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截潜流工程地质分析及评价

2014-10-21杨新爱张永强

建筑工程技术与设计 2014年35期

杨新爱 张永强

【摘 要】拦截地下潜流灌溉农田,保证农业灌溉,提高群众的经济收入,截潜流工程是一种行之有效的技术,是综合开发河道地表和地下径流的一种地下集水工程,其中工程区地质条件分析,是工程设计的重要基础。本文以行唐县九口子乡截潜流工程为例,对该工程地质结构进行分析及评价。

【关键词】截潜流;潜水储存量;基坑涌水量;分析及评价

1 基本情况

该截潜流工程位于郜河支流上,周边植被覆盖较好。该支流到枯水年和枯水季就会出现断流情况,而村民灌溉大多依靠郜河支流的地表水,为解决耕地在枯水年和枯水季的灌溉问题进行了本次截潛流工程。

该工程构筑物有截潜构筑物和集潜构筑物。截潜构筑物为混凝土防渗墙(截潜坝),集潜构筑物为一口大口井。

2 地形地貌

工程位于县城城北方向,距县城约35km,属于太行山区,境内有浅山区和深山区,拟建工程位于九口子乡上连庄村西南方向郜河支流上,总体流向为由西向东方向,河滩宽度约50m,河床高程约216.5~217.9m。河流两岸山体较为对称,工程区两岸高程约220~222m,山体较为陡峭。河床宽阔,坡度较缓。

河床两侧漫滩及阶地不发育。仅局部地段高出滩地0.5~2.0m,连续性差,推测为原阶地被侵蚀或人工改造所致。

3 地层岩性

为查明工程地质条件,在截潜坝中心线布置4个钻孔,主要揭露的地层岩性有太古界阜平群湾子组(Arw1)片麻岩,第四系全新统冲洪积(Q4pal)砾砂,第四系人工堆积(QS)素填土;地质剖面详见图1。

图1 截潜流工程地质剖面图

通过初步勘察,截潜坝横跨郜河支流,河谷宽度约160m,覆盖层厚度5.3~13.5m,岩性主要为砾砂层,仅河道右侧梯田表层2.0m范围内为第四系人工堆积的素填土;砾砂层下伏强~弱风化片麻岩。

4 工程地质分析及评价

4.1 砾砂层透水性分析及评价

河床砾砂层渗透系数k建议值7.0×10-2cm/s,具强透水性;砾砂层多呈稍密~中密状态,无软弱下卧层,承载力建议值260kPa。

修建截潜坝,砾砂层被全部截断,对坝基的渗透稳定无不利影响。钻孔揭露截潜坝址地下水位埋深1.1~6.0m,含水层(只计算砾砂层)厚度7.4~7.8m。

①潜水储存量计算,根据潜水储存量计算公式:

Q储=μHF

式中,μ—含水层给水度,工程区为砾砂,查表取0.25;

H—不透水层顶板至正常年开发后最低潜水位的厚度(m),取7m;

F—区域面积(m2),经推算截潜坝上游区域约为26000m2。

根据上述数据,计算结果约为4.55万m3。

储存量的作用为调节补给量和开采量的关系,在枯水年时,补给量减小,抽水量增多,这时需要动用储存水量,而在丰水年时再进行补充恢复。在补给量计算时需考虑降雨入渗补给、径流补给、河流入渗补给及年灌溉用水、蒸发量等因素。

②基坑涌水量计算,根据设计方案,本工程截潜方案为地下连续墙,基坑主要为上部导槽开挖及其他临时工程所用,假设主河槽处基坑长60m,宽5m,深3m。根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)附录E潜水完整井的计算公式:

式中,K—渗透系数(m/d),取7.0×10-2cm/s(合60.5m/d);

H0—潜水含水层厚度(m),取7m;

S0—基坑水位降深(m),假设水位降至坑底0.5m,即埋深3.5m处,地下水位埋深取1.3m,则S0为3.5-1.3=2.2m;

R—降水影响半径(m),取河宽130m;

r0—基坑等效半径(m),取30m。

根据上述数据,计算结果为2948m3/d。

因此,在基坑内作业时,为保证干场作业,每约4000m2的河底面积涌水量约为2948 m3/d。建议采用坑底开挖排水沟强排与集水井相结合的降排水方式,并请设计根据施工组织设计方案确定集水井的数量及水泵型号,确保施工中基坑涌水得到有效、及时排放。

4.2 基岩地质特性评价

坝基下伏片麻岩,勘察揭露强、弱两种风化状态。

强风化片麻岩岩体较破碎,节理裂隙较发育,承载力建议值800kPa,岩体与混凝土接触面抗剪断强度建议值:f'=0.70、c'=0.35MPa,岩体的抗剪断强度建议值:f'=0.60、c'=0.35MPa,抗剪强度指标偏低。

弱风化片麻岩岩体较完整,承载力建议值1200kPa,岩体与混凝土接触面的抗剪断强度f'=0.95、c'=0.80MPa,岩体的抗剪断强度f'=1.0、c'=0.90MPa,抗剪切强度指标较高。

4.3 坝基渗漏分析及评价

勘探过程中,坝址区未揭露大的断裂、破碎带等地质构造,也未发现软弱夹层,岩体中普遍存在节理,产状不稳定,节理贯通性较差,推断坝基岩层存在强渗漏情况的可能性不大。

4.4 左右坝肩绕渗分析及评价

左右坝肩均为岩体,表层强风化层厚2~3m,节理裂隙较为发育,岩体较为破碎,透水性较强,存在坝肩绕渗问题,建议进行防渗处理;弱风化岩体结合钻孔岩芯及压水试验成果,推测透水率小于3Lu,可视为相对隔水层。

5 结 语

截潜流工程建成后,能有效地解决农田灌溉问题;截潜坝顶高程与河底平齐,不抬高河床,使得洪水能够安全下泄;与其他坝型相比,减少了水面蒸发损失,水的利用率能得到很大提高。

参考文献:

[1] 骆鸿固.截潜流工程[M].水利出版社,1981:39~44.

[2] JGJ120-2012,建筑基坑支护技术规程[S].

[3] GB50487-2008,水利水电工程地质勘察规范[S].

[4] SL 251-2000,水利水电工程天然建筑材料勘察规程[S].