卡丘金法在香溪汽渡北岸码头库岸塌岸预测中的应用

聂文波,张利洁,费巧振

(1.中南电力设计院勘测分公司,湖北武汉 430071;2.长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室,湖北武汉 430010;3.山东省阳谷县水务局设计室,山东阳谷 252300)

卡丘金法在香溪汽渡北岸码头库岸塌岸预测中的应用

聂文波1,张利洁2,费巧振3

(1.中南电力设计院勘测分公司,湖北武汉 430071;2.长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室,湖北武汉 430010;3.山东省阳谷县水务局设计室,山东阳谷 252300)

三峡库区三期地质灾害防治工程涉及到库岸的工程有44处之多,而塌岸预测是库岸整治设计的重要依据。在系统分析香溪汽渡北岸码头库岸谭家槽冲沟段岸坡工程地质条件的基础上,采用卡丘金法对该岸坡段进行了塌岸预测。根据预测结果提出了谭家槽冲沟段岸坡的工程治理措施,即总体采用两级支挡结构,在秭兴公路南侧斜坡坡脚位置设抗滑桩,同时在下部斜坡段设置抗滑桩。

三峡工程;地质灾害;塌岸预测;治理措施

0 引言

香溪汽渡北岸码头库岸位于三峡库区秭归县长江左岸,香溪河入江处的右岸,距三峡大坝38 km。该库岸为三峡库区三期地质灾害重点防治地段。库岸为斜坡、冲沟地貌,坡顶高程>300 m,坡脚高程<139 m,地形坡度角一般为20°～25°,较陡处达58°～65°。库岸西部为谭家槽冲沟,呈“V”字形,最宽处>70 m,最窄处不到5 m,冲沟切沟深度5～28 m[1]。本文以谭家槽冲沟段岸坡为例,探讨塌岸预测与治理方法。

1 谭家槽冲沟段岸坡基本特征

谭家槽冲沟段岸坡属于碎石土岸坡,岸坡走向70°～110°,地面坡度以15°～25°为主,冲沟流向140°,高程190 m以下主要为人工填土,以含粘性土碎块石为主,局部为含碎石粉质粘土,色杂,以黄褐色为主,松散—稍密,粉质粘土呈可塑状,碎块石的主要成分为泥质砂岩,粒径在2～4 cm之间,大者达25 cm以上,呈棱角状—次棱角状,厚5～15 m,局部更厚,填土最深达27 m。根据岩土体含水特征及地下水赋存条件,地下水可分为松散介质孔隙水和基岩裂隙水。松散介质孔隙水主要赋存于洪坡积层土体中,受大气降水和居民生活排放废水补给,地下水一般埋藏较深,深度为13～21 m。因土体透水性差,水量不丰,基岩裂隙水主要赋存于长石砂岩等脆性岩石裂隙中。因该区为逆向坡,泥岩等相对隔水层的存在致使裂隙水难以形成统一地下水力联系网,水量较贫乏。

2 谭家槽冲沟段岸坡塌岸预测

谭家槽冲沟以冲蚀、剥蚀型破坏为主,本文采用卡丘金法[2]进行塌岸预测。

卡丘金于1949年提出的库岸最终塌岸预测宽度公式为:

其中:hb=3.2K×h×tanα。

式中:S为最终塌岸预测宽度(m);N为与土的类型有关的系数:粘土为1,冰积亚粘土为0.8,黄土为0.6,砂土为0.5;A为水位变化幅度(m);h为浪高(m),取0.5 m;hp为波浪影响深度(m),设计低水位以下波浪影响一般取1～2倍浪高,浪高取0.5 m时,波浪影响深度为1 m;hb为浪爬高度(m);hs为正常高水位以上岸坡的高度(m);α为水库水位变动和波浪影响所涉及的范围内,形成均一的磨蚀浅滩的坡角(°);β为水上岸坡的稳定坡角(°);γ为原岸坡坡角(°);K为岸坡粗糙系数,取0.6。

该式的实质是依据实测的洪、枯水水变幅带各类岩土岸坡长期稳定坡角,根据几何关系用图解法求解库岸最终塌岸宽度,其精度取决于计算参数的选定,其原理如图1所示。

卡丘金法预测图见图2。

结果表明:本库段塌岸高度12.2 m,塌岸影响高程187.2 m,塌岸宽度约49.1 m,按照《三峡库区三期地质灾害防治工程地质勘查技术要求》中塌岸强烈程度分级的标准,本库段塌岸强烈程度为A级。

图1 卡丘金图解法库岸再造预测剖面Fig.1 Profile of forecasting reserveir bank reconstruction by kachugin method

3 治理措施

根据塌岸预测结果和工程防治目标,对谭家槽冲沟段岸坡建议采取的工程措施为:总体采用两级支挡结构,在秭兴公路南侧斜坡坡脚位置设抗滑桩,以增强上段坡体的整体稳定性,保护秭兴公路;在下部斜坡段设置抗滑桩,使抗滑桩提供的抗滑力足以平衡下部条块的剩余下滑力,保护汽渡码头公路。为进行坡面防护,在抗滑桩以上斜坡段作浆砌石护坡,并在坡顶和坡脚位置分别开挖截、排水沟。

图2 卡丘金法塌岸预测图Fig.2 Bank slump prediction by kachugin method

4 结语

本文在系统分析香溪汽渡北岸码头库岸谭家槽冲沟段岸坡工程地质条件的基础上,采用卡丘金法对该岸坡段进行了塌岸预测。根据预测结果提出了谭家槽冲沟段岸坡的工程治理措施。

[1] 聂文波,胡江运.三峡库区三期地质灾害防治工程香溪汽渡北岸码头库岸详细勘查报告[R].武汉:中南电力设计院,2005.

[2] 郭希哲.三峡工程库区崩滑地质灾害防治[M].北京:中国水利水电出版社,2007.

(责任编辑:潘 潇)

Application of Kachugin Method in Bank Slump Prediction at North Reservoir Bank of Xiangxi Ferry

NIEWenbo1,ZHANGLijie2,FEIQiaozheng3
(1.Reconnaissance com pany,Central southern China electric power design institute,Wuhan,Hubei430071;2.China Key Laboratory of Geotechnical Mechanics and Engineering of Ministry of Water Resources,Yangtze River Scientific Research Institute,Wuhan,Hubei430010;3.Yanggu design office of water affairs bureau in Shandong province,Yanggu,Shandong252300)

In Three Gorges area,the No.3 geologic hazard prevention involves 44 engineerings about reservoir bank.And the bank slump prediction is the very important basis of reservoir bank regulation design.This paper adopts Kachugin method to do bank slump prediction about Tanjiacao gully segment in north reservoir bank of Xiangxi ferry on the basis of systematic analyzing its geological engineering condition.According to the predictive result,the authors put for ward the engineering harnessing meature of Tanjiacao gully segment which includes overall adopting two-stage supporting and retaining structure,setting up antisliding pile respectively at the toe of slope and lower and lower slope segment in the place of southside Zixing road.

Three Gorges engineering;geological hazard;bank slump prediction;harnessing meature

TV697.3+3

A

1671-1211(2010)01-0066-02

2009-04-07;改回日期:2009-04-27

聂文波(1977-),男,工程师,硕士,岩土工程专业,从事岩土工程勘察设计工作。E-mail:niewenbo@csepdi.com