查理乡防洪堤工程地质.docx

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查理乡防洪堤工程地质

1工程地质

1.1工程概况

阿坝县查理乡防洪堤位于日阿曲查理乡塔哇村附近，共分3段，沿河流方向依次为1#、2#、3#防洪堤。

1.2区域地质概况

1.2.1地形地貌

工程区位于阿坝藏族羌族自治州阿坝县查理乡境内，阿坝县处于青藏高原末稍、巴颜喀拉山槽区，川西北高原，长江黄河水系支流分水岭河源地带，属构造侵蚀高原地貌；由于地形复杂，地貌各异；有高山、丘状高原，盆地，盆地中有河漫滩及Ⅰ级阶地等地貌单元。

1.2.2区域地质构造

工作区在大地构造上位于松潘～甘孜褶皱系巴颜喀拉冒地槽褶皱带的马尔康向斜北部或阿坝～红原弧形褶断带西部，主体构造带主要生成于印支期，在燕山期、喜山期得以继承和加强。

区域内构造以褶皱最为发育，为一系列的复式背斜和向斜，断裂主要为压扭性断裂与张扭性断裂。

以贾诺～龙日坝一线为界，西部构造展布主要为北西向；东部主要为北东向（见图2“区域构造展布示意图”）。

现将区内主要构造叙述如下：

（1）褶皱

①道班复背斜：

位于阿坝盆地北侧，轴向展布为NW～SE向，核部及两翼地层分别为：

杂谷脑组、侏倭组和新都桥组，两翼岩层产状变化大，常倒转，倾角一般50°～60°，该背斜向北西倾伏消失。

②下阿坝复向斜：

位于阿坝盆地南侧，轴向展布为NW～SE向，枢纽波状起伏，沿阿柯河分布的三叠系上统杂谷脑组厚层状变质砂岩，构成了复向斜的核部，翼部地层由扎尕山群组成，该向斜向北西仰起消失。

（2）断裂

①麦尔玛断裂：

位于阿坝盆地东部，呈近南北向展布，延伸长度约25km，断面倾向西，倾角约70度，属张扭性断裂，平面上表现为顺扭位移，错位可达1000m，切割两侧褶皱和断裂，该断层挽近时期活动强烈。

②下阿坝断裂：

位于阿坝盆地北侧，呈北西向展布的压扭性断裂，与区域褶皱展布方向一致。

其北西、南东盘分别被近南北向的龙尕沟断裂和麦尔玛断裂切割、错断，延伸长度约185km，断面倾向北东，倾角60～80度，破碎带宽数十米至数百米，带内糜棱岩化常见，并有石英脉侵入。

该断裂属压扭性断裂，平面上表现为反扭，其卫星照片影像特征明显，说明断裂挽近时期活动强烈。

该区岩浆活动较强烈，主要出露有燕山期的中酸性岩浆侵入岩及少量岩浆喷出岩，它主要分布在盆地的西侧和南东侧，围岩为三叠系扎尕山群、杂谷脑组和侏倭组地层。

图1-1区域构造展布示意图

1.2.3区域气象、水文特征

（1）气象

阿坝县属高原寒温带半湿润季风气候无明显四季之分。

长冬无夏，春秋相连，日照与昼夜温差大，冷暖季节分明，霜冻时期漫长，干雨季节分明。

年内各月均有出现灾害性天气的可能，3月、4月北方冷空气南下，易造成寒潮连阴雪天气过程；5月、6月和9月、10月冷暖空气交锋，降雹频繁；7月、8月霜冻危害严重。

全年可分干湿两季。

干季（11月至次年4月）主要受大陆内部干冷气团控制及北方冷空气南下的影响，气候干燥寒冷，多大风、风沙、浮尘，降水量仅占全年的10.5%；湿季（5月至10月），主要受印度洋东北上的西南暖气流和西太平洋副热带高压影响，气候凉爽，光照较强，空气湿润，降水量占全年的89.6%，形成对农、牧、林生产有利的水热同季气候.。

阿坝县地处高原，白天太阳辐射强，气温高，夜间地面长波辐射强，气温低，以至昼夜温差大。

多年平均日温差15.4℃，其中一月份平均气温-8℃，七月份平均气温16.7℃，多年极端最高气温达28℃，多年极端最低气温达零下-33.9℃，多年平均气温3.3℃；多年平均蒸发量达775.3mm，11月至次年5月蒸发量均达大于降水量。

霜冻期从每年十月至次年四月，最大冻土深度为1.2m～1.5m，次年4月初解冻。

阿坝县气象特征见表1-1。

表1-1阿坝县气候特征表（多年平均值）

项目月份

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

全年

降水量（mm）

5.6

7.7

16.2

42.7

88.4

120.4

135.0

111.0

125.9

57.3

8.8

3.5

711.7

蒸发量（mm）

25.6

36.7

63.2

85.3

99.8

93.6

105.4

99.0

68.4

49.6

29.7

19.2

775.5

干燥度K=ET/R（%）

4.57

4.83

3.83

2.16

1.15

0.76

0.78

0.88

0.55

0.86

3.38

5.82

1.09

气温（°C）

-7.9

-4.8

0.1

4.7

8.2

10.4

12.5

11.7

9.0

4.2

-2.0

-7.0

3.3

日照数（小时）

204.3

181.2

214.7

211.5

199.7

169.9

191.9

195.4

163.4

184.7

213.5

222.8

2351.8

辐射量千卡·小时/cm2

9.48

9.78

12.56

13.88

14.40

13.02

14.37

14.13

11.13

10.58

9.72

9.03

142.08

注：

每年11月至次年3月降水以雪为主，表中降水量与雪间融水量

阿坝县降水量稳定、可靠，年降水量多年平均711.7毫米，最多年是1983年，达868.9毫米，最少年是1972年，仅为574.9毫米，最多年与最少年相差294毫米。

一年中，月平均降水量最多是7月，为135.1毫米，12月最少，仅3.3毫米。

累计一日最大降水量达67.80毫米，出现在1968年7月12日。

县内每年5月至9月为雨和冰雹，11月至次年3月，降水以雪为主。

累计一日最大积雪深度18厘米，出现在1975年4月15日。

每年平均降雪65.9天，最多98天，最少31天；平均初日为9月18日，最早7月9日，最晚10月18日；平均终日为6月3日，最早5月12日，最晚7月1日；平均初、终相间日数259.2天，最长329天，最短214天。

由于山上不停的积雪和不停的慢慢融化，持续时间长达4个月，1日最大雪深达18cm，水量为3.5～16.2mm，若按雪密度为0.10g/cm3计算，水量小，强度小，但历时长，融雪给透水性良好的坡体提供了丰富的地下水来源，也是促使坡体土软化和抗剪强度降低的直接原因。

（2）水文

阿坝县境内河流分属长江、黄河两大水系。

黄河水系流域面积3622.37平方公里，流域面积在50平方公里以上的支流14条，100平方公里以上的支流11条。

水流平稳，多弯道。

长江水系流域面积为6730.03平方公里，流域面积在50平方公里以上的支流20条，100平方公里以上支流16条。

河床狭窄，水量充沛，落差大且集中，具有良好的水力发电条件。

日阿曲为长江水系的次级（阿柯河—麻尔曲—脚木足河—大金川—大渡河—岷江—长江）支沟。

（补充日阿曲水文）。

据访问日阿曲水流具易涨易落的特点，在雨季，尤其暴雨后，沟水流量涨幅可达200~400%，其间沟水常混浊，并携带泥沙。

连续小雨时，沟水流量涨幅较小，多以清水流动为主。

1.3堤防工程地质条件及评价

由于工程区内河道两侧大部分地段已修建有防洪堤，为对河道两侧进行全面防护，本阶段设计拟定上、中、下3条堤线，从上之下分别为：

1#防洪堤长234.21ｍ、2#防洪堤长90.20ｍ、3#防洪堤长120.51ｍ，总长444.92m。

1.3.1基本地质条件

1.3.1.1地形地貌

拟建场地位于阿坝县查理乡塔哇村日阿曲干流河段，该地段属于中低山峡谷地貌，两岸山体雄厚，植被发育，塔哇村位于河道两侧分布的Ⅰ、Ⅱ级阶地上，其中河道右侧阶地发育，宽约30～80m，地面高程3267m～3309m；河道左侧紧靠山体，局部位置分布Ⅰ级阶地，宽约20m，地面高程3270m～3285m。

1.3.1.2工程地质条件

根据区内出露分布的岩土工程地质性质及其组合特征，可将其分为如下三类岩组：

1、砂砾石为主的松散岩组

分布于河漫滩及Ⅰ、Ⅱ级阶地，冲积物由灰白色砂砾石堆积层，岩性为砾石、角砾、细砂。

砾石磨圆度较差，分选较差，砾径一般4～20cm。

据坑、槽探和天然露头揭示，结构密实度为上部1～2m松散，中部3～5m稍密，下部中密～密实。

厚度大于20m，主要分布于现代河床及两岸阶地。

2、块碎石为主的松散岩组

主要为崩坡积层及残坡积层，分布于工程区周围山地斜坡中下部，坡积物一般下部为块碎石土，块碎石无磨圆，分选亦差，局部夹砂层，上部一般为粉质粘土、少含块碎石。

结构稍密为主，局部密实状，透水性好。

3、半坚硬岩石类岩组

主要为中生界三叠系中统扎尕山群（T2zg）深灰色薄—中层状长英质细砂岩，褐红色钙质长石细砂岩。

夹深灰色薄层状微晶灰岩，深灰色千枚状板岩。

岩体坚固系数2～8，含裂隙水，透水性较弱。

1.3.1.3水文地质条件

拟建场地位于日阿曲干流河谷两岸岸坡坡脚。

拟建场址区主要为Ⅰ级阶地及漫滩，地形平坦、开阔，平均地形坡度约3～5°；工程区周围为Ⅱ级阶地，地形条件有利于地表、地下水的自然排泄。

区内地下水类型主要为基岩风化带网状裂隙水及松散岩类孔隙水，现分述于下：

1、风化带网状裂隙水

在海拔较高的高原区，由于年平均气温低、昼夜温差大、结冰时间长，因此，寒冻风化作用普遍较发育，加之地形平缓，风化产物不易剥蚀搬运，所以，地表普遍覆盖一层空隙性强的风化壳，厚度变化在5～50m之间，以5～20m为最多。

寒冻风化带发育特决定了高原区分布风化带网状裂隙水，其泉的流量较均匀。

由于风化带发育不深，（相对山体大小而言），虽然表层普遍覆盖有风化物，但其发育和分布随地形起伏而变化，因此，整个表层风化带成统一含水体而被地形分割成许多小单元，地下水主要沿坡向运动而不是沿地层走向运动，一个小山凹就构成了一个完整的补给径流排泄的单元。

以上情况决定了风化带网状裂隙水具有就近补给、就近排泄、径流途径很短、泉水动态变化大、矿化度低的特点。

2、孔隙潜水

（1）、冲洪积砂砾石孔隙水

地下水赋存于冲洪积砂砾石孔隙中，补给来源包括大气降雨入渗、日阿曲河水、沟谷两侧基岩斜坡地下水以及少量居民生活废水。

由于地形较平坦且砂砾石间孔隙大，利于地下水的补给、富集，因而水量丰富。

（2）、残坡积、崩坡积块碎石土孔隙水

地下水赋存于残坡积、崩坡积块石土、碎石土孔隙中，地下水主要接受大气降水的入渗补给，由于地形坡度大、块石间孔隙大，地下水具就地补给、就近排泄的特点，地下水贫乏。

1.3.1.4物理地质现象

工区内主要物理地质现象为河岸坍塌和崩塌。

（1）岸坡及堤身坍塌：

区内沿河两岸及河床均由松散砂砾石及粘质粘土构成，当地村民自建简易防洪堤直接坐落于漫滩砂砾石上，堤段为重力式干砌块石堤，由于雨季河水流量大，流速快，河水冲刷岸坡较为严重，造成未修堤段Ⅰ级阶地或漫滩陡坎前缘的岸坡坍塌及防洪堤堤身垮塌现象十分普遍。

尤其是防洪堤，由于直接坐落于漫滩中，局部地段甚至被冲毁。

（2）崩塌：

崩塌现象多见于岩体裂隙发育，构造破碎强烈区，往往在坡脚处形成由块石堆迭之倒石堆。

1.3.2防洪堤主要工程地质问题及评价

1.3.2.1建基面的选择

河床、漫滩上部的砂砾石沉积年代较新，埋藏较浅且厚度不大，其结构较疏松，属松散层，强度较低，不宜作为堤基持力层。

其下为稍密～密实状态冲积砂砾石堆积层，其承载能力满足基础的承载和变形要求，可作堤基持力层，建议将堤基置于中密～密实砂砾石层中。

但是该层局部含块碎石土层透镜体，有不均匀变形的可能性，对挡墙基础的稳定有一定影响。

在基础开挖过程中，如遇到上述现象，应对含块碎石土层透镜体进行清除、置换或者进行处理。

1.3.2.2渗漏及渗透变形评价

根据抽水试验成果，砂卵砾石层渗透系数K=1.57×10-3～5.79×10-2cm/s，属中等～强透水层；本阶段野外现场试验坑注水试验得出其K值为4.3×10-3cm/s，属中等～强透水层。

判定河床砂卵石层的渗透变形类型为管涌型，允许渗透水力坡降J允=0.10～0.15。

河床砂卵砾石层透水性强，存在渗漏和渗透变形问题。

在开挖边坡和基坑时存在涌水问题，均要采取相应的工程处理措施。

1.3.2.3堤基抗冲刷问题

防洪堤所经地段，河床上部及岸坡均由松散砂砾石组成，抗冲刷能力弱，加之河床坡降大，水流快，河水侧蚀及底蚀作用强烈，极易引起河岸坍塌。

在无堤防地段，河水侧蚀作用，引起松散岸坡塌岸，导致岸坡坍塌后退，农田被毁，河床变宽，河流左右摇摆不定。

鉴于河床上部覆盖层为松散砂砾石、砂土和粉土，存在抗冲刷问题，建议在防洪堤临水一侧设置抗冲设施。

1.4场地和地基土地震效应评价

1.4.1场地地震基本烈度

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）（2008版）及国家标准《GB18306-2001<中国地震动参数区划图>第1号修改单（国标委服务函[2008]57号）》有关规定，勘察区属阿坝县，抗震设防烈度为Ⅵ度，设计地震分组为第三组，地震加速度值为0.05g。

1.4.2场地土的液化评价

根据本次钻探揭露，拟建场地未见饱和粉土和砂土，且抗震设防烈度为Ⅵ度，可不考虑场地土的液化影响。

1.5岩土物理力学指标

根据工程区堤基岩土工程地质特征及工程地质经验类比，提出地基岩土物理力学指标如表3.4。

表3.4土体物理力学指标建议数据表

土类及层位

土样天然指标

物理力学指标

含水量

密度

孔隙比

比重

渗透系数

压缩系数

压缩模量

内摩擦角

凝聚

力

允许承载力

不冲刷流速

渗透坡降

湿

干

ω

ρ

ρd

e

Gs

K

a1-2

Es1-2

φ

C

M

i

（%）

（g/cm3）

－

－

cm/s

MPa-1

MPa

°

KPa

KPa

m/s

砂夹砾石

1.98

2.71

4×10-3~6×10-2

0.35

5.5

28

0

260

0.5

0.1～0.15

粉土

15~18

1.96

1.53

0.89

2.70

8.5×10-5

0.45

4.3

16

3~5

185

0.30

0.3

砂砾石

2.01

2.73

4×10-3

0.30

6.5

35

0

300

0.55

0.1～0.15

1.6工程处理措施建议

针对防洪堤堤基存在的不良水文、工程地质问题及本工程的特殊性，提出如下工程处理措施建议：

①为防止河水冲刷，建议将防洪堤基础伸入砂砾石层1.0～2m或嵌入河流最大冲刷线以下，并在迎水面采取防护措施。

同时在河床内适当设置堰坎，降低水头差，减少河水流速，减缓河水对堤防的冲刷。

②对堤基渗漏地段，建议采用清挖河道的砂卵砾石进行回填铺盖，增加地面高程，减缓地基渗漏及地基渗透变形。

③在邻近冲沟段及坡降较大河段的堤防，建议加强防冲刷措施，适当加深堤基埋深，加强堤身强度。

1.7天然建筑材料

本工程设计需要砂卵砾石料约1000m3，块石料4500m3。

1.7.1砂卵砾石料

沿河漫滩分布有大面积之含泥质砂砾石混块石，其厚度大，储量丰富，经分选可得到不同级配的粗骨料。

砂为细砂～中砂，含泥量10～15%，质量稍差，冲洗后可供使用。

开采运输方便，可就地取材。

1.7.2块石料

工程区附近那亚沟采石点，岩性为中层状长英质细砂岩，岩性坚硬，质量较好，岩石多呈弱风化状，开采运输方便，储量、质量能满足设计要求，运距3km。

1.8结论及建议

1.8.1结论

①工程区属阿坝县，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）（2008版）及国家标准《GB18306-2001<中国地震动参数区划图>第1号修改单（国标委服务函[2008]57号）》有关规定，抗震设防烈度为Ⅵ度，设计地震分组为第三组，地震加速度值为0.05g。

②防洪堤所经地段，河床上部及岸坡均由松散砂砾石及砂土组成，抗冲刷能力弱，加之河床坡降大，水流快，河水侧蚀及底蚀作用强烈，极易引起河岸坍塌。

鉴于河床上部覆盖层为松散卵砾石、砂土和粉土，存在抗冲刷问题，建议在防洪堤临水一侧设置抗冲设施。

③本区存在的主要水文、工程地质问题有：

A、沿河岸及堤身抗冲刷稳定问题；

B、沿线堤基渗透及渗透变形问题；

1.8.2建议

①为防止河水冲刷，建议将防洪堤基础伸入砂卵砾石层1.0～2.0m或嵌入河流最大冲刷线以下，并在迎水面采取防护措施。

同时在河床内适当设置堰坎，降低水头差，减少河水流速，减缓河水对堤防的冲刷。

②对堤基渗漏地段，建议采用清挖河道的砂卵砾石进行回填铺盖，增加地面高程，减缓地基渗漏及地基渗透变形。

③邻近冲沟段及坡降较大河段的堤防，建议加强防冲刷措施，适当加深堤基埋深，加强堤身强度。