中小河流治理工程地质勘察方法探讨.pdf

水科学与工程技术2015年第6期 设台阶及适当放缓边坡坡度、全断面边坡防护，或采 用下挡上护措施， 必要和有条件时可采用预应力锚 索加固手段；在低危险度的低边坡段，可采用坡面防 护，下设挡墙、脚墙的防护措施；同时上述地段尚应 做好防、排水工程，避免地表水渗入岩土体内。 对边 坡有危岩、危石分布的洞进、出口地段，应视情况采 取预先清除、支护、加固、锚固、网固和拦、挡等措施。 （2）泥石流防治：泥石流的发生和发展原因很 多，从根本上来说，对泥石流的防治原则应该是以防 为主，防治结合。 可以采用生物防治措施，封山、育 林、禁牧相结合的方法，通过控制地表径流，防止坡 面侵蚀，达到根除或减轻泥石流灾害的目的。 参考文献： 1河北省国土资源厅河北省承德市地质灾害调查与区划报 告r2004 2河北地质矿产局第一水文地质工程地质大队河北省地貌 图及说明书z1988 3河北省地质局综合研究大队河北省构造体系图z1978 4国务院令第394号地质灾害防治条例z 5国土资发200469号地质灾害危险性评估技术要求（试 行）z 山东地区中小河流大多数水利基础设施兴建于 20世纪60年代， 一些河堤及附属建筑物存在防洪设 施缺失、防洪标准低、基础稳定性差等诸多问题，严 重影响河道正常泄洪能力， 威胁所在流域人民生命 财产安全，因此，为提高防洪标准，改善周围环境，对 比中小河流需要进行治理工作。 geological survey for harnessing project of small and medium-sized river fa yao, zhao zhegguo, yag yiheg, zha yizhag, huag xu, r lehua （shandong survey and design institute of water conservancy, jinan 250013,china） bstract： this aer，aordig to the reevat reguatios of water oservay rojets ad other requireets，by suarizig eeriee about egieerig geoogia ivestigatio of sa ad ediu sized river otro rojet i shadog area，disusses the work ethod ad robes of geoogia work，suh as the geoogia eoratio stage divisio，survey ad ayout，egieerig geoogia setio，atura buidig aterias geoogia survey ad soe suggestios were ut forward the geoogia survey work i the oa sa watershed aageet rojet is suarized， ad the ousio ad eeriee a be used as referee for siiar rojets key words：river reguatio；geoogia survey；geoogia robes；egieerig geoogia oditio evauatio 中小河流治理工程地质勘察方法探讨 范尧，赵正国，杨义成，翟寅章，黄旭，任乐华 （山东省水利勘测设计院，济南250013） 摘要：本文主要根据水利工程等相关规程规范要求，通过总结山东地区中小河流治理工程地质勘察工作经验，提出 了地质勘察阶段划分、勘察工作布置、工程地质分类、天然建筑材料勘察等方面的地质工作要点，并提出了改进建议。 对中小河流域治理工程中存在的主要工程地质问题进行了总结，其结论与经验可供类似工程参考。 关键词：河道治理；地质勘察；地质问题；工程地质条件评价 中图分类号：p64文献标识码：b文章编号：16729900（2015）06006204 收稿日期20150707 作者简介范尧（1985），男（汉族），山东济宁人，工程师，主要从事地下水环境、工程水文地质等勘察研究工作，（te） ! 62 水科学与工程技术 2015年第6期 1地质勘察阶段划分及目的、任务 1.1地质勘察阶段划分 勘察阶段的划分旨在通过分阶段和任务提高勘 察精度，为优化设计提供可靠地质资料。 针对一些河 道地质条件较简单，勘察阶段可不用细分，直接按初 步设计阶段来做； 相对于比较复杂的河道应细化勘 察阶段， 根据各阶段目的和任务进行相应的勘察工 作。 1.2地质勘察的目的、任务 查明河道及其附属建筑物工程地质及水文地质 条件是河流治理工程勘察的主要目的， 对存在的工 程地质问题提出地质处理措施建议， 为设计提供所 需的地质资料。 勘察任务包括：评价区域构造稳定性，确定地震 动参数。 查明拟建堤防、修复堤防的工程地质、水文 地质条件，对存在的工程地质问题进行分析、论证、 评价13。 查明各类天然建筑材料的料场分布范围、 储量、质量、位置，有利于合理的控制投资规模。 2地质勘察技术原则建议 2.1技术标准、规程规范 河道治理工程属于综合性水利工程， 水利行业 地质勘察技术没有专门针对河道治理的规范、 规程 可依， 河流治理工程地质勘察以查明河道及其附属 建筑物的水文地质、工程地质条件为目的，为中小河 流治理工程提供客观、合理的地质资料4。 基于以上 任务和目的应首先执行参照 中小河流治理工程初 步设计指导意见（2011），该指导意见是中小河流 治理前期勘察的指导性文件。 现行中小河流治理工 程地质勘察主要执行的技术标准包括如下：sl188 2005堤防工程地质勘察规程、sl552005中小型 水利水电工程地质勘察规范、sl2512000水利水 电工程天然建筑材料勘察规程， 并同时结合gb 504872008水利水电工程地质勘察规范等。 2.2勘察布置 中小河流治理主要以山区河流、 山前平原或内 陆平原河流为主， 地质勘察应参照主要技术规范执 行，在勘察过程中要“松紧有度、重点突出”，要以解 决实际工程地质问题为目的； 河道治理工程应执行 的基本依据是以堤防勘察规程为主， 同时避免完全 照搬规程执行， 一是中小河流大多数未达三级堤防 标准； 二是规程本身也对沿堤线钻孔间距的规定留 有余地，比如初步设计适宜为100500，参照执行 即可，在地质条件简单的中小河流提防（岸坡）段可 适当放宽，在比较复杂的提防（岸坡）段也要适量加 密。 2.2.1山区中小河流 山区河道工程地质问题主要以冲刷、 坍岸为 主，河道平缓区段又存在河道淤积、桥涵堵塞等问 题，地勘布置应先对沿河地段做相应地质测绘及调 查，针对具体工程地质问题进行分类勘察布置5。山 区河道多穿越多种地层岩性，第四系覆盖层厚度变 化较大，沿河一般区段应以地质测绘及坑、探取样 为主，河道附属建筑物区段多以布置工程地质钻探 加辅助物探为主， 依据地勘资料形成12条地质剖 面线。 2.2.2平原中小河流 平原河道堤岸多存在坍塌、堤身、堤基渗透稳定 等工程地质问题； 地质工作主要针对这些问题来进 行勘察布置。 其中近河床险工段地质钻孔深度要至 深泓点以下35，以满足计算河流冲刷深度和渗透 稳定性的要求； 远离河床部位岸坡及堤防处钻孔深 度至堤基以下510或堤身高度的1015倍即可； 河滩地和河床处以布置探坑为主， 目的主要是验算 河道冲刷深度，设计探坑深度一般大于等于15。 当 河流两岸横向地质条件比较简单时， 沿河道地质纵 剖面线钻孔可在河道两侧相互交错布置。 2.3勘察方法 对于堤防工程的勘察，大多数是采用前期准备、 工程地质测绘和钻探（坑探、槽探以及物探等）3个部 分进行。 2.3.1地质测绘 中小河流治理工程地质测绘范围以沿河道两岸 辐射500为宜， 比例尺根据河道长度宽度及满足勘 察任务、目的为基础，多以1500011000为宜。 工程 范尧，赵正国，杨义成，等：中小河流治理工程地质勘察方法探讨63 水科学与工程技术2015年第6期 地质测绘采用全面查勘方法，内容包括：确定地层岩 性、构造分布、岩土类型的分布位置及特征；不良地 质现象分布范围的圈定。 山区河道要初步查明崩滑 体的边界、规模、稳定现状及发展变化趋势，后期依 据工程治理范围做相应的勘察布置。 2.3.2钻探 地质钻探以查明中小河流河道、提防（岸坡）的 覆盖层厚度、物质组成成分、性状等为目的。 一般钻 孔开孔孔径宜为130， 终孔孔径不得小于91， 以满足取样、现场试验的要求。 钻孔深度以不同勘察 部位而异；钻孔岩芯采取率：覆盖层、强风化层一般 控制在75%以上， 中等风化及其他完整岩体控制在 90%以上；钻进回次进尺：强风化层、软弱夹层等破 碎岩体应小于1，以提高取芯率。 2.3.3试验、岩土参数 中小河流治理工程地质勘察要求现场试验和室 内试验相结合。 现场试验项目包括如下：标准贯入和 动力触探试验、孔内抽、注水、压水试验、现场荷载试 验等， 同时在现场要适当取岩土样进行室内土工试 验分析。 针对中小河流岩土物理力学等参数值的确定， 由于慢剪及三轴剪试验繁琐在实际工作中应用较 少， 多采用直接快剪和固结快剪强度计算河道在不 同工况下的堤防及岸坡抗滑稳定安全系数。 对于某 些土层的物理力学参数等问题， 现场无法满足取样 的情况下， 如果有同类可参考数据分析可以类比提 出建议值。 勘察期间河道及两岸地下水位枯水季节 一般较低， 地基土层含水量及液性指数试验值会偏 低，砂土或少黏性土标准贯入击数会偏大，以此试验 结果确定的地基承载力值就会明显偏高， 考虑到河 道在高水位工况运行下， 湿或饱和土地基承载力会 明显降低， 因此应结合附近地区工程经验对地基承 载力进行适当折减6。 3报告、图件编制 3.1报告编制中应注意的问题 3.1.1内容客观、不要遗漏 勘察报告内容一定要客观全面， 该阐述的内容 不能遗漏。 山区河道治理，要简述可能发生地质灾害 的类型和发育程度， 对地震动参数大于等于010g且 存在可液化土层的工程地基， 应根据实际地质条件 评价地震液化的可能性，并提出处理措施的建议，河 道疏浚应对疏浚河段的土层结构和级配作出分析， 提供土层疏挖类别。 3.1.2把握主次、突出重点 勘察报告要把存在的工程地质问题作重点阐 述，次要问题简要分析，报告要把握主次、突出重点， 以此才能为治理设计提供依据。 3.1.3因地制宜、简化土层 按土的颗粒大小百分含量，大体划分为砂土、砂 壤土、壤土、黏土4类，针对堤防工程有些特殊性土， 要根据室内土工试验来分类， 必须按照试验指标来 确定，例如淤泥质土，要同时满足孔隙比大于1、天然 含水量大于液限这两个条件。 堤防工程的土工试验 要有颗分、物理力学等全部试验指标。 3.2工程地质分析及评价 工程地质分类是工程地质条件分析及评价的基 础，是工作的难点和重点，评价结果是否准确合理对 项目工程设计具有重要意义。 因此，野外勘察工作要 尽可能的全面、细致外，还应该以适合各流域实际情 况的分类评价方法做指导。 常用的工程地质分类方 法有以下2种2，6。 3.2.1地层结构分类 堤基地质结构宜根据勘探深度范围内岩石、黏 性土、 粗粒土和特殊土的分布与组合关系来进行分 类， 以满足评价地基稳定性范围内的岩性组合特征 进行划分，同时划分深度范围又不宜太大，如果地层 结构划分深度太大分类容易产生混乱，且使中小河流 工程地质、水文地质评价缺乏针对性。综述以上，中小 河流及其附属建筑物等沿线地层结构及成因类型特 征，分为单层结构、双层二元结构、多层混合结构。 3.2.2工程地质条件分类 工程地质条件分类主要是针对堤基、岸坡而言。 堤基工程地质条件分类应因地制宜， 并宜根据沿线 现状、工程问题及工程地质条件分为4类：a类：不存 在稳定性问题，工程地质条件良好；b类：基本不存在 范尧，赵正国，杨义成，等：中小河流治理工程地质勘察方法探讨64 水科学与工程技术 2015年第6期 稳定性问题，工程地质条件较好；类：至少存在一种 工程地质问题，工程地质条件较差；d类：至少存在一 种工程地质问题，工程地质条件差。 岸坡工程地质条 件分类在堤基（岸坡）地质结构分类的基础上具体可 划分为稳定岸坡、基本稳定岸坡、稳定性较差岸坡、 稳定性差岸坡等。 上述堤基（岸坡）分段方法直观、简单、适用，在 实际工作中得到了广泛应用。 3.3主要工程地质问题 3.3.1基础渗透稳定问题 当基础位于砂壤土、卵砾石层中时，由于其结构 松散渗透系数大，存在管涌、流土、接触冲刷等渗透 稳定问题。 3.3.2人工边坡稳定性问题 河道治理工程人工开挖边坡时，覆土多为壤土、 砂卵石、淤泥质土时，工程施工开挖过程中易引发失 稳垮塌等工程地质问题。 3.3.3基坑涌水问题 河道治理工程施工段位于地下水位以下且揭露 底部地层岩性为壤土、砂卵石、淤泥质土时，开挖基 坑易存在涌水问题。 3.3.4基础抗冲稳定性问题 壤土、砂卵石、淤泥质土等易受洪水掏蚀、冲刷， 当河道建筑物或者提防基础选此层作为持力层时， 基脚堤基容易失稳。 因此应根据堤基土的颗粒组成 及洪水流速计算冲刷深度， 以此对基脚采取护脚等 工程防护措施，且严禁在基脚附近开采砂石。 3.3.5不均匀变形 不均匀变形产生的地质条件是， 基础底部分布 有中等压缩性土， 或中下部为低压缩性的砂、 卵砾 石，其中夹有淤泥质土透镜体，以及基础底部存在淤 泥质土。 此时，地基基础处理不当以及地基土所受的 荷载不同将使淤泥质土产生较大的压缩变形。 3.3.6地基处理措施 当地基为软土持力层时， 已建堤防工程已运行 多年，软土不利因素对其影响不大，现状已基本趋于 稳定；但对于闸、坝或护岸工程来说，地基不均匀沉 降或者过度变形， 容易使建筑物主体开裂或倾斜进 而造成建筑物结构性破坏； 在地震基本烈度区当 地基为可液化土层时， 水工建筑物地基必须采取相 应的处理措施；当地基浅层地层为强透水层时，在闸 坝地基、堤外低洼地段的堤防易产生渗透性破坏，建 议采用黏性土截水槽或其他垂直截渗工程对强透水 层进行