竹坑水库抗旱应急引水工程的地质评价

李丽萍

(江西省赣州市宁都县水利局,江西 宁都 342800)

0 引言

水利部高度重视抗旱工作,多次通知部署相关省份以“时时放心不下”的责任感,坚决打赢抗旱保供水这场硬仗。充分挖掘现有水利工程设施调蓄能力和供水潜力,结合相关引调水工程,及时优化调整灌溉供水用水方案。

干旱灾害是宁都县主要自然灾害之一,受水气补充条件和地理位置、地形等条件的影响,宁都县境内降水具有时空分布不均等特点,7月—9月天气炎热、蒸发量大,又用水高峰,降水量很少,只占全年的20%,而同期蒸发量都大于降雨量,该时期若影响台风偏少,则可能发生伏秋连旱,而此时期正是需水高峰期。宁都县又是农业大县,优化水资源配置,将水资源合理化、最大化利用有利于解决宁都县居民生活抗旱应急用水,提高抗旱减灾能力,促进经济社会发展和社会和谐稳定,实施竹坑水库抗旱应急引水工程建设是非常必要和十分迫切的。鉴于此,文章通过分析和评价竹坑水库抗旱应急引水工程的工程地质条件,得出结论和建议,为建设竹坑水库抗旱应急引水工程提供依据和前期准备,以这个典型抗旱应急引水工程为例,以点带面,从而筑牢抗旱应急壁垒,打赢抗旱保供水仗[1-2]。

1 工程区域地质概况

1.1 地形地貌及物理地质现象

工程输水管线沿途地貌主要为丘陵岗地地貌,次为山间河流冲积地貌,地势起伏不平,沿溪流两岸分布较多山坑农田。区域内西北部植被发育,为松树林,东南部丘陵地带植被不太发育,区内未见大的崩塌及滑坡等不良物理地质现象,仅见丘陵地带具水土流失现象。区域内岸坡基本稳定。

1.2 地层岩性

据地表调查,管线区域出露地层为加里东晚期似斑状中粗粒黑云母花岗岩、第四系残坡积层和第四系坡洪积层,分述如下:

1)中粗料花岗岩(Y3b3):分布于坝址区,岩性为灰白色—浅肉红色中粗粒花岗岩,中粗粒结构,块状—小块状构造,矿物成分以石英、长石为主,黑云母、白云母次之。新鲜岩石坚硬而脆。

1.3 地质构造与地震

工程区处于华南褶皱系,赣中南褶隆区,武夷隆起带,武夷山隆断束地质构造单元中,区内多为第四系松散层所覆盖,局部为基岩出露,未见较大的区域性大断裂通过,地质构造较简单,区域构造较稳定。

据GB 18306—2001中国地震动参数区划图的界定,工程区地震动峰值加速度等于0.05g,相应的地震基本烈度等于6度。按有关规程规范可不考虑抗震设防[3]。

1.4 水文地质条件

地下水主要有基岩裂隙潜水和第四系堆积层中的孔隙潜水两种类型,前者埋藏于基岩裂隙中,含透水性微弱,水量贫乏,受大气降水和上部孔隙潜水补给,排泄于河床。孔隙潜水分布于第四系砂及圆砾层中,洪水期具微承压性质,地下水埋深一般为2 m～6 m,地下水动态与水文气象、地形条件极为密切,枯水期地下水补给河水,丰水期河水侧向补给地下水,本次勘探期间,地下水稳定水位高程一般为197 m～206 m,地下水位高程与河水位高程相联系。

2 工程区域地质条件分析及评价

竹坑水库抗旱应急引水工程输水管道以竹坑水库灌溉备用取水隧洞口处为起点,沿进竹坑水库公路左侧布置,经过五里亭、曾比岭、上背村、外环路、蛇坑底、庙背、迳口等,管道直接接入宁都第二水厂取水池,输水管总长约5.4 km,管道采用球墨铸铁管(φ400)。管道采用明挖浅埋敷设。

2.1 地质概况

管线大部分经过丘陵岗地地貌,局部经过第四系冲积地貌,上部土层为人工填土以及第四系人工堆积层和第四系全新统冲积层,下部基岩为全—强风化花岗岩,局部基岩出露。人工填土层主要以路基填土为主,局部为建筑物地基填土,结构稍密状为主,承载力较低,性状较差,厚约0.50 m～3 m;第四系残积土层以硬塑状为主,承载力较低,厚约0.50 m～2.5 m;全风化基岩承载力一般,厚度较薄,约0.50 m～1 m;强风化基岩承载力较高,基岩面起伏变化较大。基岩出露段,表层呈全—强风化,该段主要石方开挖,开挖后管线埋置在强风化基岩上,为工程区的主要土层,分布较广泛,灰黄色、浅黄色,以可塑状为主,部分呈软塑状,稍湿,刀切面较光滑,韧性中等,性状总体一般,分布厚度一般为1.1 m～4.5 m。③层砂壤土:为工程区的主要土层,灰黄色,稍密状为主,稍湿,局部含粉粒较少接近细砂状,分布厚度一般为0.5 m～3.8 m,承载力较低。大部分有揭露,浅黄、灰黄色,松散状为主,部分为稍密状,以级配良好砂为主,部分为级配不良砂,该层下部含少量砾石,逐渐向圆砾层过渡,厚度为0.5 m～4.8 m。为工程区的主要土层,分布连续,灰黄色、黄色,以稍密状为主,局部呈松散状或中密状,砾卵石含量约为30%～40%,粒径一般以1 cm～3 cm居多,个别大于5 cm,砾石之间主要为中细砂充填,级配较好,以级配良好砾为主,部分为级配不良砾。砾石磨圆度较好,该层厚度一般为0.8 m～6.4 m。下伏基岩,承载力较高,基岩面起伏变化较大[4]。

2.2 土体的物理力学性质

结合野外原位测试数据和本地区有关工程的经验值,综合提出陂址区土体的物理力学和渗透参数见表1。

表1 区域土层物理力学参数建议值表

2.3 岩体的物理力学参数

管线区域出露地层为加里东晚期似斑状中粗粒黑云母花岗岩。根据规范并类比相近工程情况,结合地区经验,提出陂址岩体物理力学指标建议值见表2。

表2 区域岩体物理力学参数建议值表

2.4 工程地质条件评价

根据设计布置,管线沿进竹坑水库公路左侧明挖浅埋敷设,埋置深度2 m～2.5 m左右,管线大部分经过丘陵岗地地貌,局部经过第四系冲积地貌,管线根据不同地貌单元工程地质条件的不同评价如下:

1)丘陵岗地地貌单元。经过丘陵岗地地貌单元的管线段采用明挖浅埋敷设,相应桩号为:K0+200—K0+840,K3+150—K4+200,K5+000—K5+500。上部土层为人填土以及第四系人工堆积层和第四系全新统冲积层,下部基岩为全—强风化花岗岩,局部基岩出露。人工填土层主要以路基填土为主,局部为建筑物地基填土,结构稍密状为主,承载力较低,性状较差,厚约0.50 m～3 m;第四系残积土层以硬塑状为主,承载力较低,厚约0.50 m～2.5 m;全风化基岩承载力一般,厚度较薄,约0.50 m～1 m;强风化基岩承载力较高,基岩面起伏变化较大。

桩号为:K0+000—K0+200,K1+125—K1+750段基岩出露段,表层呈全—强风化,该段主要石方开挖,开挖后管线埋置在强风化基岩上,可满足承载力及变形要求。其他地段则主要为土方开挖,局部上部土层较薄段开挖至设计高程时底部部分为石方开挖,开挖后管线主要埋置于第四系残积土及基岩上,承载力可满足要求,局部路基填土较厚,则开挖后管线位于路基填土上,因管线承载力要求不大,因此路基填土承载力可满足设计要求。

2)第四系冲积地貌。经过第四系冲积地貌单元的管线段采用明挖浅埋敷设,桩号为:K1+125—K3+150,K4+200—K5+000,为工程区的主要土层,分布较广泛,灰黄色、浅黄色,以可塑状为主,部分呈软塑状,稍湿,刀切面较光滑,韧性中等,性状总体一般,分布厚度一般为1.1 m～4.5 m。③层砂壤土:为工程区的主要土层,灰黄色,稍密状为主,稍湿,局部含粉粒较少接近细砂状,分布厚度一般为0.5 m～3.8 m,承载力较低。大部分有揭露,浅黄、灰黄色,松散状为主,部分为稍密状,以级配良好砂为主,部分为级配不良砂,该层下部含少量砾石,逐渐向圆砾层过渡,厚度为0.5 m～4.8 m。为工程区的主要土层,分布连续,灰黄色、黄色,以稍密状为主,局部呈松散状或中密状,砾卵石的质量分数约为30%～40%,粒径一般以1 cm～3 cm居多,个别大于5 cm,砾石之间主要为中细砂充填,级配较好,以级配良好砾为主,部分为级配不良砾。砾石磨圆度较好,该层厚度一般为0.8 m～6.4 m。下伏基岩,承载力较高,基岩面起伏变化较大。

该段主要为土方开挖,路基填土较厚,开挖至设计高程后,管线基本埋置于路基填土上,因管线承载力要求不大,因此路基填土承载力可满足设计要求。根据上述地质条件,建议墩基置于砂砾石层上,可满足墩基承载力以及变形要求。

3 天然建筑材料

根椐设计要求,本工程所需碎石453 m3,块石346 m3,砂1 469 m3。本次勘察天然建筑材料调查按详细调查精度进行。据实地调查,本工程区砂、砂砾石比较丰富,可就近取材开采利用,块石料需购买使用,分述如下。

3.1 砂砾石料场

梅江河砂砾石料场:料场位于梅江河床梅江镇河段上,为砂砾石混合料,砂以粗砂为主,卵砾石质量分数30%,粒径以2 cm～4 cm为主,成分以石英、砂岩为主,磨圆度较好,泥质及针片状物质含量低。料场面积约5万m2,有用层厚度6 m左右,有用层总储量约30万m3,其中砂储量约21万m3,卵砾石储量约9万m3。该河段有多处经营性商品采砂场,可据工程需求直接购买使用,交通运输较方便,运距约为5 km。

3.2 块石料场

翠微峰块石料场:位于梅江镇吴家附近的山体中,山坡坡度一般为40°～50°,植被发育较差,岩性为长石石英砂岩,中—厚层状。新鲜岩石质地较坚硬,为中硬岩,地表大部分以强风化状出露,部分有残坡积层覆盖,节理裂隙发育,下部为弱微风化岩体。该料场现为商品采石场,块石成材率为50%～60%,同时可供应碎石骨料及石渣,其中上覆无用层厚度为5.0 m左右,可采有用层厚度平均为15 m左右,料场面积约1万m2,有用层总储量约为9万m3,可根据工程需要直接购买使用。有公路可通至工程区,运距约为8 km。

4 结论与建议

1)工程区位于华南褶皱系,赣中南褶隆区,武夷隆起带,宁都—南城拗断束构造单元中。据GB 18306—2001中国地震动参数区划图的界定,工程区地震动峰值加速度等于0.05g,相应的地震基本烈度等于6度。地震动反应谱特征周期为0.35 s,区域稳定性较好。

2)输水管线大部分经过丘陵岗地地貌,局部经过第四系冲积地貌,上部土层为人工填土以及第四系人工堆积层和第四系全新统冲积层,下部基岩为全—强风化花岗岩,局部基岩出露。人工填土层主要以路基填土为主,局部为建筑物地基填土,结构稍密状为主,承载力较低,因管线承载力要求不大,因此路基填土承载力可满足设计要求。

3)第四系冲积地貌单元的管线段采用明挖浅埋敷设,为工程区的主要土层,分布较广泛,灰黄色、浅黄色,以可塑状为主,部分呈软塑状,稍湿,刀切面较光滑,韧性中等,性状总体一般,分布厚度一般为1.1 m～4.5 m。③层砂壤土:为工程区的主要土层,灰黄色,稍密状为主,稍湿,局部含粉粒较少接近细砂状,分布厚度一般为0.5 m～3.8 m,承载力较低。大部分有揭露,浅黄、灰黄色,松散状为主,部分为稍密状,以级配良好砂为主,部分为级配不良砂,该层下部含少量砾石,逐渐向圆砾层过渡,厚度为0.5 m～4.8 m。为工程区的主要土层,分布连续,灰黄色、黄色,以稍密状为主,局部呈松散状或中密状,砾卵石的质量分数约为30%～40%,粒径一般以1 cm～3 cm居多,个别大于5 cm,砾石之间主要为中细砂充填,级配较好,以级配良好砾为主,部分为级配不良砾。砾石磨圆度较好,该层厚度一般为0.8 m～6.4 m。下伏基岩,承载力较高,基岩面起伏变化较大。该段主要为土方开挖,路基填土较厚,开挖至设计高程后,管线基本埋置于路基填土上,因管线承载力要求不大,因此路基填土承载力可满足设计要求。根据上述地质条件,建议墩基置于砂砾石层上,可满足墩基承载力以及变形要求。

4)工程区地下水类型主要为孔隙潜水,含水量丰富,以第四系松散堆积层中的粗砂及圆砾为主要含(透)水层。

5)天然建筑材料中土料及砂砾石料比较丰富,可就近取材开采利用;块石料需购买使用,质量及储量均可满足设计要求。