周清丽

（新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000）

1 枢纽区工程地质概况

1.1 工程概况

依干其引水枢纽工程是叶尔羌河流域规划中的第三级引水枢纽工程，主要承担着向下游灌区灌溉引水任务。本文主要对该枢纽的地质概况及主要工程地质问题进行分析探讨。该工程等别为Ⅱ等大（2）型工程，主要建筑物级别为2级，次要建筑物为3级。枢纽由泄洪闸、冲沙闸、溢流堰、进水闸、上下游导流堤及引水渠等建筑物组成。

1.2 基本地质条件

枢纽区河道宽约1.5 km，河道被束缚在两岸的阶地之间。水流在河道内左右摆动，形成了较多的河叉，主要为东叉、西叉两条主流，东叉、西叉又分为若干个叉流，枯水期水流主要从东叉河通过。河叉之间河心滩发育，东叉、西叉之间的河心滩规模较大、延伸较长，上部植被发育，高出河床约1.0 m。

两岸阶地为侵蚀堆积阶地，阶坎一般高1 m～2 m，最高3 m～4 m。Ⅰ级阶地比高1m，现状主要为红柳、芦苇，部分为农田，常受洪水冲刷侧蚀；Ⅱ级阶地比高2 m～4 m，阶地面平坦宽阔，现状主要为居民点及农田。该河段两岸均由抗冲刷较强的砂砾石组成，河床在天然状态下，侧蚀不严重。由于人为因素的影响，河岸变迁较大，河床基本控制在Ⅰ、Ⅱ级阶地内。

闸址区出露地层为第四系全新统冲洪积物（Q4alp），岩性主要为砂卵砾石，部分地段有粉细砂。

闸址区地质构造条件简单，无断裂及其他构造通过，闸址区构造稳定性较好。

闸址区地下水类型为第四系孔隙潜水，赋存于第四系上更新统～全新统冲洪积层中，主要接受河水及上游地下水的径流补给。勘察期间地下水位埋深0.3 m～2.7 m（2017.10.19），水位变幅0.5 m。

2 主要工程地质问题

2.1 地震液化

枢纽区基础为卵石混合土层，根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB 50487-2008）附录P初判泄洪闸及冲沙闸基础卵石混合土不液化，进水闸闸基卵石混合土存在液化的可能，采用附录P.0.4标准，根据动力触探试验锤击数对进水闸基础卵石混合土进行复判。

式中:ρc为土的粘粒颗粒含量质量百分率（%），ρc当小于3%，ρc取1.4%；Ncr为液化判别动探贯入锤击数临界值；dS为工程正常运用时，动探贯入点在当时地面以下的深度，m；N0为液化判别动探贯入锤击数基准值；dw为工程正常运用时，地下水位在当时地面以下的深度，m，当地面淹没于水面以下时dw取0。

符合下式要求的土应判为液化土:

表1 地震液化判别表

续表1

由表1数据分析可知:进水闸地面以下3.6～15.0范围内饱和卵石混合土为不液化土。

2.2 渗透稳定性

（1）闸、堰基础渗透变形形式的判别

枢纽区基础地层岩性主要为卵石混合土，查颗分试验成果表2及图1～图4，查得泄洪闸、冲沙闸、进水闸及溢流堰Pc值分别为15.75%、16.85%、45.2%、29.6%，泄洪闸、冲沙闸基础土渗透破坏形式为管涌，进水闸基础土渗透破坏形式为流土，溢流堰基础土渗透破坏形式为过渡型。

（2）临界水力比降及允许水力比降的确定

1）泄洪闸、冲沙闸及溢流堰

泄洪闸及冲沙闸渗透破坏形式为管涌，溢流堰渗透破坏形式为过渡型，临界水力比降均采用下式计算:

式中:Jcr为临界水力比降；GS为土的颗粒密度与水的密度之比，泄洪闸、冲沙闸及溢流堰分别取2.72、2.71、2.70；n为土的孔隙率，%，泄洪闸、冲沙闸及溢流堰分别取25.3%、24.9%、25.0%；d5为占总土重的5%的土粒粒径，mm，泄洪闸、冲沙闸及溢流堰分别取0.085 mm、0.089 mm、0.073 mm；d20为占总土重的20%的土粒粒径，mm，泄洪闸、冲沙闸及溢流堰分别取10.55 mm、9.43 mm、0.13 mm。

计算得泄洪闸、冲沙闸及溢流堰Jcr分别为0.017、0.019及1.18。按《水利水电工程地质勘察规范》（GB 50487-2008）附录G第G.0.4规定对无粘性土可采用下述公式计算J允=Jcr/m。m为安全系数，取2.0。

通过上述公式计算得出泄洪闸、冲沙闸及溢流堰基础卵石混合土J允分别为0.01、0.01及0.59，泄洪闸及冲沙闸计算结果偏小，建议均取经验值0.15。

2）进水闸

进水闸渗透破坏形式为流土，临界水力比降Jcr值计算如下:

其中GS取2.7，n取24.7%，计算得进水闸基础卵石混合土J允为1.2801。按《水利水电工程地质勘察规范》（GB 50487-2008）附录G第G.0.4规定对无粘性土可采用下述公式计算J允=Jcr/m，安全系数m取2。

通过上式计算得进水闸基础卵石混合土J允为0.64。

2.3 水土的腐蚀性

（1）水的腐蚀性评价

根据地表水水质分析成果:地表水pH为8.2，侵蚀性CO2含量为0 mg/L，HCO3-含量为1.575 mmol/L，对混凝土无腐蚀性；Mg2+含量15.163 mg/L，SO42-含量为119.883 mg/L，对混凝土无腐蚀性，综合评定地表水对混凝土无腐蚀性；Cl-含量折算后（即Cl-+SO42-×0.25）为99.03 mg/L，对混凝土结构中的钢筋无腐蚀性；pH值为 8.2，（Cl-+SO42-）含量为 188.94 mg/L，对钢结构为弱腐蚀性。

根据地下水水质分析成果:地下水pH为8.0～8.2，侵蚀性CO2含量为 0 mg/L，HCO3-含量为 1.69 mmol/L～1.805 mmol/L，对混凝土无腐蚀性；Mg2+含量 12.636 mg/L～17.69 mg/L，SO42-含量为109.893 mg/L～119.883 mg/L，对混凝土无腐蚀性，综合评定地下水对混凝土无腐蚀性；Cl-含量折算后（即Cl-+SO42-×0.25）为87.9 mg/L～90.4 mg/L，对混凝土中的钢筋无腐蚀性；pH值为 8.0～8.2，（Cl-+SO42-） 含量为 170.318 mg/L～180.308 mg/L，对钢结构为弱腐蚀性。

（2）土的腐蚀性评价

根据《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001）（2009年版）附录G场地环境类型G.0.1判定工程区场地属Ⅰ类场地。经取样进行土化学分析，卵石混合土易溶盐含量为0.06%～0.09%，根据《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001）第6.8.1条确定，卵石混合土为非盐渍土。其中SO42-含量为0.20 g/kg～0.35 g/kg，对混凝土具弱腐蚀性；Mg2+含量为0.013 g/kg～0.025 g/kg，对混凝土微腐蚀性；综合评定地基土对混凝土为弱腐蚀性。土中Cl-含量为0.043 g/kg～0.130 g/kg，对混凝土结构中的钢筋为微腐蚀性。土的pH值为8.03～8.28，对钢结构为微腐蚀性。

2.4 冻胀性

根据《水工建筑物抗冰冻设计规范》（SL 211-2006）3.0.8规定，土中粒径小于0.075 mm的土粒质量等于或小于总质量10%的属非冻胀土。根据颗分资料基础卵石混合土小于0.075 mm的土粒质量为1.1%～9.2%，小于10%的标准，为非冻胀土，不存在冻胀破坏问题。

2.5 边坡稳定性

枢纽区两岸阶地均为Ⅰ级阶地，比高较小，且天然状态下已经处于稳定边坡，故不存在边坡稳定性。根据本次试验成果，卵石混合土自然休止角为35°（17组平均值），建议基坑临时开挖边坡水上 1∶1.0～1∶1.25，水下 1∶1.25～1∶1.5；永久开挖边坡:卵石混合土水上 1∶1.25～1∶1.5，水下 1∶1.5～1∶1.75。

2.6 基坑排水

根据现场勘察闸基地层岩性为卵石混合土，闸址地下水位埋深0.3 m～1.8 m。根据现场抽水试验，卵石混合土单位涌水量4.06 L/（s·m），渗透系数1.95×10-1cm/s，属强透水层，持水性较差，基坑开挖时应考虑排水问题。结果见表2、图1～图3。

表2 枢纽区建筑物基础卵石混合土颗粒分析试验成果表

图1 泄洪闸（四组平均）基础卵石混合土平均颗分曲线图

图2 冲沙闸（三组平均）基础卵石混合土平均颗分曲线图

图3 进水闸（三组平均）基础卵石混合土平均颗分曲线图

图4 溢流堰（四组平均）基础卵石混合土平均颗分曲线图

3 结论与建议

经试验判别泄洪闸、冲沙闸及进水闸基础卵石混合土不存在液化的可能。

泄洪闸及冲砂闸基础卵石混合土破坏形式为管涌、进水闸破坏形式为流土、溢流堰破坏形式为过渡性。泄洪闸、冲沙闸、进水闸及溢流堰基础卵石混合土J允分别为0.15、0.15、0.64及0.59。

根据水质分析成果:枢纽区地表水对混凝土无腐蚀性，对混凝土中的钢筋无腐蚀性，对钢结构为弱腐蚀性；地下水对混凝土无腐蚀性，对混凝土中的钢筋为弱腐蚀性，对钢结构为弱腐蚀性。根据土化学分析成果:枢纽区基础卵石混合土为非盐渍土，对混凝土为弱腐蚀性，对混凝土结构及钢结构为微腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋为微腐蚀性。建议施工过程中可采用抗硫水泥。另建议提高施工技术水平，掌握好混凝土振捣时间和振捣工艺，尽量提高混凝土的密实性，防止环境水的渗入。

根据现场抽水试验，卵石混合土单位涌水量4.06 L（/s·m），渗透系数1.95×10-1cm/s，属强透水层，持水性较差，建议基坑开挖时应根据涌水量考虑排水问题。