黑峪河地基土的物理力学性质及岸坎堤基渗透变形分析

刘 丹

（辽宁中泽设计服务有限公司，辽宁 抚顺 113000）

1 概述

黑峪河为海城河右岸一级支流、 太子河二级支流，发源于辽宁省海城、岫岩交界处的老黄岗岭，流经接文镇三家堡村、大桃沟、山咀子、花红峪、夺獐峪、对子峪，于海城市析木镇析木村汇入海城河。 黑峪河河流全长为26km，流域面积为195km2，河流平均落差为0.873%。 本次治理海城市黑峪河干流段河心长度为16.46km，支流东大岭河段长0.71km，共长17.17km。

2 勘察方法

勘察施工共投入DPP-100型汽车钻机3台。 勘察手段以钻探为主，采用冲击跟管钻进。原状土使用薄壁敞开式取土器取样， 通过取样后进行重型动力触探试验及标准贯入试验及， 并对圆砾和卵石层进行渗透试验。 土工试验设备使用全自动固结仪、 剪切仪、光电液塑限仪、干燥箱、电子天平和四联剪切仪。试验项目分为原位测试和室内试验。 室内试验包括物理力学性质等常规试验。 使用全球定位系统进行测绘，坐标采用北京54坐标系统，高程为黄海基面，勘察工作量如表1。

表1 勘察工作量

3 工程地质条件述评

3.1 场地地形地貌

勘察河堤工程为河漫滩过渡地带， 均为河道现状岸坎，沿河地势相对平坦，整体东高西低，地貌单元为河漫滩地带。

3.2 场地地形及岩性描述

根据钻探条件下， 地面站点的结构相对比较简单，地基土自上而下分别由①粉质黏土、②圆砾石层和③卵石层组成。

①粉质黏土（Q4al）：沿河岸分布，棕黄色，湿，塑，部分柔软，中等可压缩性，含有少量棕色锰铁结节及灰白色斑块，略带光泽，干强度中等，无振动反应，标准贯入击数N范围为5.0～12.0击，平均为8.5击，层厚1.2～2.6m。层底深度1.2～2.6m，层底标高82.20～168.52m。

②圆砾（Q4al+pl）：沿着河岸分布，黄棕色的，灰白色，湿润～饱和。松散至稍密，稍密为主，多呈亚圆形，其岩性由石英岩和花岗岩等碎屑组成，磨圆度好，一般粒径为20～40mm，占总重量的21.43%～34.88%。 填砂约占总重量的21.87%～38.75%，重型动力触探击数在2.1～12.4击范围内， 平均为6.4击， 变形模量E0为18MPa，内摩擦角标准值为30°。 层厚1.3～5.4m。 层底深度2.4～7.6m，层底标高76.10～165.33m。

③卵石（Q4al+pl）：均布于河堤沿线，浅棕色，灰白色，潮湿～饱和，中密至稍密密实度以中密为主，岩性由石英岩和花岗岩等碎屑组成，磨圆度好，一般粒径20～60mm，个别最大可达120mm，填砂约占总重量的50%～65%， 重型动力触探击数在5.7～21.3击范围内，平均为11.9击，变形模量E0为30MPa，内摩擦角标准值为35°，控制层厚7.3～12.7m。 层顶深度2.4～7.6m，层顶标高76.10～165.33m。

3.3 场地地下水水文地质条件

在调查中发现，每个钻孔中均有地下水，其排泄方式为补给河流两岸的地下水，并向下流排放，类型为潜水型［1］，产于砾石层中，调查期间，其稳定水位埋 深 在0.1 ～0.4m 之 间， 稳 定 水 位 标 高 为80.70 ～167.50m。 其类型为HCO3-Na·Ca为型，pH在7.8～8.14范围之间，矿化度0.75～0.84g/L。 水化学类型为HCO3-Na·Ca为型，pH为7.01～7.9范围之间， 矿化度0.338～0.528g/L。

3.4 地基土的物理力学性质分析与评价

粉质黏土层标准贯入试验统计如表2。重型动力触探试验统计如表3。

表2 粉质黏土层标准贯入试验统计

表3 重型动力触探试验统计

试验统计结果表明：粉质黏土层为中压缩性。可塑状态。通过重型动力触探试验可知砂砾、卵石的离散性较小，圆砾修正击中次数一般在2.1～12.4击范围内/10cm，平均值为6.4击，判断密度的程度是松到略密，在卵石层试验中，一般在5.7～21.3击范围内/10cm之间，平均为11.9击，密实度被确定为中等至密实，以中密为主。

3.5 场地不良地质现象及岸坡稳定性

地貌单元为漫滩，地势相对平坦，除分布于河流两岸的粉质黏土外， 主要由稍密至中密状态的圆砾和卵石层构成，现场工程地质条件相对较好，没有不良地质现象，如滑坡、坍塌、泥石流等，根据调查，均为河道现状岸坎，岸坎状况总体良好，个别每个剖面都受到地表水侵蚀的影响， 局部有岸坎坡脚冲刷破坏现象，整体来说无不良地质现象。

3.6 各地层渗透性评价

各土层渗透系数统计如表4。

表4 各土层渗透系数统计

续表4

结合野外试验、 室内试验及以住经验得出各层的渗透系数建议值，结果如表5。

表5 各土层渗透系数建议值统计

3.7 岸坎堤基渗透变形分析

勘探揭露，河岸基础土主要由冲积卵石组成，根据卵砾石颗粒分析资料，该土级配不连续，细颗粒含量为26.39%～35.86%，均大于25%，并且依据颗分试验，渗透变形类型判别评价如表6。

表6 渗透变形类型判别评价

粉质黏土层一般具有弱渗透性［2］，其允许水力梯度Jy＞0.5的经验值。 卵砾石层Jy＞0.1～0.2。

考虑分布于河床的砾石层的临界水力坡度为0.36，因此建议允许水力坡度的经验值Jy为0.18。粉质黏土允许水力坡降Jy为0.55。

3.8 地基承载力与变形指标

根据室内岩土试验和现场试验的结果，按照相关设计建筑的经验，其建议值如表7。

表7 地基土各项指标建议值统计

3.9 河堤基持力层选择与稳定性验算参数

如岸坎基土持力层对承载力强度要求高， 此层不宜做基础持力层， 岸坎基土持力层选择除了满足基础的均匀性和强度要求外， 还应考虑岸坎基土冲刷深度［4］，当冲刷深度较小时，河堤基础持力层推荐使用圆砾石［5］。

4 天然建筑材料

土料可以采用就近的原则，就地取材。河道地层岩性为第四系圆形砾石层和卵石层， 含量占55%～70%，由中粗砂充填。 岩性为稍密状态。 本着经济原则，砂砾料可就地取材，也可从河道中筛选出来，开采和运输条件都比较方便。 石料可以从附近的海硕石材场进行取料，运距约3～10km。 土料的各项指标如表8。

表8 土料的各项物理力学指标

5 结语

该区域地貌单元为河漫滩地带， 沿河人类工程活动频繁，地形较平缓，整体来说河道现状岸坎较稳定，岸坎推荐使用②砾石层作为基础持力层，该层具有高强度的特点，低压缩率和均匀性良好，是河道大堤稳定可靠的基础承载层。当冲刷深度较小时，圆形砾石可作为护岸的基础持力层。综合判断，河堤施工现场为Ⅱ类，场地属于中软至中硬场地土。