引洮供水二期工程饱水土及软岩地质问题研究与评价

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1、引洮供水二期工程饱水土及软岩地质问题研究与评价彭正明"甘肃省水利水电勘测设计研究院#甘肃兰州/'""""$!引洮供水二期工程渠线主要穿越在黄土覆盖的中新生代凹陷盆地内"穿越区广泛分布中新生代红色碎屑岩%饱水土围岩!软岩和极软岩隧洞的稳定问题是该工程主要工程地质问题%本文基于勘察资料"对上述工程地质问题进行了研究与评价"并提出了工程对策建议%关键词!引洮供水二期工程(饱水土(软岩和极软岩(稳定性评价!3T1$/5555!E5555!#)/!0!1)("!"#$#"%0""%%0"'55简介!彭正明"#()1年%$#男#高级工程师$%概述甘肃省引洮供水工程是解决甘肃中部旱

2、区城镇及工业用水'农村人畜饮水'生态环境用水的大型跨流域调水工程工程线路长#地质条件复杂二期工程渠接一期渠尾#沿祖厉河与渭河两流域分水岭由西向东#总干'干渠以隧洞为主#以渡槽'倒虹'暗渠等连接在黄土低山梁峁区沟掌地'沟谷川台地部位#黄土层底部分布饱水的粉质壤土'粉质粘土层#构成部分隧洞围岩#存在饱水土围岩稳定问题-渠线穿越黄土覆盖的中新生代凹陷盆地区#区内广泛分布红色碎屑岩#其分布广'厚度大#成岩程度低#水理性质'物理力学性质差#属于软岩或极软岩#构成大部分隧洞围岩#存在隧洞稳定问题前人对黄土隧洞围岩的稳定性等已有研究#本文基于现有勘察资料#采用工程地质分析方法对本工

3、程主要工程地质问题进行初步研究%饱水土围岩稳定研究与评价'$%第四系饱水土的分布特征饱水土主要分布在黄土低山梁峁区沟掌'沟谷川台下部岩性为ikm#''Kkikm#'褐黄'浅黄色粉质壤土'粉质粘土层#局部夹有杂色轻粉质壤土或砂壤土层#厚#";/"2#结构中密%密实#具水平层理-部分区域底部尚有Kkkm!重粉质壤土夹粉质粘土#结构密实#具层理#土质不均上述部位地势低#地下水位多处于上覆的hdkm!'黄土'ikm#1粉质壤土底部及以下#水位以下的土体呈饱和状态'%第四系饱水土的工程地质特性"#$饱水土的土层结构及塑性特征!饱水土围岩主要为ikm#''Kkikm#'褐黄'浅黄

4、色中'重粉质壤土夹杂色粉质粘土'轻粉质壤土和砂壤土薄层或透镜体-局部为Kkkm!重粉质壤土'粉质粘土以硬塑土为主#不均匀且不连续地夹有多层薄层状或透镜状软塑土一般粘粒含量较高的重粉质壤土或粉质粘土结构密实#土体呈硬塑状#岩芯多为柱状#构成相对隔水层#但本身含水量较高-而粘粒含量较低的中粉质壤土及所夹杂色轻粉质壤土和砂壤土层相对持水#构成滞水土体#呈层状分布#单层厚k;$2#岩芯软塑变形#局部缩孔严重地下水赋存于断续分布的滞水土体中#多层滞水土体被硬塑状重粉质壤土所隔#无统一的自由水面在地下水的长期浸润下#土体呈软塑状#处于饱和状态"!$饱水土的粒度成分'颗粒结构!据颗

5、分试验#中'重粉质壤土的颗粒组成!Z""/$22的颗粒含量#)#;!$(:#"""$;""/$22的颗粒含量$#';$(!:#["""$22的颗粒含量#)#;!(%:#不均匀系数NV_%$;'###曲率系数Nf_"(";#)#中'重粉质壤土粉粒含量接近#重粉质壤土粘粒含量高#而中粉质壤土的砂粒含量高土的矿物颗粒排列方式为支架排列和镶嵌排列两种#以镶嵌排列为主显微结构类型以支架大孔,%%,科研管理水利规划与设计!"#$年第%期半胶结结构'镶嵌微孔半胶结结构及絮凝状胶结结构为主其中重粉质壤土'粉质粘土的孔隙主要是小微孔隙#水进入孔隙后无法自由运移#弱透水#在低含水量状态下

6、物理力学性质相对较好#但随着含水量的增加#其水理性质和工程性质急剧变差因此#隧洞施工过程中应密切关注含水量问题"'$饱水土围岩的物理力学性质!饱水土中粘粒含量较高的m'重粉质壤土'粉质粘土的天然含水量#(";!'(:#略大于塑限#土体呈塑流状#多处于饱和状态干密度#'!;#)/L*f2'#孔隙比"(#!;#")##液限''';'/$:#塑限#(%;!'$:#塑性指数#'$;#1/#渗透系数!(!A#"1;""##A#"$f2*-直剪试验N_!%"$;''/"78K#2!!(';'"!a#P-_#!!#;'""(Q8K#K#!_""/(;"#%#Q8K##属低中等压缩'

7、微至中等透水'非湿陷性土粘粒含量较低的中粉质壤土及夹层状的杂色轻粉质壤土和砂壤土的饱和含水量较高#大于塑限#多在!$:以上#部分接近'":#由于相对持水而呈软塑状据孔内十字板剪切试验#软塑状态的粉质壤土抗剪强度N_#'(%;1$78K#可塑状态的粉质壤土抗剪强度N_1'!);)!''78K而Kkkm!重粉质壤土'粉质粘土#含水量比m'土略低#干密度#)';#/)L*f2'#孔隙比"$$";")))#液限'!/;11(:#塑限#%!;!#$:#塑性指数##);!!)渗透系数"11$;/$$$A#"$f2*-#属低压缩'弱透水'非湿陷性土"1$饱水土围岩