降低为2.0m左右，地形向下游倾斜，地貌较单一，以冲积平原为主。
3.2.2地层岩性
根据地质测绘及勘探资料，区内出露地层主要有：
第四系海陆交互相沉积层、坡洪积层、冲积层等地层；基岩为侏罗系下统金鸡群粉砂岩和燕山期侵入花岗岩。
地层由新到老分述如下：
3.2.2.1人工填土（Qs）
人工填土主要是堤身填土，由于堤段分布不连续，填土分布范围见表6-1。
根据填土不同成份，分为
-1和
-2两层。
-1层为杂填土，主要分布在填土层的上部，由筑路的碎石土、砼和少量生活垃圾组成，厚度较小，一般为0.3～1.7m；
-2层为素填土：
填土的成分因地而异变化较大，原因是当时修建大堤时是采取就地取材，填土物质泥砂混杂，土质不均，且存在欠压实现象。
主要成分为中砂、粗砂、粉细砂、粉质粘土和粘质粉土、局部有砾砂等组成，厚度3.0～6.5m，层底高程-0.84～8.16m。
3.2.2.2冲积层（Qal）和海相冲积层（Qal+ml）
根据地层的成因和物质组成，划分为4层，分别为
-1层、
-2层、
-3层、
-4层，由于各层未专门取样做绝对年龄鉴定，暂不作时代划分，各层分述如下：
-1层：
主要由土黄色粉质粘土和土黄～灰白色粘质粉土组成，局部段为泥质粉细砂和泥质中砂，个别钻孔揭示为泥质砾砂（在东溪水闸段为淤质土），本层在区内广泛分布，除在左岸ZK9、ZK10、ZK14、ZK15和ZK9、ZK15钻孔位置横剖面、靠近山沿段及左岸近东溪水闸段没有揭露到外，其余钻孔均有碰到，本层揭露的厚度最大8.4m，最小0.2m，一般厚度在2～5m之间，层底高程-1.60～8.66m。
-2层：
本层主要由灰白带锈黄色中砂、粗砂、砾砂组成，局部段为土黄色粉细砂、含粘性土质砂、砂砾石层和深灰色淤质砂，本层分布广泛，除在左岸ZK5、ZK13、ZK13-1、ZK19、ZK20和ZK21钻孔未有揭示到外，其余钻孔均有碰到，厚度变化较大，最大10.5m，最小1.1m，层底高程-8.18～6.12m。
-3层：
本层为海陆交替相冲积层，主要由深灰、灰黑色淤质粘性土和淤质砂、灰～灰黄色粘性土及灰色夹有少量泥质砂和砾砂，局部为砂卵砾石层，层中大部分含有贝壳等海相沉积物，本层分布较广泛，除AAA水闸以下约3km范围内未有揭示到外，其余钻孔多有碰到，厚度0.2～12.4m，变化大，一般在2.0～10.0m间，在东溪水闸附近厚度大于18m，层底高程从上游-0.48～下游出海口低于-18.59m。
-4层本层：
本层分布在冲积层底部，由灰黄色砂卵砾石层、砾砂、砂砾石、粗砂组成，局部段夹有中细砂，含泥质较少。
层厚0.4～9.3m，层底高程-0.88～-14.75m。
3.2.2.3洪冲积层（Qpl+al）
主要分布在AAA水闸附近及有较大冲沟地段，由块石、碎石、砂卵砾石组成，泥质含量较多，分选性、磨圆度均较差，厚度变化较大，与冲沟及洪水大小有直接关系。
3.2.2.4洪坡积层（Qpl+dl）
主要分布在山凹处及小山沟洪积扇，由土黄色卵砾石土等组成，厚度较小，一般小于3m。
3.2.2.5坡残积层（Qdl+el）
主要分布在山坡，由黄褐色粉质粘土和含碎石粉质粘土组成，表层含较多碎石。
仅在钻孔Zk1-1、Zk1-2有揭示，厚度为2.30～4.50m，其余钻孔均未碰到此层。
3.2.2.6侏罗系下统金鸡群（J1jna）
左岸AAA水闸至下游3.5km、右岸AAA水闸到军寨钻孔及右岸军寨至西林段山包，主要由粉砂岩组成，局部段为泥质粉砂岩和砂页岩，岩层产状为N50～55°E/SE∠45～50°，风化较深，全风化厚度较大，山包上很少有基岩出露。
3.2.2.7燕山期花岗岩（γ52（3））
为燕山三期粗粒黑云母花岗岩，沿堤线钻孔多有揭示，风化不均匀，在AA镇段河两岸山上均有出露，以强风化和弱风化岩出现，钻孔中均下履在冲积层以下，多以全风化出现，个别钻孔见强风化和弱风化岩。
3.2.3地质构造
本区位于新华厦系第二隆起带及第一沉降带的西南端，在地质历史上经历了燕山期、喜山期的地壳运动、岩浆活动和构造运动。
其中以燕山运动形成的规模巨大的北东向、北西向和东西向断裂构造为主，构成本区网状骨架；喜山期地壳构造运动减弱，主要表现为断裂继承性活动并伴有多期玄武岩喷溢和中性岩脉的侵入；第四系以来断裂继承性活动以大面积上升为主，形成山间盆地和三角洲盆地。
本区主要断裂带有北东向、北西向及北东东向—东西向三组。
见CCCAA大堤构造纲要图（图号DZ73A.4-1）。
北东向断裂带是闽粤沿海的主干构造，规模宏大，至新构造时期部分断裂或断裂的某些地段仍有一定的活动性。
北西向断裂主要分布在沿海地区，形成于燕山期和喜山期，截切北东向和东西向断裂，显示其较新活动性，与北东向相比，其规模较小，是区内中、强地震的发震构造之一。
本次地质勘探过程中，在大部分钻孔中发现粗粒黑云母花岗岩蚀变严重，尤其是右岸ZY16及横剖面、ZY15、ZY9和左岸ZK20、ZK19、ZK21、ZK17等钻孔见蚀变花岗岩全风化土，蚀变相当严重，推断为AA河断裂的痕迹。
北东东—东西向断裂生成期最早，大多始于加里东期，断裂在地表所见呈不连续分布，单条断裂规模不大，且延伸不远。
该组断裂截断了陆上延入海域的北东向断裂，控制了近期地震的分布，表现出较强的活动性。
3.2.4地震及地震液化
历史上本区曾发生的地震有：
M8＞4.75级地震39次，其中8级1次，7.25级1次，7级2次，6～6.25级7次，5～5.75级13次。
陆上地震主要发生在潮汕盆地和漳州盆地，最大为1967年的南澳7级地震和1918年的南澳7.25级地震。
CCC是地震发震中心之一，当前正处在第二活动周期和剩余释放阶段。
本区根据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2001）CCC地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.35s，对应地震基本烈度为Ⅶ度。
AA大堤处于地震震级
级区，砂层液化与淤质土震陷对堤身和堤基稳定有较大影响，需对堤基砂土层进行液化判定。
初判：
土的粒径大于5mm的颗粒含量的质量百分率大于或等于70%时，可判为不液化；反之则为可能液化。
对粒径小于5mm颗粒含量质量百分比大于30%的土，其中粒径小于0.005mm的颗粒ρc含量质量百分率不小于16%时相应于地震设防烈度七度区可判为不液化。
根据这个判定方法（
-2层堤身填筑土在地下水位线以上，可不做判定），
-1和
-3层中的粘性土根据室内试验成果可判为不液化土层；根据砂质土（包括粉土）试验室颗分成果进行，所取砂样颗分试验成果大于5mm的颗粒含量的质量百分率除砂卵石层外全部小于70%，对粒径小于5mm颗粒含量质量百分比大于30%的土，粒径小于0.005mm的颗粒ρc含量质量百分率均小于16%，初判砂层全部为可能液化砂土（
-4层中的砂卵石层除外）。
砂样室内试验颗分成果见表3-5。
在外业勘察过程中，对左岸钻孔ZK9、ZK12-2、ZK13-1、ZK15、ZK16、ZK19钻孔和右岸ZY5、ZY9、ZY13、ZY14、ZY16-3共11个钻孔进行了地震剪切波测试，判定砂土液化的可能性。
剪切波判定方法：
当砂（粉）土层的剪切波速大于公式
（1）计算的上限剪切波速（临界剪切波速）时，可判为不液化，反之则判为液化。
Vst=291（KHZrd）1/2……………………………………….
（1）
式中：
Vst为上限剪切波速度（m/s）
KH地面最大水平地震加速度系数，可按地震设防烈度七度、八度、九度，分别采用0.1、0.2和0.4。
本区抗震设防为
度，KH取0.15；Z为测试深度（m）；rd为深度折减系数，可按下列公式计算：
Z=0～10m，rd=1.0-0.01Z……..……………….
（2）
Z=10～20m，rd=1.1-0.02Z………..….………….（3）
Z=20～30m，rd=0.9-0.01Z…………………….（4）
对于测试深度Z大于30m的情况，根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）的要求，rd的计算仍然采用式（4），但不小于0.5。
剪切波初判砂土液化成果见表3-3和表3-4。
结合颗分和地震剪切波初判成果，在地震震级为
级时初判可能液化的砂层为
-2层的中粗砂、泥质粗砂、含砾粗砂和
-3层中的泥质砾砂层和粉细砂（局部为淤质粗砂）。
表3-3剪切波速判别砂土层液化表
孔号
地层
时代
层深范围
（m）
土层名称
实测剪切波速（m/s）
临界剪切波速（m/s）
是否
液化
ZK9
Qs
0.0～3.00
含粉土质砂（松散）和粉质粘土（可塑）
175
192
液化
3.00～4.70
砂质粉土，稍密
188
239
液化
Qal
4.70～9.30
中粗砂，稍密-中密
287
327
液化
9.30～11.50
含砾粗砂，密实
341
356
液化
11.50～15.20
含卵石砾砂，密实
399
380
不液化
ZK12-2
Qs
0.0～3.20
粉土和粉细砂，稍密。
211
198
不液化
Qal
3.20～8.75
含粗砂中砂，中密
297
318
液化
8.75～12.10
砾质粗砂，中密-密实。
336
363
液化
12.10～12.50
含卵石砾砂，密实
395
367
不液化
ZK13-1
Qs
0.0～2.80
含粘性土粉土质砂，稍密
193
186
不液化
ZK15
Qs
0.0～3.00
公路堆填块石、砂和粘性土、粉质粘土（可塑）、泥质中粗砂（松散）
233
192
不液化
Qal
3.00～6.50
含砾粗砂，稍密。
419
278
不液化
6.50～12.20
砾砂，中密-密实。
529
364
不液化
12.20～15.50
砾砂，密实。
540
394
不液化
ZK16
Qs
1.50～4.20
粉细砂，松散-稍密。
191
226
液化
Qal
4.20～5.70
含泥质中砂，稍密。
274
261
不液化
5.70～9.80
含卵砾粗砂，中密。
304
335
液化
9.80～14.50
含泥质砾砂，密实。
335
386
液化
14.50～15.20
淤质中细砂，密实。
322
392
液化
ZK19
Qs
0.30～2.80
含泥质中砂，松散。
123
186
液化
3.20～5.20
泥质中砂，松散。
212
250
液化
Qal
5.20～7.90
含碎石中粗砂，稍密。
253
304
液化
7.90～9.60
砾砂，中密。
331
332
液化
9.60～13.00
泥质砾砂，密实。
265
372
液化
16.20～17.50
粉细砂，密实。
215
408
液化
17.50～19.50
含泥质砾砂，密实。
317
419
液化
表3-4剪切波速判别砂土层液化表
孔号
地层
时代
层深范围
（m）
土层名称
实测剪切波速（m/s）
临界剪切波速（m/s）
是否
液化
ZY5
Qs
0.00～2.70
中砂，松散
208
183
不液化
2.70～7.00
含泥质中砂，松散-稍密
238
288
液化
Qal
7.20～12.00
砂卵砾石层，中密-密实。
407
362
不液化
12.00～15.00
含泥质粗砂，密实。
322
390
液化
ZY9
Qal
7.10～8.10
泥质粉细砂夹泥质粉土，稍密。
263
307
液化
8.10～11.80
砾砂，中密。
403
360
不液化
ZY13
Qs
0.30～3.80
砾砂（松散）、含砾中粗砂（稍密）。
265
215
不液化
Qal
5.00～6.20
泥质中细砂，稍密。
282
272
不液化
6.80～7.30
含泥质砾砂，中密。
281
293
液化
7.30～10.65
含卵石砾砂，中密。
449
346
不液化
Qmc+al
10.65～16.50
淤质砾砂，密实。
337
402
液化
ZY14
Qs
0.60～3.80
含砾泥质中砂、粉土夹粉砂，松散。
183
215
液化
Qal
5.85～7.85
粗砂，稍密。
295
303
液化
7.85～10.50
含砾粗砂，中密。
326
345
液化
10.50～15.00
砾砂，中密。
350
390
液化
ZY16-3
Qs
0.00～1.70
泥质中粗砂（松散）、粘土（软塑）。
187
146
不液化
Qal
2.70～4.80
淤质砾砂，稍密。
315
241
不液化
6.10～7.10
泥质中砂，中密。
272
289
液化
用钻孔标准贯入试验成果（详见标准贯入试验成果统计表附表3）进行复判：
-2层粗砂、砾砂等标准贯入小值平均值为11～32击，N最小值=11击，N63.5＞Ncr（6～9击）；
-3层粘性土标贯试验小值平均值为4.5～4.8击，N63.5≥4时，在一般情况下属不可能液化范围；对砂层钻孔孔深大于10m砂层N实测=6～21击，N平均=15.4击。
N63.5＞Ncr（8.5～10.8击），砂层不会产生液化。
综合判定成果，本段堤基砂土层在震级为
级时基本不会产生液化，局部可能会出现液化现象。
3.2.5水文地质条件
AA大堤地下水主要是来自大气降雨，地表水下渗，并当河水位高于堤内水位时河水向地下补给，地下水类型属于孔隙水潜水和微承压水。
根据钻孔所测得的地下水位资料，地下水位高程与河水位高程基本一致。
另根据对堤内水井、鱼塘水位调查结果，井水和鱼塘水位随河水位的变化而变化，时间滞后短，说明地下水与河水位连通性好。
本次分别取AAA水闸处河水、WW溪河水、樟溪河河水、上林小溪河水和里合睦井水做砼侵蚀性试验，试验成果见表3-9。
根据水样分析成果，河水和地下水大多对砼有弱腐蚀性。
3.2.6岩土物理力学指标及建议参数
3.2.6.1岩土物理力学指标
本次可研阶段地质勘察分层分段取土样45组，砂样32组，标准贯入试验85次，动力触探试验235m/40孔。
试验成果详见表3-5（土工试验成果汇总表）、表3-6（砂土试验成果表汇总表）、表3-7（标准贯入试验统计表）和表3-8（动力触探试验统计表）。
CCCAA大堤加固达标工程土工试验成果汇总表
表3-5
层
号
送
样
编
号
取
样
深
度
（m）
土
样
颜
色
天
然
含
水
率
天
然
密
度
干
密
度
比
重
孔
隙
比
饱
和
度
液
限
17mm
塑
限
塑
性
指
数
液
性
指
数
颗粒组成
有
效
粒
径
不
均
匀
系
数
曲
率
系
数
土名
及分类符号
大于
20
mm
大于
5
mm
大于
2
mm
大于
0.5
mm
大于
0.25
mm
大于
0.075
mm
大于
0.05
mm
大于
0.005
mm
大于
0.002
mm
W
ρ
ρd
e
Sr
WL
Wp
Ip
IL
D10
Cu
Cc
％
g/cm3
%
%
%
mm
1--2
ZY15-1
2.70～2.90
棕黄
2.67
28.6
16.3
12.3
0.0
0.7
3.7
48.3
62.5
84.1
87.6
含砂低液限粘土
CLS
1--2
ZY3
5.30～5.60
棕黄
25.7
1.90
1.51
2.65
0.753
90.4
36.9
22.0
14.9
0.25
0.0
0.7
2.3
22.3
31.6
56.7
66.3
低液限粘土
CL
1--2
ZY4
1.40～1.60
棕黄
16.3
2.03
1.75
2.64
0.512
84.0
22.7
14.2
8.5
0.0
1.0
7.7
52.3
62.5
80.7
83.5
粉土质砂
SM
1--2
ZY6-1
2.60～2.80
棕黄
0.0
1.5
30.3
94.7
0.082
2.54
0.83
含细粒土砂
SF
统计组数
2
2
2
3
2
2
3
3
3
平均值
21.0
1.97
1.63
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