景电延伸调水工程渠道地质问题分析及处理措施

景电延伸调水工程渠道地质问题分析及处理措施
作者：余学原
来源：《科技创新导报》 2011年第18期
余学原
(水利水电勘测设计研究院甘肃陇西 748000)
摘要:针对景电二期延伸向民勤调水工程输水渠道的地质问题,通过现场勘察,采用坑探、取样及实内试验工作,对渠基土的物理力学性质指标进行了研究,得出结论:渠道地质问题主要有:渠基土的湿陷变形、冻胀和风积沙渠道的边坡及稳定性问题。

为解决这些问题,提出了相应的处理措施:对湿陷性渠基土进行清除,用细砂回填压密,上铺砂砾石垫层进行处理;对冻胀性渠基土,加强渠道的防渗衬砌,并加设防冻胀砂砾垫层进行处理;对风积沙渠道的边坡及稳定性问题施工时要注意采取各种护坡措施。

实践表明,这些处理措施使渠道地质问题得到有效解决。

关键词:渠道破坏湿陷变形冻胀边坡稳定措施
中图分类号:P642 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)06(c)-0111-01
1 引言
景电二期延伸向民勤调水工程是专门解决甘肃民勤县水资源短缺的一项应急工程,输水渠线长38.6km,输水渠设计引水流量6.0m3/s,加大流量6.3m3/s。

工程区位于洪水河右岸武威盆地
冲洪积平原上,起始于民调渠尾5#泄水闸,终止于冯家滩正北4km处的跃进总干渠,沿程平均纵
比降1.81%。

渠线主要穿行于洪水河右岸(距洪水河1.0～3.5km)腾格里沙漠西南缘,新月形沙丘链连续或断续分布,沙丘高一般3～6m,最高达8m,为风积极细沙组成,干燥而松散;下伏武威盆地风洪积细砂层,其中夹有砂壤土,粉质壤土及粉质黏土的透镜体(厚0.3～0.6m),渠基主要为细砂层,局部段为粉质黏土及粉质壤土,地下水位埋深2～12m。

针对景电二期延伸向民勤调水工程输水渠道的地质问题,通过现场勘察,采用坑探、取样及实内试验工作,对渠基土的物理力学性质指标进行了研究,得出结论:渠道地质问题主要有:渠基土的湿陷变形、冻胀和风积沙渠道的边坡及稳定性问题。

为解决这些问题,提出了相应的处理措施:对湿陷性渠基土进行清除,用细砂回填压密,上铺砂砾石垫层进行处理;对冻胀性渠基土,加强渠道的防渗衬砌,并加设防冻胀砂砾垫层进行处理;对风积沙渠道的边坡及稳定性问题施工时要注意采取各种护坡措施。

实践表明,这些处理措施使渠道地质问题得到有效解决。

2 渠道地质问题分析
通过勘察、取样及对土的物理力学性质指标的分析研究,渠道地质问题主要有:渠基土的湿陷变形、冻胀和风积沙渠道的边坡及稳定性问题[1]。

(1)土质渠基的湿陷变形破坏问题。

续建输水渠线位于冲洪积平原上,渠基岩性大部分为风洪积细砂层,其中夹有砂壤土、粉质壤土透镜体,因此,渠线局部段涉及土质渠基湿陷变形问题,而砂壤土、粉质壤土通过本次取样试验及类比前段(已竣工段)资料,其干密度1.46～1.62g/cm3,压缩系数0.11～0.14Mpa-1,湿陷变形系数0.023～0.054,属中压缩性,弱中湿陷性土,具湿陷变形破坏问题[2]。

(2)渠基冻胀问题。

输水渠线渠坡渠基基本上以风洪积细砂为主,但局部段渠坡渠基有粉质粘土、粉质壤土及砂壤土透镜体(厚0.3～1.5m)分布,对于该类渠段,渠道若低于地下水位时,或渠道置于土、砂毛细上升高度之内时(地层介质含水量接近饱和状态),渠道会产生冻胀破坏。

同时,由于渠道输水运行过程中产生的渗漏,使渗透性能相对较差,持水性较好的上述土层含水量增大,甚至饱和。

若渠段遇到分布面积、厚度较大,延伸较远的土质透镜体时,渠道渗水往往滞留于渠身附近土层中,而不易释水,进而产生冻胀破坏。

(3)风积沙渠道的边坡及稳定性问题。

风积沙地基具有无湿陷性,低压缩性,易扰动性,易被风蚀或冲蚀性的特点,亦即在水下或风干时,由于表面张力逐渐消失,砂粒间不再有粘着现象,完全是松散的粒间接触,颗粒间无凝聚力,仅有微量咬合力,这就使得风积沙的渠道边坡比较缓。

按风积沙的天然休止角32.3°,疏松砂体的极限边坡比应为1∶1.57,中密或密实砂体的内摩擦角理论上稍高于休止角,折合后坡比
1∶1.4。

从以上分析可见,砂质边坡采用1∶1.5的坡比,如不考虑风蚀作用的影响是安全的,但事实上风蚀作用是不可回避的,综合考虑各方面的因素,当坡高(挖深)小于6m时,坡比1∶1.5～1∶1.75;当挖深6～12m时,坡比1∶1.75;当挖深大于12m时,坡比按1∶1.75～1∶2.0(考虑阶梯形开挖,预留马道)。

3 处理建议
对湿陷性渠基,进行清除湿陷性土,用细砂回填压密,上部铺50～80cm砂砾石垫层进行处理;对冻胀性渠基,在渠底设砂砾石垫层,使渗漏水不致滞留在持水性强的土层中,从而避免冻胀,垫层厚0.5～0.8m[3,5,6];对风积沙渠道的边坡,施工时要注意采取各种护坡措施,如压草格网或用砂砾石压盖护坡及对边坡洒水,使其保持一定湿度,以增加边坡稳定性,减少风沙对施工的干扰[4]。

4 结语
根据上述渠道破坏分析讨论,在西北风沙地区渠道存在的主要破坏问题为:渠基土的湿陷变形问题、渠基冻胀破坏问题和风积沙渠道的边坡及稳定性问题。

针对这一现象,在渠道施工中要根据地基土的湿陷性强弱严格采取防湿陷、防冻胀措施,要注意采取各种护坡措施,以增加边坡稳定性,减少风沙对施工的干扰,同时,在施工中要严把质量关,提高施工质量,实践表明,这些综合措时可有效遏制渠道破坏。

参考文献
[1]姚正毅,陈广庭,韩致文.沙漠地区不良工程地质现象[J].中国沙漠,2000(3).
[2]湿陷性黄土地区建筑规范GB50025-2004[S].中华人民共和国建设部,2004.
[3]石金堂.渠道防渗工程设计及冻害防治问题研究[D].湖北:武汉大学,2004.
[4]蒋富强.钱征宇.民调工程风积沙渠基的压实工艺研究[J].中国铁道科学,1999(3).
[5]渠道防渗工程技术规范SL18-91[S].中华人民共和国水利部,1991.
[6]渠系工程抗冻胀设计规范SL23-91[S].中华人民共和国水利部,1991.。