黄石市大冶湖通江口门段新近堆积软土岸坡稳定性分析

张召松

(长江水利委员会长江岩土工程总公司，武汉 430010)

黄石市大冶湖通江口门段新近堆积软土岸坡稳定性分析

张召松

(长江水利委员会长江岩土工程总公司，武汉 430010)

黄石市大冶湖通江口门段新河道岸坡土体主要为第四系新近堆积软土，沉积物多泥沙混杂，且含淤泥质及腐植质，具高压缩性，软-流塑状，抗剪强度低，各土体间性状差异明显。针对各类土体的组合关系，分为A类岸坡、B类岸坡及C类岸坡等三种岸坡类型，应用地质分析法及程序STAB对岸坡的稳定性进行了评价及计算，为新河道岸坡治理措施的选取提供依据。

新河道岸坡；新近堆积； 抗冲性能；STAB程序

0 引 言

大冶湖位于长江中游南岸，南靠阳新，北依大冶，承雨面积1 106 km2，水面135 258亩，每年5～9月为汛期。1954年最高水位25.4m，1963年最低水位11.3m，平均水位16m，蓄水量0.5～2亿m3。

大冶湖通江口门段河道长约3 900m，现状坡比一般为1∶2～1∶2.5，河道左岸分别为黄石长江干堤鼎丰堤段，右岸为阳新长江干堤四顾堤、海口堤段，与长江韦源口河段牯牛洲右汊相通，河道两端窄，中间宽，呈葫芦形，河道呈弯曲的“几”字形。由于河道弯曲，流程长，导致大冶湖排水时闸(泵站)前壅水较高，影响防洪排涝；同时河道弯曲程度大，弯顶段受冲，对海口堤防洪安全构成威胁，也导致航道拐弯半径小，低水位时船舶通行不畅，故决定对其进行裁弯取直。新开挖河道起点位于阳新长江干堤四顾堤桩号29+470处，终点位于阳新长江干堤海口堤段桩号26+363处。开挖新河道全长965m，河道开挖坡比1∶3(见图1)。裁弯后的新河道是大冶湖洪水排泄入江的通道，同时也是大冶湖航道的一部分，因此新河道一方面要满足大冶湖排洪的需要，另一方面需要满足航道的相关标准。

1 地质概况

工程区南西为垄岗丘陵或剥蚀残丘区，北东为长江一级阶地，整体属于岭谷相间的地貌特征。大冶湖自四顾闸出口后，在工程区范围内流向总体近E，流程约1.6km后,急弯转流向NW，再经过长约1km的流程后，在棋盘洲村附近呈弧形转向NE流出，形成一个大的平面形态呈“U”河湾。区内渊塘密布，四周为长江干堤，工程所处大地构造单元为扬子准地台下扬子台坪滁巢台褶带之鄂东褶皱束。区域构造基本稳定。工程区地震峰值加速度小于0.05g,相应地震基本烈度为6度。

图1 新河道工程布置示意图

工程区内土层按其透水性可划分为相对透水层和相对隔水层两种。根据区内地下水赋存特征和埋藏条件，地下水主要为孔隙承压水。地下水主要靠大气降水和河湖水等地表水体的补给。地下水运移随季节变化明显。

区内主要出露的地层上更新统冲湖积层(alQ3)硬塑状粉质黏土及全新统冲积层(alQ42)新近堆积软～流塑状淤泥质粉质黏土或淤泥质粉质黏土夹泥沙薄层，下部为泥质粉细砂、砾砂组成。

新挖河道边坡存在的软～流塑状土与硬塑状土的不利结构组合面、具易冲刷的淤泥质粉质黏土层及泥质粉细砂地层，均可能引起岸坡稳定问题。

2 河道岸坡稳定性分析

2.1 河道岸坡现状

据野外调查，原河道岸坡分布有多处崩岸及滑坡，主要分布于河流凹岸，岸坡受河水冲蚀作用，使河岸坡表体失稳所致。岸坡土体均为全新统新近冲湖积层(Q42)淤泥质粉质黏土，上部土体在自重作用下失稳，向河谷方向塌滑，规模较大的岸分布有3处，其分布特征(见表1)。

表1 大冶湖通江口门段滑坡分布规模及特征一览表

2.2 新开河道岸坡稳定性分析

影响河道岸坡稳定的因素可分为内因和外因，内因包括岸坡坡度、形态、地层结构、岩性等，外因包括汛期水位的变幅和持续时间、水深度、水流作用、风力、波浪作用。岸坡破坏是上述各种因素综合作用的结果。

大冶湖通江口门段新开河道岸坡可分为3类：A类：上部新近堆积黏性土,下部老黏土；B类：均为新近堆积黏性土；C类：上部新近堆积黏性土,下部为砂性土。

2.2.1 A类岸坡

上部为新近沉积的淤泥质粉质黏土，下部为老黏土。两层土的物理力学性质和渗透性存在明显差异，岸坡的稳定性主要受控制于新、老黏土接触带。当新老黏土接触带倾向河道并在岸坡出露时，在工作上部淤泥质黏土重力作用下发生滑动，如图2所示。

图2 A类岸坡滑动模式示意图

2.2.2 B类岸坡

B类河道岸坡主要为新近沉积的淤泥质土，该类土体抗冲性能差，新河道在汛期高水位运行情况下，由于裁弯段河道长度缩短，河道断面变得更为规整，水流流速比原河道明显增大，加剧了对新河道岸坡的冲刷。岸坡在水位线附近不断遭受淘刷和侧蚀，易掏空坡体，致使岸坡失稳。如图3所示。此外，该类土体承载力较低，施工期上部工作面荷载，亦容易引起岸坡变形破坏。

图3 B类岸坡滑动模式示意图

2.2.3 C类岸坡

C类河道岸坡坡体大部或坡脚为泥质粉细砂层，水位冲刷掏蚀坡脚，形成土腔或凹槽及反坡，上部土体迅速向下崩落或坍塌，最终堆积于坡脚部位，变形以竖向位移为主。稳定性较差，影响河道运行安全，甚至危及河堤堤身稳定。如图4所示。此外，由于岸坡土体为双层结构，上部相对隔水层较薄，一般2～4m，下部为泥质粉细砂，渗透性强，汛期江水通过泥质粉细砂层向堤内渗透顶穿表层粉质黏土而产生渗透变形。

图4 C类岸坡滑动模式示意图

2.3 新开河道岸坡稳定计算

采用水利水电规划总院批准使用的土质边坡稳定分析程序STAB进行电算。土体物理力学指标(见表2)施工无水期采用快剪，汛期采用固快。

计算成果表明，按拟定的工程边坡开挖方案，在施工无水期和汛期两种工况下，三种类型岸坡在汛期稳定安全系数均小于规范规定值，均存在岸坡稳定问题； A类岸坡在施工无水期存在岸坡稳定问题。

表2 土层物理力学指标采用值表

表3 抗滑稳定计算成果表

3 河道岸坡评价及处理措施

A类岸坡：岸坡主要沿上部Q4/Q3分界结构面产生滑移，主要受结构面的倾角、地下水位、软弱带厚度及上部工作荷载等因素的影响，计算成果表明：其无水施工期及运行洪水期均存在岸坡稳定问题。因而对该类岸坡处理措施建议采用抗滑桩，并注意减少上部工作荷载对岸坡稳定的影响。

B类岸坡：岸坡土体具软～流塑状，承载力低，计算表明：无水施工期其安全系数比规范值略大，洪水期安全系数略小于规范值。岸坡稳定主要受河道水流浪冲的影响，因而对该类岸坡处理措施建议采用浆砌块石防护，并需注意减少上部工作荷载对岸坡稳定的影响。

C类岸坡：岸坡土体存在渗透性强，抗冲性能差的泥质粉细砂，计算表明：无水施工期岸坡不存在稳定问题，洪水期安全系数小于规范值。岸坡稳定受地下水及河道水流冲刷影响明显，因而对该类型岸坡处理难度相对较大，必需将砂层地下水流彻底切断，再采用浆砌块石防护处理措施。

4 结 论

随着国家对中小河流综合治理力度加大，新近堆积软土岸坡给工程造成的影响案例大大增加，本文通过对黄石市大冶湖通江口门段新开挖河道新近堆积软土岸坡破坏形式的分析，通过程序STAB计算，得出结论如下：新近堆积土与下伏老粘土易沿软、硬接触带产生岸坡破坏；新近堆积软土岸坡受汛期水位影响，主要在受河道水流冲刷影响，易致岸坡失稳；砂性土坡脚岸坡受地下水及河道水流冲刷影响，易形成岸坡变形破坏。采取行之有效的岸坡防护或处理措施，可确保工程建设期间及运行期安全。

[1] 堤防工程地质勘察规程(SL/T 188-2005).

[2] 张召松，等.黄石市大冶湖通江口门段河道综合治理工程地质勘察报告(初步设计阶段)[R].武汉：长江勘测规划设计研究有限责任公司，2012.

Analysis of Newly-deposited Soft Soil Slope of Tongjiangkou Section of Daye Lake in Huangshi Stability

ZHANG Zhao-song

(Changjiang Water Resources Commission, Wuhan 430010, China)

The soil of the new river's slope of Tongjiangkou section of Daye Lake in Huangshi city is quaternary newly-deposited soft soil. Its sediment was mixed with silt and humus, with high compressibility, fluidity and plasticity, low alkali resistance and obvious character differences. According to the combinational style of various kinds of soil, the slope is classifiecl into type A, type B and type C. The stability of different slopes is evaluated and calculated by using geological analysis method and STAB program, which provides basis for the selection of treatment measures for the new river’s slope.

new river; slope; newly-deposited soil; anti-scouring ability; STAB program

2017-02-24

张召松 (1972-)，湖北阳新人，工程师，大学，研究方向：工程地质与水文地质。

TV223

A

1673-0496(2017)02-0011-03

10.14079/j.cnki.cn42-1745/tv.2017.02.004