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3.3土层的冻胀性评价12
3.4堤基土层液化评价12
4天然建筑材料13
5结论及建议15
1工程概述
1.1自然概况
卓资县位于内蒙古自治区中南部，座落在内蒙古高原东南端，属西北黄土高原的东北边缘，乌兰察布市南部，地处阴山南麓，长城脚下，黄土高原东北边缘，总土地面积3451平方公里，东邻丰镇市，南与山西省左云县、右玉县相邻，北与卓资县接壤，西与呼和浩特市和林格尔县交界。
地貌轮廓和结构主要受地质构造的影响，大体上为四周环山，中间滩川，呈盆地地形，海拔高度在1205—2305之间。
根据地貌形态、成因、地表组成等，全县可划分为中低山地、丘陵、滩川地三种地貌类型。
总土地面积3451km2。
全县共辖5镇2乡，140个行政村，总户数90385户，总人口246038人，其中城镇人口35924万人。
卓资县属中温带干旱大陆性季风气候，其气候特点为冬季漫长、寒冷、多风、干燥；
夏季短促，雨水集中、温热；
春秋天气变化剧烈。
年平均气温5.1℃，年最高气温36℃，最低气温-34.2℃。
≥5℃积温为2815℃，≥10℃积温为2430℃，最大冻土层深度为1.43m。
卓资县流域面积在200km2以上的河流有七条，即:
弓坝河、五号河、天成河、步量河、永兴沟、太平寨沟和拐角铺。
七条河（沟）道中现有的防洪工程是50-80年代修建的，防洪标准低，大都是以干砌石堤防为主，总计长度2.0公里，平均高度不足2.0米。
由于河床淤积，现大部分埋于河床底下，在加上年久失修，以很难发挥作用。
拐角铺位于卓资县西北部，属蛮汉镇管辖。
源头在卓资山县后房子乡厂不浪南山顶，向北倾，即东经112°
27′，北纬40°
40′。
向东北流至厂不浪转向西北至胡朗上村，又向西南至太平寨沟汇入处（东盂县窑西），又转向东北至二十家子从左侧汇入大黑河。
全沟在红沙坝以上为干河，以下均有清水或间歇水。
境内集水面积231.0km2，境内长度30km，境外集水面积247km2，海拨在1300-1900m之间，河床均宽100m，年径流深40mm，沟道比降0.0087，年侵蚀模数为1000—3000T/km2。
治理段地理坐标为东经112°
15′00″～112°
13′00″，北纬40°
45′40″～40°
45′00″。
1.2防洪工程概况及主要问题
拐角铺一直没有系统治理过，上世纪断续修建了两处堤防约0.2公里，对保护沿河村庄和部分农田起了一定作用。
由于该河沟坡度十分陡峻，流程短、流量急、洪水暴涨暴落，这些少量工程对整个河沟只能在局部起到微小作用，加之都已年久失修，目前已难以发挥作用。
1997年一场罕见洪水使两岸700多亩农田被冲毁，农民受灾损失很重。
由于沟道冲刷严重，近五年在水磨村下游，代州夭上游段，向右岸淘刷近10米，主河道向右岸移10米，使这一地段100多亩农田被毁，据村民讲每年水蚀10亩左右。
如不抓紧治理，遇有大洪水损失更加严重。
该河对沿岸的村庄以及农田防护形成了巨大威胁。
由于防洪设施先天不足隐患较多，洪水威胁着两岸平坦肥沃的水浇地，被冲毁现象经常发生，农民收成没有保证。
总之，加强中小河流治理是非常必要和紧迫的。
1.3工程任务和规模
本次拐角铺防洪治理河段按照十年一遇的防洪标准进行堤防设计，工程级别为5级。
十年一遇设计洪峰流量为347.0m3/s。
本次工程任务主要是修建防洪堤5.12km,交叉工程（过水路面）2处，护脚5处，固定断面2处。
保护农田0.78万亩，人口0.16万人，涉及1个行政村2个自然村，即上水磨村、下水磨、代州夭村。
本次设计防洪堤左侧堤防长4.831km，右侧堤防长5.217km，总长为10.048km。
在桩号1+100处有一小洪水沟（后干沟）汇入，在该洪水沟两侧亦修建双侧护防洪堤155m长。
1.4工程布置及主要建筑物
该防洪工程总体布置是从上水磨村东南处开始即0+000～1+836处为双侧浆砌石重力式堤防，从1+836～2+267处为单侧右岸浆砌石重力式堤防，从2+267～5+120处为双侧浆砌石重力式堤防，堤防全长10.048km。
设计洪水标准为十年一遇，设计洪峰流量347.0m3/s，堤高2.1m。
在要害地段布置铅丝笼护脚5处，桩号分别为：
0+330,0+950,1+960,1+520,1+700,3+220。
在渠首及单侧护变双侧护的地方布置浆砌石固定断面2处，桩号分别为：
0+680、2+320。
在道路处布置交叉工程浆砌石过水路面2处，桩号分别为：
0+830、3+460。
在防洪要害地段布置上堤坡道7处，具体桩号分别为：
0+780,1+100,3+040,9+900,4+200。
在桩号1+100处有一小洪水沟（后干沟）汇入，在该洪水沟两侧亦修建双侧护防洪堤155m长，堤高1.5m，堤距为40.0m。
1.5勘察内容及任务
本次工作研究的主要工作地质内容如下：
通过工程地质测绘、地质钻探、原位测试、取土样物理力学试验等手段查明防洪区的工程地质条件，为防洪区设计工作提供工程地质和水文地质资料。
在防洪区右岸和垂直于中心线布置钻探工作，并进行原位测试、取样、室内实验，查明了防洪区两岸的物理力学指标。
查明重力式墙基岩性分布、地层结构、地下水位、主要持力层的物理力学指标、地基允许承载力，并进行天然建筑材料调查。
外业钻探工作于2012年2月22日进场，于2012年2月27日完成。
地质测绘、材料调查于2012年2月23日完成，室内试验于2012年3月5日完成，2012年3月25日完成内业工作。
完成主要工作量见表一。
表1完成地勘、试验工作量表
项目
地质测绘
勘探
物探
采样试验（组）
面积
比例尺
钻孔
坑槽探
进尺
钻孔注水试验
钻孔压水试验
电测深
高密度
自电
岩石
土样
水化学简分析
砂砾石
个
m
段
物理点
组
防洪区
10
70.0
8
2
料场
3
8.1
6
1.6勘察工作的主要规程、规范
（1）《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）;
（2）《地震烈度分区图》;
（3）《土工试验规程》（SL237-1999）;
（4）《堤防工程地质勘察规范》（SL188-2005）;
（5）《水工建筑物抗冰冻设计规范》（SL211-2006）;
（6）《水利水电工程天然建筑材料勘察规范》（SL251-2000）;
2地质概况
2.1地形地貌
本区地貌形态主要为构造剥蚀低山丘陵区、剥蚀堆积盆地宽谷区、河流侵蚀堆积地貌，两岸被粉土覆盖，山体出露片麻岩，沟谷地段以砂卵石夹大漂石为主。
总体地势东高西低。
2.2地层岩性
地层岩性主要为第四系全新统（Q4al+pl）低液限粉土、级配良好砾。
2.3构造和地震基本烈度
本区大地构造单元属于华北地台区北部，内蒙古台隆中段，阴山断隆带东部北缘；
主体构造形式为大青山复背斜。
在防洪区附近未发现有活动断裂分布。
依据《地震烈度分区图》和GB18306-2001《中国地震动参数区划图》；
本区地震反应谱特征周期为0.40s，地震动峰值加速度为0.10g，相当于地震基本烈度Ⅶ度。
2.4水文地质条件
拐角铺属于蛮汗山区，山丘裸露有片麻岩。
河床两岸广泛分布为第四系覆盖层。
岩石裂隙发育，便于地下水的赋存与运移。
储存于裂隙中的地下水径流条件好，矿化度低，富水程度随裂隙发育状况而异。
地下水埋深4.1-5.5m，地形低缓处常有泉水溢出。
深部的基岩裂隙不甚发育。
山间沟谷是基岩裂隙水和地表水的排泄通道。
通过对地下水的化验分析，该地区对混凝土无腐蚀性，详见表2和表3。
水质分析成果表表2
水样类型
地下水
取样地点
井水
样品编号
NO.1
NO.2
mg/L
me/L
me%
阳
离
子
Na++K+
21.20
0.90
20.10
20.70
0.88
19.70
Ca2+
37.70
1.88
42.00
38.10
1.90
42.40
Mg2+
1.70
37.90
合计
79.60
4.48
100.00
79.50
阴
CL-
17.00
0.48
10.60
17.70
0.50
11.40
SO42-
26.40
0.55
12.20
24.00
HCO3-
211.10
3.46
76.70
204.40
3.35
CO32-
0.00
254.49
4.49
99.50
246.09
4.35
其
它
项
目
总硬度（德度）
179.10
180.10
暂时硬度（德度）
173.10
167.60
永久硬度（德度）
6.00
12.50
游离CO2（mg/L）
侵蚀性CO2（mg/L）
PH值
7.84
7.86
矿化度（mg/L）
230.04
224.89
全盐（mg/L）
335.59
327.09
水化学类型
HCO3—Ca.Mg
环境水对混凝土的腐蚀性评价表3
腐蚀性
类型
腐蚀性特征
判定依据
腐蚀程度
界限指标
试验指标
评价
分
解
类
溶
出
型
HCO3-含量
（mmol/L）
无腐蚀
HCO3-＞1.07
弱腐蚀
1.07≥HCO3-＞0.7
中等腐蚀
HCO3-≤0.7
一
般
酸
性
PH＞6.5
6.5≥PH＞6.0
6.0≥PH＞5.5
强腐蚀
PH≤5.5
碳
侵蚀性CO2
含量
（mg/L）
CO2＜15
15≤CO2＜30
30≤CO2＜60
CO2≥60
分解结晶复合类
硫
镁
Mg2+含量
Mg2+＜1000
1000≤Mg2+＜1500
1500≤Mg2+＜2000
2000≤Mg2+＜3000
盐
SO42+含量
普通水泥
抗硫酸盐水泥
SO42-＜250
SO42-＜3000
250≤SO42-＜400
3000≤SO42-
＜4000
400≤SO42-＜500
4000≤SO42-
＜5000
500≤SO42-＜1000
5000≤SO42-
＜10000
3工程地质条件及评价
3.1、各地层物理力学性质指标
主要物理力学性质指标：
1第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）低液限粉土：
褐黄色，稍湿—湿，稍密状，含植物根系。
基底高程在1266.92m～1283.23m，厚度0.4m～0.6m。
天然容重：
1.89g/cm3；
干容重：
1.87g/cm3；
比重：
2.72；
内摩檫角：
25.7°
；
粘聚力11.9；
压缩系数：
0.138Mpa-1；
压缩摸量：
11.81MPa；
详见《各土层物理力学性质参数统计表》，平均渗透系数3.8×
10-5。
2第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）级配不良砾：
灰白色，湿，密实，次磨圆状，以长石、石英为主，夹有卵石及漂石。
原位测试动探试验击数为9～11击。
据室内渗透性试验，渗透系数为1.8×
10-2cm/s。
3.2堤基渗透稳定性评价
1、堤基渗漏评价
根据本次勘察钻孔揭露，堤防堤基地层岩性为第四系全新统冲洪积（Q4al+pl）低液限粉土和级配良好砾，堤基的地质结构为双层结构（II），低液限粉土的渗透系数为3.8×
10-5cm/s，属于弱透水层。
级配良好砾的渗透系数为1.8×
10-2cm/s，属于强透水层。
因此，坝基存在渗漏问题。
2、渗透稳定性评价
（1）渗透变形类型判别
依据《堤防工程地质勘察规程》（SL188-2005），细粒土与不均匀系数不大于5的粗粒土的渗透变形为流土。
根据土工实验低液限粉土为细粒土，故渗透变形类型为流土型。
级配良好砾的不均匀系数为6.523～7.126大于5，且土的细颗粒含量为15%小于25%，因此渗透变形类型为管涌型。
（2）临界水力比降
按照《堤防工程地质勘察规程》（SL188-2005），各土层临界水力比降采用下列公式计算：
式中Jcr——土的临界水力比降；
Gs——土粒比重；
n——土的孔隙率（%）。
经计算第四系全新统冲积（Q4al+pl）低液限粉土的临界水力比降为1.07；
级配不良砾的临界水力比降为1.06。
（3）允许水力比降
安全系数取2，则堤基第四系全新统冲积（Q4al+pl）低液限粉土允许水力比降J允许=0.54；
级配不良砾允许水力比降J允许=0.53。
结合工程经验，第四系全新统冲积（Q4al+pl）低液限粉土允许水力比降建议值为0.45，级配不良砾允许水力比降建议值为0.30。
3.3土层的冻胀性评价
根据现场调查和钻探，防洪区的地下水埋深在4.1-5.5m，河内来水为季节性洪水，随来随泄，历时时间短；
另外，堤基的地质结构双层结构（II），低液限粉土属弱冻胀土，级配不良砾可按不冻胀考虑，因此防洪区可不考虑土的冻胀性问题。
3.4堤基土层液化评价
根据现场的标贯击数及颗粒组分，级配不良砾小于5mm的粒径含量质量的百分率为27.3%；
而“土的粒径小于5mm颗粒含量质量的百分率小于或等于30%时，可判为不液化”。
故本场地饱和砂土不存在地震液化。
4天然建筑材料
本次天然建筑材料调查共进行了土料场、块石料场、砂石料场及施工用水。
一、土料
本工程所需土料主要用于浆砌石重力式堤背水面回填、浆砌石护坡堤内充填及上堤坡道路面。
料场调查选择在西营子村南，距防洪区2公里，有大面积的低液限粉土，厚度大，分布广泛，且无地下水出露，储量为300万m3。
场地地形不太平坦，但场地开阔，开采条件好，适用机械化开采。
土力学指标可见《物理力学统计表》。
二、砂砾料
砂砾料沿河道均有分布，也可取高于设计河底处的冲洪积砂、卵、砾石，粗、细骨料混合，储量为4万m3，开采条件较好。
经取样试验，砂砾料场各项指标参见表4、5《拐角铺防洪治理工程混凝土粗、细骨料质量评价表》，粗、细骨料均能满足质量要求，基本可作粗、细骨料场使用，且储量达到需求量，满足设计要求。
三、石料场
石料场，石料距施工场地东10km，为玄武岩。
物理力学性质：
抗压强度为69.5MPa，软化系数为0.91，吸水率为0.90，天然密度为2.78g/cm3。
储量大约450万m3，运距短，可以满足施工所需用量，已开采。
四、施工用水
本地河流为季节性河流，无明流和泉水，地下水埋藏较深，因此施工用水采用灌溉农田的井水。
五、勘探方法
本次天然建筑材料调查工作，采用人工挖探坑取样及天然露头调查方法。
5结论及建议
1、本区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱周期0.35s，相当于地震基本烈度Ⅶ度，不存在地震液化问题。
2、本次勘察未发现滑坡、河岸坍塌、泥石流、采空区及地下洞穴等不良地质现象。
3、级配不良砾渗透变形类型为管涌型，允许水力坡降J允=0.30。
4、通过对防洪区地下水试验分析，对混凝土无腐蚀性。
5、防洪区可不考虑土的冻胀性问题。
6、天然建筑材料的土料、砂砾料、块石料，其储量、质量均能满足要求。
7、本地区最大冻结深度为1.43m。
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