单县引黄灌区工程地质条件评价

刘 艳

(单县水务局，山东 单县 274300)

单县地处山东省西南部，苏、鲁、豫、皖四省交界处。单县系黄河冲积平原，属华北平原新沉降盆地的一部分,地势西南高东北低。因历史上受黄河漫滩、沉积、决口、改道、泛滥的影响，形成了故道高滩地、背河槽状洼地、决口扇形地、浅平洼地、缓平坡地五种地貌类型。单县境内所涉及引黄灌区主要为闫潭灌区和谢寨灌区2处，其中闫潭灌区位于单县南部，谢寨灌区位于单县北部，共259个行政村，约62.84万人口。

1 引黄灌区地质概况

闫潭引黄灌区在地质构造上属于华北地台的一部分，位于华北平原的南部，为鲁西南黄泛冲洪积平原。区内地表土层主要为第四系晚中新世黄河冲积形成的壤土和砂壤土，局部地段夹粉细砂和粘土。灌区抗震设防烈度为Ⅶ度，工程区设计基本地震加速度值为0.10～0.20 g，该场地的基本地震烈度为Ⅶ度；聊考断裂从该灌区中部穿过，呈近南北走向，为地震多发区域，其发生地震主要由聊考大断裂控制。本工程工程环境类别为Ⅱ类环境。

谢寨引黄灌区属黄河冲洪积形成的华北平原地貌。位于华北平原的南部，为鲁西南黄泛冲洪积平原。地形起伏较小，自然比降 1/5 000～1/6 000，地面最大高程 62.0 m、最小为 40.0 m，地表相对高差为 13.10 m，地势呈西北高东南低。灌区在地质构造上属于华北地台的一部分，位于华北平原的南部，为鲁西南黄泛冲洪积平原。区内地表土层主要为第四系晚中新世黄河冲积形成的粘土、壤土和砂壤土，局部地段夹粉细沙。灌区抗震设防烈度为Ⅶ度，设计基本地震加速度值为 0.15 g，该场地的基本地震烈度为Ⅶ度；聊考断裂从该灌区中部穿过，呈近南北走向，为地震多发区域，其发生地震主要由聊考大断裂控制。

本区地质构造均被第四系松散层所覆盖，大地构造单元属中朝准地台鲁西坳陷区。聊考断裂带是地震构造分区的边界断裂，是该区构造地震控制性断裂。该区地震活动特征在空间上主要分布在北东向的聊考断裂带附近；在时间分布上，具有群聚性活动特征。根据《中国地震动参数区划图》GB18306-2001，灌区内地震动峰值加速度为 0.15 g，设计地震分组为第一组，地震动反应谱特征周期为0.45 s。

2 引黄灌区工程地质条件

2.1 地基土的分布及其物理力学性质

1层填筑土：黄褐色，土质不均匀，以轻粉质壤土为主，含云母、少量植物根系，夹粉质粘土薄层，中密。场区普遍分布，厚度：4.30～5.20 m，平均4.75 m；层底标高：58.08～58.43 m，平均58.26 m；层底埋深：4.30～5.20 m，平均4.75 m。填土主要来源于附近表层土，堆积方式为人工填筑，填土填筑时间10 a以上。

2层粉质砂壤土：灰黄色，土质均匀，含云母、氧化铁斑，层理不明显，摇振反应迅速，无光泽反映，干强度低，韧性低，中密，湿。场区普遍分布，厚度：1.80～2.30 m，平均2.05 m；层底标高：56.13～56.28 m，平均56.21 m；层底埋深：6.60～7.00 m，平均6.80 m。

3层粉质壤土：灰黄色，土质较均匀，摇振无反应，夹少量粉质粘土和砂壤土薄层，干强度中等，韧性中等，软塑-可塑。场区普遍分布，厚度：8.00～8.50 m，平均8.25 m；层底标高：46.53～47.58 m，平均47.06 m；层底埋深：15.70～16.20 m，平均15.95 m。

3夹层粉质砂壤土：灰黄色，土质较均匀，含云母，层理不明显，摇振反应迅速，无光泽反映，干强度低，韧性低，中密，湿。场区普遍分布，厚度：0.70～1.10 m，平均0.90 m，层底标高：50.63～51.08 m，平均50.86 m；层底埋深：12.10～12.20 m，平均12.15 m。

4层粉质砂壤土：灰黄色，土质较均匀，含云母，层理不明显，摇振反应迅速，无光泽反映，干强度低，韧性低，夹粉质粘土薄层，中密，湿。场区普遍分布，厚度：2.60～3.00 m，平均2.80 m；层底标高：43.53～44.98 m，平均44.26 m；层底埋深：18.30～19.20 m，平均18.75 m。

5层粉质壤土：黄褐色，土质较均匀，摇振无反应，夹少量粉质粘土，干强度中等，韧性中等，可塑。场区普遍分布，厚度：3.60～5.60 m，平均4.60 m；层底标高：38.48～39.03 m，平均38.76 m；层底埋深：23.70～24.80 m，平均24.25 m。

5夹层粉质砂壤土：灰黄色，土质较均匀，含云母，层理不明显，摇振反应迅速，无光泽反映，干强度低，韧性低，中密，湿。场区普遍分布，厚度：0.90～0.90 m，平均0.90 m；层底标高：40.78～40.93 m，平均40.86 m；层底埋深：21.80～22.50 m，平均22.15 m。

6层粉质砂壤土：灰黄色，土质较均匀，含云母，层理不明显，摇振反应迅速，无光泽反映，干强度低，韧性低，夹粉质粘土薄层，中密-密实，湿。场区普遍分布，厚度:4.10～4.20 m，平均4.15 m；层底标高：33.68～34.23 m，平均33.96 m；层底埋深：28.50～29.60 m，平均29.05 m。

6夹层粉质壤土：黄褐色，土质较均匀，摇振无反应，夹少量粉质粘土薄层，干强度中等，韧性中等，可塑。场区普遍分布，厚度：0.60～0.70 m，平均0.65 m；层底标高：36.38～36.63 m，平均36.51 m；层底埋深：26.10～26.90 m，平均26.50 m。

7层粉质粘土：褐灰色，土质较均匀，摇振无反应，夹少量粉质砂壤土，干强度中等，韧性中等，可塑-硬塑。该层在勘察深度37.00 m范围内未穿透。

2.2 物理力学性质指标及承载力

2.2.1 地基土的物理力学性质指标

表1 土的物理性质指标建议值

2.2.2 地基土的承载力

依据有关规范，结合野外钻探、原位测试、室内试验及地区经验，建议各土层地基基本容许承载力〔fao〕、钻孔灌注桩桩侧土摩阻力标准值qik、桩端阻力标准值qpk、水泥土搅拌桩侧阻力特征值qik、桩端土阻力特征值qp见表2。

表2 地基承载力及桩阻力统计表

3 引黄灌区工程地质条件评价

3.1 渗透性评价

地层的渗透性按《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)确定。

3.1.1 渗透变形类型判别

1层填筑土、2层粉质砂壤土、3层粉质壤土均为细粒土，土的渗透变形类型为流土。

3.1.2 临界水力比降的确定

地基视为单层土体均质结构，根据《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)附录G规定，其临界水力比降按下式计算：

Jcr=(Gs-1)(1-n)

式中：Jcr为临界水力比降；G为土颗粒比重；n为土的天然孔隙率

表3 地基土临界水力比降计算表

3.2 地下水及其腐蚀性评价

3.2.1 水文地质条件

勘区地下水属潜水型，地下水补给主要为引水渠侧向补给和大气降水补给，排泄主要为蒸发排泄。地下水与渠道径流在不同的时期互有补给，雨季，渠内水位升高，渠水补给地下水，地下水位升高。枯水期，渠内水位下降，地下水补给渠水，地下水位降低。

勘察期间从施工钻孔中测得终孔稳定地下水位埋深为3.20～3.64 m，平均3.42 m。相应水位标高为59.53～59.64 m，平均59.59 m。据区域水文地质资料，场地地下水年水位变化幅度为2.00 m左右，近年最高水位埋深约0.50 m。

3.2.2 腐蚀性评价

本次勘察取地下水试样2组，地表水2组。分析结果如下：地下水和地表水对混凝土具有无腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。

3.2.3 地下水位以上土的腐蚀性评价

按环境类型对混凝土结构具微腐蚀性；按地层渗透性对混凝土结构具微腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。综合评价，场地地下水位以上土对混凝土结构具微腐蚀性。对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

综合评价：地下水和地表水对混凝土无腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。场地地下水位以上土对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

4 结语

(1)勘察区地势相对较平坦，地貌单元属于第四纪黄河冲积平原。勘区内土的类型为中软场地土，场地类别为Ⅲ类，属建筑抗震不利地段。本地区Ⅲ类场地地震动加速度值为0.15 g，相应地震基本烈度为7度。

(2)通过标准贯入锤击数法判定，本场地15.0 m深度范围1层、2层和4层为液化土。该场地地下水属第四系孔隙潜水，地下水补给主要为渠道侧向补给和大气降水补给，排泄主要为蒸发排泄和向渠道渗流方式排泄。场区多为粉质壤土、粉质砂壤土、粉质粘土等。自然地坪条件下最高水位埋深为0.50 m，近3～5 a最高水位埋深为0.50 m，年地下水位最大变化幅度2.00 m。

(3)地下水和地表水对混凝土无腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。场地地下水位以上土对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。地层的渗透性评价1层填筑土为弱透水性土层，2层粉质砂壤土为中等透水性土层，3层粉质壤土为弱透水性土层，3层粉质壤土地层相对较连续，可作为相对隔水层。1层填筑土、2层粉质砂壤土、3层粉质壤土均为细粒土，土的渗透变形类型为流土。