鲁地拉水库区枯木村场地稳定性分析评价

文章编号:1006 2610(2019)02 0020 06
鲁地拉水库区枯木村场地稳定性分析评价
何庆荣,马福祥,万克勇
(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,西安　710065)
摘　要:枯木村位于鲁地拉水电站库区金沙江右岸Ⅲ级阶地上,电站蓄水前枯木村房屋就有不同程度的拉裂变形,为了查清水库蓄水后对枯木村房屋有无影响,开展了地形测量㊁地质测绘㊁勘探㊁试验及综合分析判断㊂得出枯木村场地稳定不受水库蓄水影响,房屋拉裂主要由地基土存在膨胀潜势及局部湿陷所致㊂关键词:水库蓄水;地基土膨胀潜势;地基土湿陷性;场地稳定性评价
中图分类号:TV62;TU457 文献标志码:A DOI :10.3969/j.issn.1006-2610.2019.02.005
Analysis and Evaluation of Site Stability of Kumu Village in Ludila Reservoir Area
HE Qingrong ,MA Fuxiang ,WAN Keyong
(PowerChina Northwest Engineering Corporation Limited ,Xi'an　710065,China )
Abstract :The Kumu village is located on the third-level terrace on the right bank of the Jinsha River in the reservoir area of the Ludila Hydropower Station.Before the impoundment of the reservoir ,cracking deformation to various degrees has been observed in the house of the Kumu village.In order to find out whether the reservoir has impact on the house of the Kumu village ,topographic survey ,geological surveying ,exploration ,testing and comprehensive analysis were carried out.It is concluded that the site stability of the Kumu village is not affected by the reservoir.The cracking of the house is mainly caused by the expansion potential and local collapse of the foundation
soil.
Key words :reservoir impoundment ;foundation soil expansion potential ;foundation soil collapsibility ;site stability evaluation
收稿日期:2018-04-20
作者简介:何庆荣(1973-),男,甘肃省会宁县人,高级工程师,全国一级注册建造师,注册监理工程师,现从事工程地质工作.
1　概　况
鲁地拉水电站蓄水前枯木村民房就有不同程度的拉裂变形,需查清水库蓄水及运行对民房有无影响,进行了地形测量㊁地质测绘㊁勘探及试验等工作㊂
枯木村位于金沙江右岸㊁枯木河左岸与金沙江交汇处上游侧Ⅲ级阶地上,地面高程1235.00~1270.00m,场地地形总体为西高东低的缓坡,东西宽150~250m,南北长约330m,场地内自然坡度5°~10°㊂场地前缘有右岸改线公路通过,公路外侧边
坡高度10~15m,坡度45°~70°(见图1),主要地层为砂卵砾石,局部弱钙质胶结㊂场地后缘紧邻山体,山体坡度20°~40°,植被较发育㊂
2　现状调查
枯木村房屋裂缝问题较为突出和普遍,墙体开裂程度也较为严重(见图2),裂缝宽度一般1~5cm,最大为20cm,多为贯穿性陈旧裂缝,对个别住户安全已构成一定影响
㊂
图1　枯木村场地前缘图
02何庆荣,马福祥,万克勇.鲁地拉水库区枯木村场地稳定性分析评价
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图2　民宅裂缝现状图
2015年雨季,该场地曾发生过泥石流,村内西北侧道路上分布有较多的泥石流堆积物,高处分布泥石流冲沟㊂场地地下水类型主要为孔隙潜水,埋
深大于10m,补给来源为后缘山体地下水及大气降水,排泄于枯木河㊂
3　工作布置
3.1　布置原则
确定地形测量范围,在房屋拉裂严重地段和无拉裂地段共布置6个钻孔,间插坑槽,平面见图3,典型剖面见图4㊂3.2　目　的
(1)查明地层结构㊁地下水位㊂
(2)各勘探点取Ⅰ级土样,进行各地层常规物理力学性质试验㊂
(3)孔内进行标准贯入或动力触探试验,以便判断有无砂层液化问题,并确定地基承载力㊂
(4)土的膨胀性和湿陷性试验
㊂
图3　枯木村工程地质平面图
4　地层特性
4.1　地层岩性
根据地质测绘及钻孔㊁坑槽揭露,场地地层结构自上而下依次为:第四系全新统冲洪积含砾黏土㊁冲洪积砂卵砾石㊁洪积碎石土,下伏基岩为二迭系玄武岩㊂场地大多地段覆盖层呈典型二元结构,地层界
线较为平缓;Ⅲ级阶地后缘斜坡地带砂卵砾石层逐渐尖灭(见图4)㊂第四系全新统地层简述如下㊂(1)冲洪积含砾黏土(Q al+pl
4-CH):浅表部呈灰
黑色,深部呈土黄色或棕红色,稍湿,硬塑~可塑,主要分布在场地1265.00m 高程以下,该层一般厚度10~15m,前缘厚度为5~10m,成分以粉粒㊁黏粒为主,灰黑色黏土有轻微异味,该层表部结构松散,
1
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深部呈稍密~中密状态,土质不均匀㊂其中,灰黑色含砾黏土为多数房屋基础的持力层,土黄~棕红色
含砾黏土为下卧层㊂建造于该层之上的民房均有不同程度的拉裂变形
㊂
图4　枯木村3-3'工程地质剖面图
(2)冲洪积砂卵砾石(Q al+pl
4-Sgr):杂色,稍湿
~湿,主要分布在场地1190.00~1232.00m 高程
部位,卵石母岩成分以玄武岩㊁石英岩㊁砂岩为主,呈微风化,以卵砾石为主,磨圆度较好,卵石空隙由各级砂类土填充,分选性较差,局部有钙质胶结,多呈密实状态,钻孔揭露该层厚度大于23m㊂
(3)洪积碎石土(Q pl
4-SICb):土黄色㊁棕红色,
稍湿~湿,主要分布在场地1250.00~1280.00m 高程之间,成分以玄武岩为主,颗粒粒径以5~20mm 为主,占全重的30%~60%,充填物以粉质黏土为主,呈稍密~中密状态,钻孔揭露该层厚度大于30m,为部分房屋基础的持力层,建于该层上的民房无明显拉裂㊂
4.2　各地层物理力学特性4.2.1　地基土密实度
(1)①层含砾黏土(Q
al+pl
4
-CH):实测标贯击数
N 最大值24,最小值12,平均值18.4,依据GB
50021-2001㊁2009版‘岩土工程勘察规范“3.3节规定和GB 50007-2011‘建筑地基基础设计规范“,确定含砾黏土的密实度为稍密~中密㊂
(2)②层砂卵砾石(Q al+pl 4-Sgr):通过重型动力
触探试验,修正后N 63.5最大值25.00,最小值10.65,平均值15.96,局部实测锤击数超过50击㊂确定砂卵砾石的密实度为中密~密实[1-2]㊂
(3)③层碎石土(Q pl
4-SICb):通过重型动力触探试验,修正后N 63.5最大值32.54,最小值18.0,平
均值24.64,确定碎石土的密实度为中密~密实[1-2]㊂
4.2.2　地基土承载力及变形模量(1)①层含砾黏土进行7组标准贯入试验㊂根
据标准贯入锤击数N 与地基土承载力标准值f k 的经验关系式f k =19N -74[3],计算含砾黏土的地基承载力标准值为154~382kPa,平均276.1kPa;根据N 与变形模量E 0经验关系E 0=7.4306+1.0658N [3],计算①层变形模量E 0为20.22~33.01MPa,平均27.1MPa㊂标准贯入试验成果及地基承
载力值㊁变形模量的计算值见表1㊂
表1　第①层含砾黏土标准贯入试验统计表
(2)②层砂卵砾石进行了8组重型动力触探试
验㊂根据‘岩土工程手册“N 63.5与地基土承载力的标准值f k 关系[4],拟合后多项式公式f k =-0.5992
N 263.5+50.492N 63.5-28.921,R 2
=0.9972,计算②层
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承载力的标准值为440.9~858.9kPa,平均值为
608.6kPa;N 63.5与地基变形模量E 0关系[4],拟合公式E 0=-0.0361N 263.5+3.1363N 63.5,R 2
=0.9932,计
算②层变形模量为29.31~55.85MPa,平均为39.91kPa㊂动力触探试验成果及地基承载力特征值f k ㊁变形模量E 0的计算值见表2㊂
表2　第②层砂卵砾石动力触探试验统计表
(3)③层碎石土进行10组重型动力触探试验㊂
根据‘岩土工程手册“N 63.5与地基土承载力的标准值f k 关系[4],拟合公式f k =-0.5816x 2+49.122x -27.148,R 2
=0.9988,该层承载力的标准值为668.6
~955.5kPa,平均值为819.1kPa;N 63.5与地基变形
模量E 0关系
[4]
,拟合公式E 0=-0.0361N
263.5
+
3.1363N 63.5,R 2=0.9932,该层变形模量为4
4.8~
63.8MPa,平均为54.7MPa㊂动力触探试验成果及
地基承载力值㊁变形模量的计算值见表3㊂
4.2.3　物理㊁力学性质试验及成果分析
根据现场踏勘及原位试验数据判定第②层砂卵砾石㊁③层碎石土力学性质较好,本次勘察只对和房屋基础有密切关系的①层含砾黏土进行取样试验[5],成果见表4㊁5,结果表明,第①层含砾黏土具有如下性质:
(1)含砾黏土液限均大于50%,为高液限黏
土;压缩系数a v (0.1~0.2)介于0.200~0.489之间,平均0.36,为中压缩性㊂
(2)天然状态固结快剪内摩擦角在35°~48°之
间,平均40°;内聚力在19.9~24.2kPa 之间,平均22.6kPa㊂
表3　第③层碎石土动力触探试验统计表
表4　地基土物理性质试验成果统计表
3
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表5　地基土力学性质试验成果统计表
依据‘岩土工程勘察规范“6.1.2条,湿陷系数δs 2.0介于0.002~0.032之间,平均为0.014,10组中有2组δs 2.0值大于0.023,试验表明土层局部具有湿陷性㊂
13组土样膨胀率介于0.4%~17.4%之间,平
均值为6.8%;取其中9组进行自由膨胀率测试,试验值介于41%~82%,平均值为61%,具有弱~中膨胀潜势
[6]
㊂对灰黑色含砾黏土进行收缩性试验,
体收缩率32.8%~37.5%,收缩系数0.70~0.74,收缩性较强㊂
4.2.4　力学参数建议值
由于地基土颗粒级配差㊁原位试验值个别偏高,本次地基土物理㊁力学参数建议值主要在原位试验及室内试验成果的基础上,综合考虑本场地地基土的工程特性,并结合工程类比选取[7],建议第四系
堆积层的物理㊁力学参数见表6㊂
表6　地基土主要物理、力学参数建议值表
4.3　地基土建基条件评价
(1)冲洪积含砾黏土
多具中等压缩性,局部低压缩性,物理力学指标较高,单层厚度大,该类土层具有弱~中膨胀潜势,吸水膨胀,失水收缩,局部地层具湿陷性,因此对建筑物地基有一定危害㊂
(2)冲洪积砂卵砾石
堆积密实,承载力和变形模量高,物理力学性质好,能满足一般建筑物基础的承载㊁变形等要求,为本场地良好的天然地基持力层㊂
(3)洪积碎石土
堆积较密实,承载力和变形模量较高,物理力学性质较好,能满足一般建筑物基础的承载㊁变形等要求,为本场地良好的天然地基持力层㊂4.4　场地地下水位
2008年前枯木河有多年常流水,河水位约
1216.00m,近几年受气候干旱影响,在旱季曾出现断流现象,水库蓄水至正常蓄水位1223.00m 时,
枯木河水位抬升7m,调查当地靠近枯木河的水井水位,发现蓄水前水位与河水位基本一致,蓄水后水位逐渐抬升,与正常蓄水位高程相当,表明②层砂卵砾石渗透性良好㊂
另外,场地西北角高程约1260.00m 的村民房
屋部位,有地下水渗出,房屋地基土处于饱和状态㊂ZK34等钻孔岩芯揭示,第①层含砾黏土也多呈可塑状态㊂
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4.5　场地工程地质评价
(1)场地稳定性评价
场址地震烈度Ⅷ度[8],地形较开阔且相对平
坦,该场地土类型为Ⅱ类(中硬土),场地类别为Ⅱ类场地,综合考虑建筑物安全性等级㊁地基复杂程度㊁场地类别等确定场地基本稳定㊂
场地内㊁后缘及前缘无明显沉降㊁开裂等变形迹象㊂场地后缘灌木类及乔木类植被较发育,乔木植物高大,无异常现象;场地前缘受库水抬升浸泡的地层为砂卵砾石层,该层呈密实状态,局部有钙质胶结,不具备水库蓄水影响场地稳定的边界条件,且前缘上部的右岸改线公路已运行2a,公路路基无明显的变形迹象㊂场地整体基本稳定,水库蓄水对场地无明显不利影响㊂
(2)场地建设适宜性评价
该场地建基地层①含砾黏土具弱~中膨胀潜势,局部具有湿陷性,膨胀土具有吸水膨胀㊁失水收缩和反复胀缩变形㊁浸水承载力衰减等特性,性质很不稳定,常使建筑物产生不均匀的竖向或水平胀缩变形,易造成位移㊁开裂㊁倾斜甚至破坏,且往往成群出现,危害性大,常伴有外墙垂直裂缝等特征㊂调查表明,山体水渗漏到地下是造成①层含砾黏土软化的主要原因,加之雨水在场地的渗漏,加速含砾黏土地层的软化,直接导致房屋墙体和地面的拉裂变形㊂2015年雨季时该场地发生过泥石流事件,现场
调查时发现场地西北侧村内道路上分布有较多的泥石流堆积物,该冲沟系泥石流沟,需进行相应排导及防护工程处理㊂
综上所述,该场地适宜性较差㊂5　结　语
(1)枯木村位于枯木河与金沙江交汇处上游侧
Ⅲ级阶地上,场地基本地震烈度为Ⅷ度,前缘陡坎和后缘山体稳定性均较好㊂场地前缘为二元结构,上部为含砾黏土,下部为砂卵砾石层,后缘为厚层碎石土㊂场地前缘受库水浸泡的地层为砂卵砾石层,该层多呈密实状态,有弱钙质胶结,不具备水库蓄水影响场地稳定的边界条件,枯木村场地稳定性及地基土工程特性不受水库蓄水影响㊂
(2)由于场地后缘存在泥石流沟㊁地基土存在
膨胀潜势及局部湿陷性等不利条件,局部适宜性差,建议对地基土的膨胀潜势及局部湿陷性进行必要处理,对泥石流沟采取排导及防护措施㊂
参考文献:
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京:中国建筑工业出版社,1994:202-203.[5]　中华人民共和国水利部.土工试验方法标准:GB /T 50123-1999[S].北京:中国计划出版社,1999.
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范:GB50112-2013[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.[7]　高涛,刘飞,周景宏.延吉-珲春地区圆砾层地基承载力研究[J].岩土工程技术,2013(06):306-308.
[8]　中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑抗震设计规范:
GB50011-2010[S].北京:中国建筑工业出版社, 2010. (上接第14页)
查勘工作困难;通过轨迹导航可有效解决查勘的导航问题,为查勘的顺利完成提供支撑㊂因此,可将轨迹导航推广应用在后续国内外条件艰苦地区水电或其他行业的现场查勘中㊂
本次青海省抽水蓄能站点资源查勘中使用的轨迹导航软件纠偏模式为人机交互模式,目前已有多种算法可自动纠偏,下一步需尝试利用带有自动纠偏的导航设备㊂随着科技的发展,各种形式新颖㊁方便实用的软件不断涌现,为推进工程建设提供了技术支撑,在水利水电工程的建设中需大胆探索应用,让科技更好地服务工作㊂
参考文献:
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