弱透水层释水对黏性土工程特性及微观结构的影响.pdf

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1、第32卷第6期Vo1．32No．62013年11月N0v．2013弱透水层释水对黏性土工程特性及微观结构的影响杨吉龙，李静2a，肖国强，梁杏，赵长荣，胡云壮，杜东(1．天津地质矿产研究所，天津300170；2．中国地质大学a．环境学院；b．生物地质与环境地质国家重点实验室，武汉430074)Ge摘要：华北平原地下水持续超采}I起黏性土压密释水。利用天津塘沽1200m深层钻孔原状土样测试分析，探讨第四纪地层弱o．透水层释水对黏性土工程特性及微观结构的影响。研究发现，黏性土工程指标变化主要受压密释水的影自，释水段黏性土密度增大，孔隙度、含水

2、量降低，渗透性减弱，固结度增高，且在厚层黏土、砂粘互层及邻近含水层处表现显著。按含水层组分析，第一含水组(OS～100m)黏‘性土释水程度较小或以弹性变形，第二含水组(1OO一26Om)为早期压密释水段，第三、四含水组(260—4OOm)为目前压密地释水段并逐步增加。对比压榨前后黏性土微观结构变化发现，絮状结构黏土垂向压缩量较大，即】起水平渗透系数明显降低。质e关键词：弱透水层；黏性土；释水；工程特性；微观结构a科耐中图分类号：P642．1文献标志码：A文章编号：1000—7849(2013)06—0162—06技弱透水层是区域地下水流

3、系统重要组成部天津市地处古近纪以来连续下沉压实的沉积盆情分¨1]。基于其低渗透性和广泛分布，弱透水层一般地地区，上覆巨厚的具有高含水量和高压缩性的软报y作为地下水的天然保护屏障]。然而，近几十年土及含水砂层第四纪松散沉积物[6]。建国以来由于n0来，由于地下水严重超采，黏性土被压密释水，且释大量开采地下水，2O世纪6O年代出现地面沉降，到m水量占地下水开采量的相当比例_5]。黏性土孔隙水80年代中期地面沉降速率急剧增加。1983年引滦ao相对含水层地下水具有矿化度高、富含重金属元素河水入津，调整控制了深层地下水开采量，地面沉降n和其他污

4、染物质等特点l_6]，大量的黏性土孔隙水进得以减缓l7]。入含水层必然引起地下水水质的改变_7]。黏性土释天津塘沽区地下水垂向上为咸一淡水双层结水引起的另一明显环境地质问题是地面沉降，华北构。在第四系内，根据沉积物的组成、水文地质特征平原尤其显著[8]。黏性土释水将从根本上改变土及地下水开发利用等条件可将地下水分为4个含水体的沉积结构特性，这也是地下水流系统和地下水组。第一含水组底界埋深7O～90m，相当于Qp。底化学演化的基础和地面沉降的根本原因_1。笔者界，地下水为微咸水、咸水或盐卤水。含水层以粉以天津塘沽G2钻孔为例，重点探讨在弱

5、透水层释砂、粉细砂为主，富水性弱。第二含水组底界埋深一水影响下，天津平原第四系黏性土工程特性及微观般160～180m，相当于Qp底界，含水层以粉砂、粉结构的变化规律和影响因素，为地面沉降的预测及细砂、细砂为主，偶见中砂，富水性强。第三含水组水动力场的演变提供参数及科学依据。底界埋深一般270～290m，相当于Qp地层，含水层以细砂、粉细砂为主，偶见中砂，富水性由北向南1研究区地质背景变差。第四含水组底界埋深一般370～430m，在凹陷区大致相当于Qp底界，在隆起区为新近系明化天津平原是华北平原的一部分，东南临渤海，北镇组的顶部，以粉砂、

6、细砂为主，富水性随含水层厚依燕山山脉。研究对象G2钻孔位于天津平原东南度发生变化【1]。第一含水组为咸水，基本不开采，部滨海冲海积平原塘沽区(图1)。该区地势低洼平其他深层含水组均为淡水。20世纪5O～60年代地坦，总体自西向东由陆地向海岸倾斜，陆地地面高程下水开采以第二含水组为主_1引，天津地面沉降是伴标高一般为O～2m。区内地表水系发育，水系主要随着第二含水组开采出现的；目前，据李桂玲口统受地貌、构造条件控制。天津市的主要干流水系，海计(1991—2000年)天津滨海地区各深层含水组河水系和蓟运河水系，均在研究区东部人海_5]。(Ⅱ

7、，11，Ⅳ，V及以下)开采量占地下水总开采量的收稿日期：2012—05—25编辑：刘江霞基金项目：国家重点基础研究发展计划“973”项目(2010CB428802)；中国地质调查局项目“新近系以来沉降海岸与西部湖盆环境深钻对比研究”(1212011120170)；“天津滨海新区地质环境调查评价”(1212011120089)作者简介：杨吉龙(198O一)，男，助理研究员，主要从事水文地质和工程地质研究。E—mail：jilong．y@163．com通信作者：肖国强(1965一)，男，教授级高级工程师，主要从事水文地质研究。E—mail：

8、hbhkyr@163．com第6期杨吉龙等：弱透水层释水对黏性土工程特性及微观结构的影响167InfluenceofAquitardWater—ReleasingontheEngineeringProper