罗布泊钾盐扩能改造供水项目区工程地质条件分析

侯谦儒，王 庆

(新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830091)

1 研究区工程地质条件

1.1 地形地貌

罗布泊钾盐年产120万 t钾肥扩能改造供水项目位于位于新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州若羌县境内，距若羌县城约80 km，东距最近的米兰镇(农十二师36团)14 km, 从大的地貌特征上可分为南北两个地貌单元，以米兰河出山口为界，以北为山前冲积倾斜平原，以南为中、低山区。总体地势是西南高东北低，山谷段河谷成U型，河流出山后，为广阔的冲洪积倾斜平原。

1.2 地层

通过研究区勘探孔揭露，该区地基土在竖向上分层如下：

(1)中粗砂：主要分布于3+450 m～10+800 m段地表，该段小型洪水冲沟内覆盖厚度相对较大，由风积形成，多以透镜体为主。该层厚度0.5～1.6 m不等，灰黄色-灰色，结构松散干燥，矿物成分以石英、长石、云母为主。

(2)圆砾：在输水管道沿线12+366.6 m～26+102.7 m段钻孔均及部分探井均有揭露，未揭穿，揭露圆砾层厚度约0.86～13 m，由北至南圆砾层厚度逐渐变小，至BK19+000段，地表覆盖地层为圆砾层。灰黄色-青灰色，中密-密实，稍湿，圆砾母岩成分为砂岩、石英岩、灰岩，磨圆度较好、多呈次圆状、圆棱状，骨架颗粒间由细砂、粉土等充填。

(3)卵石：主要分布于管线8+250 m-17+666.6 m段探井及钻孔内均有揭露，部分探井有揭穿，该层揭穿厚度0.86～7.48 m不等。灰黄色-青灰色、青灰色，卵石母岩成分为砂岩、石英岩、灰岩，磨圆度较好、多呈次圆状、圆棱状，骨架颗粒间由细砂、砾石、粉土等充填。

(4)漂石：在管线0+625 m-7+525 m段钻孔及部分探井均有揭露，部分地段未揭穿，揭露漂石层厚度2.52～8.28 m，由北至南漂石层厚度逐渐变大。灰黄色-青灰色，结构密实，稍湿，圆砾母岩成分为砂岩、石英岩、灰岩，磨圆度较好、多呈次圆状、圆棱状，骨架颗粒间由细砂、卵石、砾石、粉土等充填。

(5)碎石：分布于0+000 m-3+450 m米兰河出山谷地段，该层厚度7.36～8.43 m。颜色以青灰色为主、磨圆度较差、多呈次棱角状，颗粒级配良好，颗粒间粗砂、角砾充填。

(6)角砾：分布于输水管道0+750 m-5+450 m段上部及部分洪水冲沟内零星分布，该层厚度0.80～10.00 m。灰黄色-青灰色、青灰色，角砾母岩成分为砂岩、石英岩、灰岩，磨圆度较差、多呈次棱角状，中密，稍湿，骨架颗粒间由细砂、粉土等充填。

2 水文地质条件

研究区位于米兰河出山口及下游冲、洪积倾斜平原，场地内地下水类型为第四系松散岩类孔隙水，地下水主要接受大气降水、暴雨洪流、冰雪融水入渗补给，排泄方式主要为向下游侧向径流、米西水源地地段以人工开采排泄。地下水(钻孔ZK1)水化学类型为SO4· Cl-Na· Ca·Mg型水，pH值为7.67，溶解性总固体为769.8 mg/L。阳离子总量为244.8 mg/L，其中K+为11.9 mg/L，Na+为121.7 mg/L，Ca2+为72.1 mg/L，Mg2+为38.9 mg/L。阴离子总量为476.2 mg/L，其中Cl-为158.1 mg/L，SO42-为274.7 mg/L，HCO3-为146.4 mg/L。

3 研究区地下水及地基土腐蚀性评价

3.1 地下水的腐蚀性评价

研究区米兰河河水对混凝土结构具微腐蚀，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀。在勘察范围内，米兰河山谷靠近河谷段揭露的地下水对混凝土结构具微腐蚀，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀。建议输水管道设计与施工时，应按《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB50046-2008)的规定采取防护措施。

3.2 地基土腐蚀性评价

通过室内试验结果表明，研究区地基土的腐蚀性差异不大，但因水位埋深变化和地貌单元不同等因素影响在垂向上略有不同。大致可分三段评价：

1)K0+000-K3+675m场地地基土9.0 m以内土层对混凝土有中—强腐蚀性，9.0 m以下为弱—微腐蚀性；对混凝土中钢筋有中腐蚀性；土层对钢结构有中腐蚀性。

2)K3+675- K14+616.5m场地地基土1.0 m以内土层对混凝土有中—强腐蚀性，1.0 m以下为弱—微腐蚀性；对混凝土中钢筋有中腐蚀性；3 m以上土层对钢结构有中腐蚀性，3 m以下土层对钢结构有微腐蚀性。

3)K14+616.5- K26+102.7m场地地基土2.0 m以内土层对混凝土有中—强腐蚀性，2.0 m以下土层为弱—微腐蚀性；对混凝土中钢筋有中腐蚀性；-2.0 m以下土层对钢结构微腐蚀性。

4 项目区地基土溶陷性评价

研究区场地为盐渍土场地，按规范要求需进行深陷性判定，本次勘察主要通过浸水载荷试验判定场地地基土的溶陷性，结合拟建建筑的基础埋深情况在场区内共布设了2组浸水载荷试验(-2 m和-4 m)。各试验点的成果如下：

K25+517m试验点：ZH-1 附加沉降为1.81 mm，累计沉降量为2.52 mm，湿陷系数δs为0.003 2；

K14+641.5 m试验点：ZH-3附加沉降量为3.02 mm，累计沉降量为4.61 mm，湿陷系数δs为0.005 4。

试验完成后挖开表明，浸水点渗透深度均大于1.2 m。

溶陷系数的计算公式如下：

δ=ΔS/h

式中：ΔS为盐渍土层浸水后的溶陷量(cm)；h为承压板下盐渍土的浸湿深度(cm)；

地基溶陷量的计算和溶陷等级的确定计算公式如下：

式中：δsi为第i层土的溶陷系数；hi为第i层土的厚度(cm)；

将2组浸水载荷试验数据按上述公式进行计算后，按《工程地质手册(第四版)》相关盐渍土溶陷性的判定标准，本场地地基土在拟建建筑基底以下为非溶陷性土。

5 稳定性及适宜性评价

5.1 场地均匀性评价

研究区地基土总体以砂卵砾石地层为主，岩性从上到下分别为：漂石、角砾、碎石、卵石、圆砾和砾砂，局部地段分布有薄层粗砂透镜体。在水平上，从南向北，由山前河谷至冲洪积砾质平原扇缘区，第四纪沉积物由粗变细，地层分布相对较为稳定，据此判定，场地地基土为均匀性地基土。

5.2 场地类别及场地土类型

研究区地层的动剪切模量介于27～1 204 MPa，动弹性模量介于73～3 199 MPa，等效剪切波速为284～326 m/s，动泊松比(νd)0.305～0.386 vd。依据场地地层视电阻率测试成果分析，整个测区由南至北，第四系岩性的变化较小，岩层分布相对稳定，由地层变化产生的地电异常相对较小。

设计地震分组为第二组，Ⅱ类场地设计特征周期为0.40 s。按《建筑抗震设计规范》表4.1.6，土层剪切波速范围为250～500 m/s， 依据本次孔内波速测试和并结合若羌当地地区经验综合判定：场地覆盖层厚度大于50 m，场地类别为Ⅱ类，场地土类型为中硬土。

5.3 场地适宜性评价

据场区探坑、钻孔揭露的地层情况、钻孔重型圆锥动力触探试验及室内试验资料，可综合判定场区为中硬场地，场地类别为Ⅱ类。

由区域地质概况和《中国地震动参数区划图》(GB18306—2001)可知：0+000～3+386.2 m位于地震基本烈度Ⅶ度区，地震动峰值加速度为0.1g；3+386.2 m～26+021 m位于地震基本烈度Ⅵ度区，地震动峰值加速度为0.05 g。

根据区域地质资料及现场勘察，管线基础均在地下水位以上，管线地基土为碎石土和砂卵砾石，不存在饱和粉土和砂土，根据《建筑抗震设计规范》GB50011—2001有关规定判定，上述场地不存在地震液化。综合评价场地为一般性的天然地基场地，较适宜工程建设。

6 结语

研究区地层岩性以砂卵砾石为主，据重型动弹资料、载荷试验结合当地经验确定地基土承载力特征值：漂石地基承载力特征值[fak]=500 kPa，碎石地基承载力特征值[fak]=400 kPa，卵石地基承载力特征值[fak]=400 kPa，卵石地基承载力特征值[fak]=400 kPa，圆砾地基承载力特征值[fak]=400 kPa。据拟建场地的工程地质条件分析，本场地属稳定场地，区内地基建议选择天然地基，基础形式建议采用砂垫层基础。

(1)米兰河出山口冲洪积平原区场地地层主要由卵石、圆砾、砾砂、碎石、角砾组成，地层厚度变化小。

(2)研究区覆盖层厚度>50 m，等效剪切波速284～326 m/s，场地土类型为中硬土，场地类别为Ⅱ类，场区内地势相对平坦开阔，通过地层揭露判定为抗震有利地段，适宜作为建设用地。

(3)研究区地基土为均匀性地基土，场区内不存在墓穴、洞体等隐伏的不良地质灾害体。

(4)场地大部分地段地基土对混凝土有强腐蚀作用，对混凝土中的钢筋有中等腐蚀作用，对钢结构有中腐蚀作用。场地内地基土为强—中盐渍土，盐渍土类型为亚硫酸—硫酸盐渍土，但地基土不具有盐胀性、溶陷性。

(5)研究区属稳定场地，地基可选择天然地基，基础形式可采用砂垫层基础。

[1]工程地质手册(第四版).建筑书店.2007.4.

[2]岩土工程勘察设计手册.中国建筑工业出版社.2003.7.

[3]岩土工程勘察规范(2009年版)GB50021-2001.中国建筑工业出版社.2009.

[4]侯谦儒，敬广秀，张天义，等. 国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司120万吨/年钾肥项目扩能改造工程外部供水扩建主项工程输水管道1号线岩土工程详细勘察报告. 新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一水文工程地质大队.2014.