灌区工程地质勘察课件

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灌区工程地质勘察
因河道变化在洼地处分布沼泽层、岩性为粘土或壤 土。
全新世的粘性土多具有可塑——软塑状,个别为流塑 状,粉粒颗粒含量一般大于50%,这是冲积层的特点。 土层固结度差,具有中—高压缩性,干容重1.34~1.48,
粘土φ小6.5,φ平14.7,C小12,C平27Kpa; 壤土φ小15.6,φ平26,C小8 Kpa,C平15; 砂壤土φ小31,φ平33,C小4,C平8 ; 粉土~粉细砂φ22.6~34。 沼泽粘土φ小2.4,φ平3.7,C小12,C平14Kpa; 壤土φ平5.9, C平8 。
地下水埋藏较深,距渠底较远,对间歇性引水的 渠道来说,垂向渗漏为主;
地下水埋藏较浅,距渠底较近,则易出现侧向渗 漏,地下水位高于渠水位则渠水不会渗漏。
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2.5 渠道渗流 2.5.1 工程地质分类
既土体渗透结构划分:我省灌区大部位于第 四纪松散沉积物组成的黄河冲积平原,山前冲 积平原和三角洲,渠道以开敞式为主,根据地 层成岩,地层岩性及地质结构,一般可分为以 下类型:
对于续建节水改造灌区,一般不作此工作,应收 集近期地下水资源报告结论及相关参数即可。
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2 灌区渠道及建筑物工程地质勘察要求
2.1. 查明灌区工程地质条件 1. 沿线地形、地貌、地层成因、地层岩性及分布,
物理地质现象,物理力学性质重点阐述强透水、 软土、粉细砂、膨胀土等。 2. 水文地质条件 沿线土层的渗透性、地下水位埋深、补给径流排 泄条件水质。 3. 灌区地下水源水文地质条件 含水层性质埋深、地下水储量、地下水允许开采 量。
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4. 填方、半挖半填渠段土的物理力学性质,重点是渗 透性、抗剪强度等物理力学性质。
5. 进行渠道工程地质分段,提出各段物理力学 参数,评价主要水文地质、工程地质问题及 提出处 理措施。主要工程地质问题、渗漏、浸没、基坑涌 水;软弱土层承载力低,抗滑稳定性差;地下水对边 坡稳定影响,软化降低抗剪强度,渗透变形。
临界深度。
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5. 对可利用地下水资源作为灌溉水源的灌区,划分 可能富水地段,评价地下水资源,估算地下水允 许开采量,及水源地可靠性分析。
6. 根据富水层(含水层)埋深,确定泵型和井深, 初步确定单位降深可提水量。
灌区水文地质勘察对我省来讲,主要采用地下水 作为灌溉水源。应根据《地下水资源勘查规范》 SL454-2010,建立数值模型,预测不同开采条 件下的地下水水位、水量、水质变化,计算和评 价 补给量,确定允许开采量。
部分为重粘土,含湖相植物遗骸,有机质含量 可高达10%,呈软塑或流塑状。
饱和抗剪¢1.43~2.17度。
该层抗剪强度低,压缩性大,属软弱不良的土层; 下部为棕褐色裂隙粘土,抗剪强度低; 渗透性较一般粘性土大,存在沉降,抗滑和渗透 稳定问题,在地震动峰值>0.10g的地区,还存在液化 问题。
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2.5.2 渗流、渗漏、浸没水文地质分析中渗透系数取值原则 a 应根据土体的成因类型、结构构造、物质组成
空间分布、渗透方向性等地质资料和计算用途确定。 b 室内试验成果与现场试验结果差异较大,渗透
系数取值宜以现场试验成果为主,同时有抽水、注水
试验,以抽水试验成果为主。
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海积层
岩 性 干容重 ¢小
C小
粘 土 1.27~1.34 2.2
16
壤 土 1.44~1.54 6.3
10
砂壤土 1.49~1.58 24.8
6
粉 土 1.44~1.51 27
9
粉 砂 1.51~1.61 23
5
细 砂 1.46~1.50
¢平
C平均
4.5
26
12.6
20
29
13
31
14
31.5
8
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本区冲积层颗粒组成相对冲积扇区细土的物 理力学性质稍差,沼泽相淤泥和淤泥质软土、 软塑—流塑状,抗剪强度低,压缩度高的软弱 土层。
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冲积相粘土: 干容重1.34~1.42,φ小4.8,C小33,φ平8.1,C平27;
壤 土: 干容重1.47~1.55,φ小7.9,C小15.5,φ平15.5,C平27.7;
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2.2.2渠道主要工程地质问题: 渠道渗漏及两渠岸的浸没。 渠坡稳定包括边坡稳定和渗透稳定。 渠水对边坡的冲刷问题。 2.3 建筑物: 闸、泵站 问题:⑴地基承载力、渗透稳定、抗滑稳定、地震液化、
边坡稳定、基坑涌(渗)水、水质;⑵提出物理力 学建议值。 倒虹:地基承载力、两边坡稳定、基坑涌水,沉降。 渡槽:地基承载力、桩、墩基的有关参数。
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黄河冲积层与汶河冲积层的主要问题: 黄河冲积层粉粒含量较多,砂粒含量少,砂土透
水性小。 汶河冲积层砂砾含量较多,粉粒含量少,透水性
较大。 湖积层位于冲积层下,常与冲积层互层,一般埋
深2~4米,湖积层厚2~6米,层面向湖心倾斜,坡度 1/200~1/300。
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湖积层岩性特征: 岩性以灰色、灰黑色淤泥为主,粘粒含量高,
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2.3 第四纪堆积物地区渗漏分析 松散堆积物成因类型较多,有冲积、残积、
坡积、洪积、冰积和湖积等。各种成因类型 松散堆积物都有透水性较强的碎石或沙砾石 层。以细颗粒为主有大孔隙和裂隙的黄土类 土也具有一定透水性。
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残积层系基岩风化破碎产物,成土状、碎 石状,孔隙较大,应考虑垂向和向两侧的渗漏。 也有的地区风化残积层顶部为密实的粘性土 层,碳酸盐岩石地区风化的残积红粘土既是。 这种土一般不渗漏。
冲积物地区应特别注意: 冲积物粒度组成及其厚度变化,会受支谷或
其他成因类型堆积物(如洪积)的影响。
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综上所述,在松软堆积层上修渠,关键的 问题是粘土层、砂性土、及碎石层的空间分布 规律和它们的渗透性,而它们的规律是受第四 纪地貌,成因类型控制。
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渠道经过松散堆积物地区的渗漏量大小,除与透 水层的透水性、厚度、排泄条件等有关外,还与地下 水位,渠道本身结构尺寸等有关。
工程地质
1 涉及渠道及渠道建筑物和灌区水文地质勘察两部分 1.1 灌区工程地质勘察内容: 1. 陆地水文、气象、农田水利及水资源利用状况。 2. 主要含水层的分布及水文地质特征,地下水的补给径
流排泄条件,划分地下水水文地质单元。 3. 地下水化学特征及其变化规律。 4. 土壤盐渍化的类型,程度及其分布,确定地下水埋深、
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2.4 黄河冲积堆积区 在山东可分为冲积扇平原区、冲积平原区、
冲积湖积平原区和冲积海积平原区。
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2.4.1 冲积扇平原区 西起东明、菏泽东至阳谷东平湖西(以阳谷为界NW向分
界),全新世Q4冲积层厚度一般为18~28m。分布规 律,自西向东颗粒组成逐渐变细,自上而下逐渐变粗,因地 壳升降和水文气象因素的影响,地层有数次由粗变细的沉积 韵律,堤内岩性在古河道高地及决口扇处多为砂层,泛滥洼 地多为粘性土、砂壤土,黄河沉积物岩相变化较大,主流沉 积物粗,向两侧逐渐变细,由于黄河频繁摆动、泛滥,不同 岩相相互叠置,造成沉积物岩相变化更加复杂,同时因黄河 水量及泥沙含量变化,沉积物具有微层理及不均匀性,既砂 壤土夹有粘土、壤土,物理力学性质具各向异性特点。
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坡积物多是坡上部颗粒粗,坡脚处颗粒较细,通 过粗粒地段渠道可能渗漏。坡麓处渠道渗漏可能促 使坡积物沿下伏基岩面连同渠道一起滑动,这是应 该注意的。
洪积物外缘较中、后部透水性弱。若不为溪沟切 割,渠线经过洪积扇外缘较为有利。通过洪积扇的 中部则渗漏较为严重。当然组成洪积扇各部分的物 质成分也不是一成不变的。
冲积层
岩 性
干容 重
¢小
C小
¢平 C平均
粘 土
1.33~1 .41
4.1
19
7.5
31
壤 土
1.45~1 .53
8.8
11 16.1
20
砂壤 土
1.43~1 .49
24.6
8
29
14
粉 土
1.41~1 .46
26.6
Байду номын сангаас
3
31
10
粉 砂
1.38~1 .45
28
7
32
12
细 1.39~1
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⑴ 厚层均一粘性土地段(均质结构) a 地下水低于渠道标高段 工程地质问题:水下边坡粘土性,尤其是裂 隙粘土可能因浸水而降低土体抗剪强度造成抗 滑稳定性问题。冻融产生剥落,湿陷性土的沉 陷。 b 地下水位高于渠底 工程地质问题:施工期地下水渗入渠道基坑, 边坡渗透稳定问题。
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2.2 渠道工程地质问题 2.2.1 渠道及附属建筑物 输水渠道:
附属建筑物: 进水闸、分水闸、渡槽、倒虹吸、泵站。上述建筑 物因基础形成不同,结合建筑物基础形式,应针对其 对地基的要求,查明影响工程安全运行的主要工程地 质问题,并提出设计所需要的物理力学参数建议值和 工程处理措施的建议。
c 渠道渗漏计算、渠底基坑涌水量计算, 渗透系数应采用试验的大值平均数;用于浸 没区预测的渗透系数应采用平均值;边坡渗 流计算采用小值平均值。
d 对于无特殊结构的土体渗透系数可参考 SL373-2007 附录D 表D.0.6中的渗透系数。
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2.5.3 渠道渗漏量估算 应按《水利水电工程水文地质勘察规范》 (SL373-2007)附录I渠道的渗漏计算可采用的 方法。 该附录分以下计算条件,分列公式 ① 均质地层厚度大而没有潜水。 ② 渠道下深处埋藏有透水性好地层,且地下水 位位于透水层中,未造成壅水。
⑵ 砂层、地段(部分砂壤土、黄土状土段)(均质 结构) a 地下水位低于渠底标高 工程地质问题:渠道渗漏严重。 b 地下水高于渠底标高地段 工程地质问题:渠道开挖基坑排水,地下 水沉渠低和边坡渗漏造成边坡流砂、管涌、 流土破坏和边坡失稳。
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⑶ 砂层与粘性土层互成层地段: (互层或双层结构) (上砂下粘或上粘下砂)
a 地下水位低于渠底标高地段 工程地质问题: 当渠底为粘土层,渠坡为砂层时,渠道沿边
坡渗漏,并由于潜水回水可引起渠道周围产生浸 没问题。
当渠底为砂层时,渠道渗漏,渠道外坡脚渗 透变形。
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b 地下水位高于渠底标高段 工程地质问题:除因回水引起浸没问题,渠
道开挖揭露透水层可产生砂层沿渠底涌突、流 土或管涌破坏,坡角流砂,边坡可能产生大规 模变形,边坡失稳,渠底流土破坏。
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有时洪积扇的中部为分选不好含泥量多的 堆积物,渗漏量也不会很大。洪积平原上, 洪积物含泥沙量较多,透水性较弱。对正在 发育的洪积物地段,尤其经过沟口处,除有 渗漏问题外,尚有渠道淤积和被洪水冲毁的 问题。
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山区上游河谷一般较窄,冲积物宽度、厚度较小, 以透水性较强的沙砾层为主,山间谷地、低山丘陵 区通常河谷较开阔,冲积物分布宽度、厚度均较大, 颗粒组成分选较好,近河阶地堆积物上层较下层细, 远离河床的和阶地后缘的堆积物较细,可以找到相 对不透水的粘性土层,在平原区的河流,冲积物厚 度大,相变明显,但在漫滩后缘和阶地上亦可找到 适于修渠道的相对隔水的粘性土层。
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2.4.2 冲积平原区 西起阳谷东至沾化、滨州、广饶北。 全新世岩性为粉砂粉土、砂壤土为主,固结
度差,较松散,厚13~19m,在决口扇及古河 道高出分布砂层,本区历代多次决口,背河洼 地成为沼泽化地带,后经逐年放淤,洼地被淤 平,在东部地层中常夹有1~2层沼泽相淤泥质 软土。
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2.4.3 冲积湖积平原区 位于东平湖附近的梁山、东平,位于黄河
冲积扇的前缘、鲁中南山地及汶河冲积平原 等地貌单元相向倾斜的交接地带。区内地势 相对低洼,周边微向东平湖湖心倾斜。
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冲积湖积层厚度15~19m表层为冲积层,大 致以张坝口为界,东部为汶河冲积层,西部为 黄河冲积层,岩性以壤土、粘土和砂壤土地 层。
2.4.4 冲积、海积三角洲平原区 滨州沾化以东区,即黄河三角洲区,高程12~0米。 黄河冲积层与海积层交互沉积。 黄河故道一般由粉砂、砂土、砂壤土组成,故道间
洼地多为粘土、壤土全新统在本区原15米,埋深8~9 米分布海相淤泥层、灰黑、灰色,含贝壳碎片,属高 压缩性土、抗剪强度低。
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砂壤土: 干容重1.43~1.50,φ小25,C小7,φ平28,C平13;
粉土~粉砂: 干容重1.41~1.45,φ小29~31,C小4.8~11.0,φ平8.1, C平26~28;
沼泽相粘土: 干容重1.29,φ小3,C小20.0,φ平5.0,C平30.0;
壤土: 干容重1.57,φ小3.7,C小13,φ平6.9,C平25;
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