富屯溪三期光泽段防洪工程可研报告第三章工程地质.doc

3 工 程 地 质3.1 绪言 福建省闽江上游富屯溪三期（光泽段）防洪堤工程包括：北溪右岸寨里段防洪堤、北溪右岸崇仁段防洪堤、北溪右岸铁路桥段防洪堤、北溪左岸铁路桥上游段防洪堤、北溪支流砂坪溪左岸段防洪堤、北溪支流砂坪溪右岸段防洪堤、西溪左岸九龙峰桥上游段防洪堤、富屯溪左岸回龙潭段防洪堤、富屯溪右岸回龙潭段防洪堤。受光泽县水利局的委托，我院于2010年11月至12月对上述各段防洪堤工程进行初步设计阶段的工程地质勘察。本次初设勘察主要依据福建省水利厅的审查意见、堤防工程地质勘察规程（SL188-2005）、中小型水利水电工程地质勘察规范（SL552005）、水利水电工程地质勘察规范（GB50287-99）、水利水电工程天然建筑材料勘察规程（SL2512000）、堤防工程设计规范（GB5028698）、水利水电钻探规程（SL291-2003）、水工建筑物抗震设计规范（SL203-97）、土工试验方法标准（GB/T50123-1999）、参照岩土工程勘察规范（GB500212001）、福建省岩土工程勘察规范（DBJ1384-2006）、福建省建筑地基基础技术规范（DBJ13-07-2006）、建筑抗震设计规范（GB50011-2001）等有关规范和福建省建设厅、福建省地震局文件（闽建设200237号），通过野外补充地质测绘、地质钻探、取样试验和对前期的勘探分析整理等手段，为初设阶段提供地质依据和有关设计参数，具体的勘察工作量详见表3.1.1。地质勘察、试验工作量表表3.1.1序号项 目单位工作量备注1堤防工程地质平面测绘1：1000km23.42收集整理可研阶段钻探资料m/孔106.2/103收集整理可研阶段标贯试验次124收集整理可研阶段重型圆锥动力触探m2.45收集整理可研阶段原状土样试验件26收集整理可研阶段扰动土样试验件87收集整理可研阶段颗粒分析组88收集整理可研阶段水质简分析件39初设阶段机械钻探m/孔122.1/1210标贯试验次1911重型圆锥动力触探m712原状土样试验件413扰动土样试验件1414颗粒分析组1315天然建筑材料查勘处716土料击实试验组417水质简分析件43.2 区域地质3.2.1地形地貌福建省闽江上游富屯溪三期（光泽段）防洪堤工程主要沿富屯溪上游的北溪支流和西溪支流布置，其中北溪支流河流总体流向自北向南、山岭走向以北东为主，西溪支流河流总体流向自西向东、山岭走向以北西为主，工程区内海拔多在500m以下，属中低山丘陵地貌，各河段河谷大多宽阔呈宽底的“U”型谷，河谷两岸普遍发育各级阶地，分水岭一般在高程500m以上，区内沟谷纵横，沿河宽谷形成串珠状小盆地。区内的城镇主要分布在宽谷盆地处。沿河流发育多级阶地，级阶地高出河面2-8m，分布较广，阶面一般较宽，级阶地为堆积阶地。级阶地高出河面8-16m，分布不完整，地形切割零乱，级阶地为基座阶地。勘察区内物理地质现象不发育，局部见有因洪水冲刷的河岸坍塌及小规模的塌岸现象。3.2.2地层岩性本区分布的地层较复杂、岩性多样，主要有前震旦系变质岩，侏罗系、白垩系地层及侵入岩和第四系冲洪积、残坡积地层。区内大部分基岩的地层岩性为前震旦系麻源群（Pt3my）黑云斜长变粒岩、绢云母石英片岩等，早侏罗世梨山组（J1L）灰白色砂砾岩、砂岩、粉砂岩等，中侏罗世漳平组（Jz）杂色细砂岩、粉砂岩、泥页岩等，晚侏罗世园盘组（Jy）灰白色凝灰质砂砾岩、砂岩等, 晚侏罗世下渡组（Jxd）紫红色流纹岩、熔结凝灰岩、凝灰岩及火山角砾岩等，早白垩世寨下组（kz）灰绿色流纹岩、钾长流纹岩，流纹质熔结凝灰岩、凝灰熔岩等，晚白垩世崇安组（kc）紫红色砂砾岩、砂岩、粉砂岩等。区内侵入岩有志留纪西溪超单元（SXX）灰白色似斑状二长花岗岩，早侏罗世永定超单元（J1YD）肉红色含斑中细粒钾长花岗岩，晚侏罗世古竹超单元（J3GZ）肉红色少斑中粒钾长花岗岩，早白垩世玛坑超单元（K1MK）肉红色似斑状钾长花岗岩，早白垩世洪山超单元（K1HS）肉红色中粒晶洞碱长花岗岩等。本区沿河两岸广泛分布第四系冲洪积层（Qal+pl），河床、河漫滩上堆积砂、砂卵石；级阶地上堆积砂质粘土、粉砂、细砂及砂砾卵石；级阶地上堆积红色粉质粘土、粘土质砂卵石；第四系坡残积层（Qdl+el）主要分布在山坡及山丘上，以砂质粉土为主。冲洪积堆积厚度变化较大，一般2-8m。坡残积堆积厚度一般0.5-3m。3.2.3地质构造及地震本区域为闽西北隆起带，主要由元古代的变质岩组成，晚侏罗世有大规模的火山活动，至白垩世开始沉积。区内构造发育，沉积岩区以单斜构造为主，伴有复式褶皱。区内断裂发育，断裂走向以北北东和北东为主，北西向断裂亦较发育。本区新构造运动主要表现为间歇性上升活动，反映在分断块差异上升，形成区内强烈地形切割的低山丘陵和宽谷盆地，即如各防洪堤段等河谷盆地。区内新构造运动总体表现微弱，地壳处于相对稳定，区域构造属相对稳定区。区内发育的断裂对工程场区的工程地质条件影响不大。据中国地震动参数区划图（GB18306-2001）、建筑抗震设计规范（GB20011-2001）及福建省建设厅和福建省地震局、闽建设200237号文的附件1和附件2地震动参数区划一览表。按上述规范和文件所规定的地震动参数的场地条件和震级超越概率，工程场区地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期（中硬场地）为0.35s，相对应的地震基本烈度小于度。3.2.4物理地质现象工程区内未见有大的崩塌、滑坡、泥石流等地质现象，仅局部河段凹岸出现淘蚀和小型崩塌现象。各段防洪堤不存在对工程有重大影响的物理地质现象。3.2.5水文地质工程区地下水主要有第四系孔隙水、基岩裂隙水，地下水类型以潜水为主。孔隙水主要埋藏于坡残积和冲洪积中，地下水一般埋深较浅。裂隙水主要埋藏于基岩中。地下水主要接受大气降水补给，向河流排泄，水位随季节变化，尤其孔隙潜水位变幅可达2-5m。工程场区与孔隙潜水有密切的关系。3.3 各堤段工程地质条件及评价3.3.1北溪右岸寨里段防洪堤工程地质条件及评价3.3.1.1堤线区岩土层工程地质特征北溪右岸寨里段防洪堤堤线长1217.2m。该堤段地势平坦低洼，右岸为凸岸，由冲洪积的砂质粘土、细砂及砂砾卵石堆积成宽阔的级阶地。该段防洪堤主要布置在右岸的河漫滩和级阶地上，级阶地多为农田，级阶地高出河水面2-3.5m。该堤段河床左岸基岩出露较好，岩性为晚侏罗世侵入的古竹超单元（J3GZ）肉红色少斑中粒钾长花岗岩。河床及右岸河漫滩为冲洪积的砂砾卵石堆积，砂砾卵石上部呈松散状态，下部呈稍密状态。根据收集到的本区已有勘探资料及本次钻探成果，防洪堤堤线区岩土体主要特征自上而下分述如下： 耕植土：软-可塑状，松散，力学强度低，该层厚0.3-0.6m。 粉砂：稍有粘性，结构松散-稍密，呈稍密状，稍湿，该层厚0.2-0.7m，标贯击数3-4击，钻孔实测的粉砂渗透系数为1.2-3.410-3cm/s。 细砂：结构松散-稍密，呈稍密状，含3-6%的砾卵石，稍湿，该层厚0.5-0.8m ,钻孔实测的细砂渗透系数为1.2-2.810-2cm/s。 砂砾卵石：饱和，呈中密状，颗粒组成与河床砂卵石无大的差别，该层厚2.8-4.6m，砂砾卵石粒径大小悬殊，级配差，不均匀系数变化很大，最大不均匀系数达181.0，属于缺乏中间粒径的不连续级配，卵石成份以花岗岩主，粒径一般在26cm，最大粒径可达20cm以上， 呈次棱角状至次圆状，交错排列，充填物以中粗砂，少量的粉细砂为主， 含量约占10-15%。该层在堤线区内广泛分布，层厚2.8-4.6m，本层属强透水层，是影响堤基工程地质条件的土层，重型动力触探平均击数15.5击。钻孔实测的砂砾卵石渗透系数为6.0-8.610-2cm/s。砂砾卵石层承载力较高，工程性质较好，层位稳定，可作为防洪堤的地基。 强风化基岩：为强风化钾长花岗岩，中粗粒结构，块状构造，岩芯呈碎块状，短柱状、该层厚1.8-3.8m，标贯击数75-120击。 弱风化基岩：为弱风化钾长花岗岩，中粗粒结构，块状构造，岩芯呈长柱状、短柱状。各土层分布详见工程地质剖面图。3.3.1.2 土层物理力学性质的分析统计及建议堤基土层设计参数依据堤防工程地质勘察规程（SL/T1882005）、水利水电工程地质勘察规范（GB50287-99）、福建省岩土工程勘察规范（DBJ1384-2006）、福建省建筑地基基础技术规范（DBJ13-07-2006）中的有关规定进行了土体物理力学特征值的统计分析，结合富屯溪防洪一期工程的建设经验，提出堤基建议岩土体设计参数。土体原位测试试验成果统计表详见表3.3.1.1，建议各土层物理力学指标详见表3.3.1.2。堤基土体标贯和重型圆锥动力触探试验击数统计表表3.3.1.1项目土 名统 计 组 数平 均 值最 大 值最 小 值标准差变异系数修正系数标准值粉砂23.543卵石层115.524.5010.13强风化钾长花岗岩29912078北溪右岸寨里段防洪堤地基岩土层地质参数建议值表3.3.1.2天然容重（g/cm3）压缩模量Es(MPa)凝聚力C(KPa)内摩擦角()渗透系数K(cm/s)允许水力坡降J允许渗透变形型式承载力标准值fK (KPa)砌石与土基之间摩擦系数f耕植土1.814.510-1215-16510-4粉砂1.806.50-7.002-323-258510-30.10-0.12(管涌)120-1300.4细砂1.80-1.857.0-7.5025-28510-20.12-0.15(管涌)130-1400.42砂砾卵石1.90-2.0015030-352.110-20.18-0.20(管涌)350-3800.5强风化砂砾岩500-5500.6弱风化砂砾岩5503.3.1.3 堤基冲洪积工程地质结构分类按照堤防工程地质勘察规程（SL188-2005）附录C的堤基地质结构分类标准和 堤防工程的工程地质剖面图土层分布资料，将本工程堤基地质结构类型列于下表3.3.1.3 。堤基冲洪积层地质结构类型表表3.3.1.3序号 地质 结构工程名称由砂砾卵石层组成单一结构两类土体组成双层结构三类土体组成三层结构北溪右岸寨里段防洪堤0+9001+150砂砾卵石2.1m4.2m0+0000+140、0+2600+340人工填土1.35.2粉细砂0.91.6砂砾卵石2.83.50+1400+260、0+3400+9001+1501+217.2耕植土0.30.6粉细砂0.81.5砂砾卵石3.54.83.3.1.4 堤基主要工程地质问题及评价北溪右岸寨里段防洪堤布置在右岸的河漫滩和级阶地上，按各堤段工程位置、堤长、堤高及拟建堤型、主要堤基土层、工程地质评价及建议工程措施等方面汇总成见表3.3.1.5（各堤段主要工程地质特征及评价一览表）。对粗粒土特征粒径和特征值统计表（详见表3.3.1.4）、堤基的渗透变形，堤基堤岸冲刷、稳定进行专门性评价。一、粗粒土特征粒径和特征值统计表土体名称粒径特征统计组数平均值最大值最小值标准差变异系数修正系数标准值粉砂Cu29.712.17.3Cc21.11.50.7d1020.290.340.24卵石Cu4126.6181.071.4Cc44.448.12.31D10430.5332.2728.0粗粒土特征粒径和特征值统计表表3.3.1.4注：1） Cu：不均匀系数 Cu=d60/d10； 2) Cc：曲率系数 Cc=（d30）2/d60d10 ；3) Pc：相应于粗细粒土区界粒径df的土细粒颗粒含量，以百分率（%）计；4） d10、D10：分别为粗粒土和卵石的有效粒径二、堤基渗透变形问题（1）堤基土体流土和管涌渗透变形形式的判定及其渗流稳定问题。A、细粒土和不均匀系数（Cu）小于5粗粒土渗透变形形式判别：据国标土的分类标准（GBJ145-90），关于粗粒土和细粒土的划分标准，本工程的粉土、残积砂质粘性土、以粘性土为主的素填土及耕植土，均属于细粒土，其不均匀系数（Cu）小于5。据堤防工程地质勘察规程（SL188-2005）附录D.0.1的判定标准，北溪右岸寨里段防洪工程的细粒土的渗透变形形式为流土。B、不均匀系数（Cu）大于5的颗粒级配连续或不连续土的粗粒土渗透变形形式判别由实测颗粒分析曲线得知；北溪右岸寨里段防洪工程6组Cu大于5的粗粒土中，4组卵石层，2组粉砂，其颗粒级配是不连续的。按土颗粒级配不连续类型及上述（SL188-2005）规程附录D第D.0.2条的（D.0.2-1）、（D.0.2-2）、（D.0.2-3）公式，由颗粒分析曲线查得的土细粒颗粒含量（Pc），由标贯或重型圆锥动力触探击数估计的粗粒土空隙率以及规程推荐的判定标准得出，北溪右岸寨里段防洪工程Cu大于5的6组颗粒级配不连续的粗粒土（卵石层4组，粉砂2组）渗透变形的形式均为管涌。考虑到钻孔中卵石取样代表性问题，建议本阶段粗粒土渗透变形均按管涌计算。（2）接触冲刷问题北溪右岸寨里段防洪堤沿线的冲洪积层表层，在洪水漫滩时流速骤降时，会在原卵石、圆砾层之上沉积部分的粉、细砂，形成粗细相间的二元结构类型，在渗流水压力作用下，沿着层面间形成接触冲刷。按堤防工程地质勘察规程附录D的（D.0.2-4）公式，若卵石层和粉细砂层有效粒径比值（D10/d10）大于10则会发生层间的接触冲刷。根据表3.3.1-4，卵石层和细砂、粉砂、有效粒径的统计平均值，计算卵石与粉砂层D10/d10比值为105.3，因此，建议北溪右岸寨里段防洪工程设计中，应注意在适当部位设置截流或倒滤排水措施。（3）接触流失问题北溪右岸寨里段防洪堤沿线堤基层状土层中，由于上、下层渗透系数差别大，洪水期时，在上游渗压作用下，堤基中堤基表面的粉、细砂层容易向堤身卵石层流失，从而产生接触流失。因此，建议设计中宜在堤身卵石与堤基粉、细砂的两界面间设置倒滤层设施，防止接触流失发生。（4）渗流容许水力坡降拟定本次勘察采用实测土体粒径特征值、物理指标，按堤防工程地质勘察规程D.0.3-1和D.0.3-3公式计算，参照附录D表D.0.4无粘性土容许水力比降经验值。综合考虑上述成果和相关水电工程原位测试成果与堤防工程建设实践经验，建议堤基出逸段容许水力坡降值，见表3.3.1.2。 三.土体抗冲刷稳定性问题北溪右岸寨里段防洪堤工程的堤基中，在砂砾卵石层之上，存在厚度不等的抗冲刷能力较弱的人工填土、粉砂、细砂等。建堤后，洪水过水断面缩小，水深加大，流速增加，势必增大对新建堤脚地基土层的冲刷。因此，在新建堤基的坡脚，宜设置一定深度防冲设施，防止堤脚地基土体淘刷，危及堤身安全。四施工时基坑边坡渗水稳定性问题北溪右岸寨里段防洪工程堤基中均普遍存在强透水的卵石层。当堤基开挖穿入该层时，将发生大量涌水、渗水，若卵石层的顶部存在粉、细砂的堤段，则易发生流砂或涌砂，影响基坑开挖边坡的稳定性。因此，施工时应事先采取降水、排水、降低水压力、支护等技术措施。五、挡水和洪水骤降抗滑稳定性有的堤段在卵石层存在摩擦系数相对较低的填土，粉砂、粉细砂等土层，在挡水或洪水骤降工况时，应按建议摩擦系数值，复核其抗滑安全系数。六、刚性挡墙的不均匀沉降问题北溪右岸寨里段防洪堤工程所采用的复合式堤型的迎水坡挡墙或衡重式挡墙，由于堤基土层压缩性的不均匀性，可能发生不均匀沉降，因此，刚性挡墙应设置沉降缝和止水措施。北溪右岸寨里段防洪堤工程主要工程地质条件及评价一览表河段堤长（m）堤高（m）建议堤型堤基地质结构桩号土层厚度（m）主要地质问题及建议处理措施北溪右岸寨里防洪堤420（0+000-0+420）6.49.5衡重式挡墙三层0+0000+140、0+2600+340人工填土粉细砂砂砾卵石1.35.20.91.62.83.5堤基存在不均匀沉降、抗冲刷、抗滑、渗漏与渗流稳定、边坡稳定问题，建议以砂砾卵石层为衡重式挡墙基础，建议采取分缝、防渗、支挡、阻滑、防冲措施0+1400+260、0+3400+420、耕植土粉细砂砂砾卵石0.30.60.81.53.54.8堤基存在不均匀沉降、抗冲刷、抗滑、渗漏与渗流稳定、边坡稳定问题，建议以砂砾卵石层为衡重式挡墙基础，建议采取分缝、防渗、支挡、阻滑、防冲措施797.2（0+420-1+217.2）复合式土堤单层0+9001+150砂卵石2.14.2m堤基存在不均匀沉降、抗冲刷、抗滑、渗漏与渗流稳定、边坡稳定问题，建议以砂砾卵石层为衡重式挡墙基础，建议采取分缝、防渗、支挡、阻滑、防冲措施三层0+4200+9001+1501+217.2耕植土粉细砂砂砾卵石0.30.60.81.53.54.8堤基存在不均匀沉降、抗冲刷、抗滑、渗漏与渗流稳定、边坡稳定问题，建议以砂砾卵石层为衡重式挡墙基础，建议采取分缝、防渗、支挡、阻滑、防冲措施表3.3.1.53.3.1.5 北溪右岸寨里段防洪工程天然建筑材料北溪右岸寨里段防洪工程需要土料 万m3，块石、碎石 万m3，砂料约 万m3。土料场：为寨里镇新农村建设开挖场地，土料为红色砂质粉质粘土，勘察储量50万m3，该土料场位于寨里镇北侧的程家边，至北溪右岸寨里段防洪堤平均运距约3km、开采运输条件便利，其储量能满足工程建设需要。土料开采过程中应把根植土收集放置在指定场地，开采完成后应把根植土恢复至开挖面，并恢复植被。堤身填筑料为砂质粉质粘土，依据光泽县一期工程经验及土料击实试验，建议采用指标：最大干密度1.68g/cm3，最优含水率19.2。击实后饱和密度1.85g/cm3。压实度0.9时，饱和快剪强度指标=17.1，C=20kPa，渗透系数K=1.5cm/s。块石料场：岩性为钾长花岗岩，岩石呈微风化，勘察储量65万m3以上，该块石料场位于寨里镇西侧的际头坑，至北溪右岸寨里段防洪堤平均运距约5km左右，料场开采运输条件便利，其储量能满足工程建设需要。砂砾料场：本工程所需的砂砾料可到寨里镇上游的采砂场购买，该砂砾料场为冲洪积砂料，其骨料品质较好，磨圆、分选均匀，砾径变化不大，砂砾石料储量约5万立方米，能满足工程建设需要，且砂砾料场到工程区有公路连接，平均运距约2.5km。3.3.2北溪右岸崇仁段防洪堤工程地质条件及评价3.3.2.1堤线区岩土层工程地质特征拟建堤段位于富屯溪上游，北溪支流的光泽县崇仁工业区右岸。该堤段河床宽约70m，左、右岸发育有较宽阔的级堆积阶地，级阶地阶面一般高出河水面2-3.5m。防洪堤堤线总长944.1m。按20年一遇洪水设计，防洪堤多布置在级阶地及河漫滩上，级阶地开阔，地面高程多在238.2-241m之间。该段河床多为冲洪积砂砾卵石覆盖，局部有强至弱风化基岩出露，岩性分别为早侏罗世永定超单元（J1YD）肉红色含斑中细粒钾长花岗岩和晚侏罗世下渡组（Jxd）紫红色熔结凝灰岩。河床及右岸河漫滩为冲洪积的砂砾卵石堆积，砂砾卵石上部呈松散状态，下部呈稍密状态，根据收集到的本区已有勘探资料及本次钻探成果，防洪堤堤线区岩土体主要特征自上而下分述如下：人工填土：红色残坡积砂质粘土，压实、可塑，层厚1.5-3m。部分堤线段缺失。粉砂：稍有粘性，结构松散-稍密，呈稍密状，稍湿，该层厚0.5-0.8m，部分堤线段缺失。钻孔实测的粉砂渗透系数为1.4-3.210-3cm/s。标贯击数4-5击。砂砾卵石：肉红色，湿、为中密状，含有漂石，卵石粒径一般6-13cm，砂砾卵石粒径大小悬殊，级配差，不均匀系数变化很大，最大不均匀系数达115.4，属于缺乏中间粒径的不连续级配，卵石成份以花岗岩主，粒径一般在26cm，最大粒径可达15cm以上， 呈次棱角状至次圆状，交错排列，充填物以中粗砂，少量的粉细砂为主， 含量约占12-17%。该层在堤线区内广泛分布，层厚3-6.6m，本层属强透水层，是影响堤基工程地质条件的土层，重型动力触探平均击数14.2击。钻孔实测的砂砾卵石渗透系数为7.2-8.810-2cm/s。砂砾卵石层承载力较高，工程性质较好，层位稳定，可作为防洪堤的地基。强风化基岩：为强风化早侏罗世永定超单元（J1YD）肉红色含斑中细粒钾长花岗岩或晚侏罗世下渡组（Jxd）紫红色熔结凝灰岩。岩芯呈碎块状、短柱状，该层厚1.2-3.3m。标贯击数89击。弱风化基岩：为弱风化早侏罗世永定超单元（J1YD）肉红色含斑中细粒钾长花岗岩或晚侏罗世下渡组（Jxd）紫红色熔结凝灰岩。岩芯呈长柱状、短柱状。各土层分布详见工程地质剖面图。3.3.2.2 土层物理力学性质的分析统计及建议堤基土层设计参数依据上述规程中的有关规定进行了土体物理力学特征值的统计分析,结合富屯溪防洪一期工程的建设经验，提出北溪右岸崇仁段防洪堤堤基建议岩土体设计参数。土体原位测试试验成果统计表详见表3.3.2.1，土体物理力学指标统计表详见表3.3.2.2，建议各土层物理力学指标详见表3.3.2.3。北溪右岸崇仁段防洪堤堤基土体标贯和重型圆锥动力触探试验击数统计表表3.3.2.1项目土 名统 计 组 数平 均 值最 大 值最 小 值标准差变异系数修正系数标准值卵石层214.317.311.2强风化钾长花岗岩389.79585北溪右岸崇仁段防洪堤粉土物理力学性质统计表表3.3.2.2指标土名含 水 量 比 重 湿 密 度 干 密 度 饱 和 度 孔 隙 比 液 限 塑 限 塑性指数Ip液 性指 数IL压缩系数压 缩模 量ES12快剪渗透系数Kv凝聚力c摩擦力-g/cm3-Mpa1MpaKPa。10-6粉土统计组数222222222222222最大值35.42.731.861.39970.99845.529.615.90.360.415.1219.221.254.124最小值33.62.731.851.36960.9643.028.814.20.330.394.7818.720.952.578平均值34.52.731.861.3896.50.9844.329.215.10.350.404.9518.9521.153.351北溪右岸崇仁段防洪堤地基岩土层地质参数建议值表3.3.2.3天然容重（g/cm3）压缩模量Es(MPa)凝聚力C(KPa)内摩擦角()渗透系数K(cm/s)允许水力坡降J允许渗透变形型式承载力标准值fK (KPa)砌石与土基之间摩擦系数f人工填土1.864.9518.9521.15.3310-5粉砂1.806.50-7.002-323-258510-30.10-0.12(管涌)120-1300.4砂砾卵石1.90-2.0015030-352.110-20.18-0.20(管涌)350-3800.5强风化砂砾岩500-5500.6弱风化砂砾岩5503.3.2.3 堤基冲洪积工程地质结构分类按照堤防工程地质勘察规程（SL188-2005）附录C的堤基地质结构分类标准和堤防工程的工程地质剖面图土层分布资料，将北溪右岸崇仁段防洪堤工程堤基地质结构类型列于下表3.3.2.4 。北溪右岸崇仁段防洪堤堤基冲洪积层地质结构类型表表3.3.2.4序号 地质 结构工程名称由砂砾卵石层组成单一结构两类土体组成双层结构三类土体组成三层结构北溪右岸崇仁段防洪堤0+1800+2250+2500+2900+4650+570砂砾卵石3.0m6.0m0+2250+2500+2900+4650+5700+7000+8800+944.1人工填土0.52.1砂砾卵石3.06.00+0000+180、0+7000+880人工填土0.32.0粉砂0.50.8砂砾卵石3.56.63.3.2.4 堤基主要工程地质问题及评价北溪右岸崇仁段防洪堤布置在右岸的河漫滩和级阶地上，按各堤段工程位置、堤长、堤高及拟建堤型、主要堤基土层、工程地质评价及建议工程措施等方面汇总成见表3.3.2.6（各堤段主要工程地质特征及评价一览表）。对粗粒土特征粒径和特征值统计表（详见表3.3.2.5）、堤基的渗透变形，堤基堤岸冲刷、稳定进行专门性评价。一、粗粒土特征粒径和特征值统计表土体名称粒径特征统计组数平均值最大值最小值标准差变异系数修正系数标准值粉砂Cu110.4Cc10.9d1010.016卵石Cu294.25115.473.1Cc22.1893.0781.3D1020.3360.4120.26粗粒土特征粒径和特征值统计表表3.3.2.5二、堤基渗透变形问题（1）堤基土体流土和管涌渗透变形形式的判定及其渗流稳定问题。北溪右岸崇仁段防洪堤工程以粘性土为主的素填土，属于细粒土。据规程的判定标准，北溪右岸崇仁段防洪堤工程的细粒土的渗透变形形式为流土。由实测颗粒分析曲线得知；北溪右岸崇仁段防洪堤工程3组Cu大于5的粗粒土中，2组卵石层，1组粉砂，其颗粒级配是不连续的。按土颗粒级配不连续类型及上述规程附录D的公式，由颗粒分析曲线查得的土细粒颗粒含量（Pc），由标贯或重型圆锥动力触探击数估计的粗粒土空隙率以及规程推荐的判定标准得出，北溪右岸崇仁段防洪堤工程Cu大于5的3组颗粒级配不连续的粗粒土（卵石层2组，粉砂1组）渗透变形的形式均为管涌。考虑到钻孔中卵石取样代表性问题，建议本阶段粗粒土渗透变形均按管涌计算。（2）接触冲刷问题北溪右岸崇仁段防洪堤部分堤段的冲洪积层形成粗细相间的二元结构类型，在渗流水压力作用下，沿着层面间形成接触冲刷。按规程判断，若卵石层和粉细砂层有效粒径比值（D10/d10）大于10则会发生层间的接触冲刷。根据表3.3.2.5，卵石层和粉砂有效粒径的统计值，计算卵石与粉砂层D10/d10比值为26，因此，建议设计中，应注意在适当部位设置截流或倒滤排水措施。（3）接触流失问题北溪右岸崇仁段防洪堤部分堤段堤基层状土层中，由于上、下层渗透系数差别大，洪水期时，在上游渗压作用下，堤基中堤基表面的粉、细砂层容易向堤身卵石层流失，从而产生接触流失。因此，建议设计中宜在堤身卵石与堤基粉、细砂的两界面间设置倒滤层设施，防止接触流失发生。（4）渗流容许水力坡降拟定本次勘察采用实测土体粒径特征值、物理指标，按堤防工程地质勘察规程D.0.3-1和D.0.3-3公式计算，参照附录D表D.0.4无粘性土容许水力比降经验值及堤防工程建设实践经验，建议堤基出逸段容许水力坡降值，见表3.3.2.3。 三.土体抗冲刷稳定性问题北溪右岸崇仁段防洪堤工程的堤基中，在砂砾卵石层之上，存在厚度不等的抗冲刷能力较弱的人工填土、粉砂等。建堤后，洪水过水断面缩小，水深加大，流速增加，势必增大对新建堤脚地基土层的冲刷。因此，在新建堤基的坡脚，宜设置一定深度防冲设施，防止堤脚地基土体淘刷，危及堤身安全。四施工时基坑边坡渗水稳定性问题北溪右岸崇仁段防洪堤工程堤基中均普遍存在强透水的卵石层。当堤基开挖穿入该层时,将发生大量涌水、渗水,若卵石层的顶部存在粉、细砂的堤段,则易发生流砂或涌砂，影响基坑开挖边坡的稳定性。因此，施工时应事先采取降水、排水、降低水压力、支护等技术措施。五、挡水和洪水骤降抗滑稳定性北溪右岸崇仁段防洪堤部分堤段在卵石层存在摩擦系数相对较低的填土，粉砂、粉细砂等土层，在挡水或洪水骤降工况时，应按建议摩擦系数值，复核其抗滑安全系数。六、刚性挡墙的不均匀沉降问题北溪右岸崇仁段防洪堤工程所采用的复合式堤型的迎水坡挡墙或衡重式挡墙，由于堤基土层压缩性的不均匀性，可能发生不均匀沉降，因此，刚性挡墙应设置沉降缝和止水措施。北溪右岸崇仁段防洪堤工程主要工程地质条件及评价一览表河段堤长（m）堤高（m）建议堤型堤基地质结构桩号土层厚度（m）主要地质问题及建议处理措施北溪右岸崇仁防洪堤346（0+430-0+776）6.36衡重式挡墙单层0+4650+570砂砾卵石3.04.5堤基存在不均匀沉降、抗冲刷、抗滑、渗漏与渗流稳定、边坡稳定问题，建议以砂砾卵石层为横重式挡墙基础，建议采取分缝、防渗、阻滑、支挡、防冲措施双层0+4300+465、0+5700+700人工填土砂砾卵石0.52.13.06.0堤基存在不均匀沉降、抗冲刷、抗滑、渗漏与渗流稳定、边坡稳定问题，建议以砂砾卵石层为横重式挡墙基础，建议采取分缝、防渗、阻滑、支挡、防冲措施三层0+7000+776人工填土粉砂砂砾卵石0.52.00.50.83.55.0堤基存在不均匀沉降、抗冲刷、抗滑渗漏与渗流稳定、边坡稳定问题，建议以砂砾卵石层为横重式挡墙基础，建议采取分缝、防渗、阻滑、支挡、防冲措施797.2（0+000-0+430、0+776-0+944.1）6.36复合式土堤单层0+1800+2250+2500+290砂卵石3.06.0m堤基存在不均匀沉降、抗冲刷、渗漏与渗流稳定、边坡稳定问题，建议以砂砾卵石层为堤脚挡墙基础，建议采取分缝、防渗、支挡、防冲双层0+2250+250、0+2900+4300+8800+944.1人工填土砂砾卵石1.01.83.06.0堤基存在不均匀沉降、抗冲刷、渗漏与渗流稳定、边坡稳定问题，建议以砂砾卵石层为堤脚挡墙基础，建议采取分缝、防渗、支挡、防冲三层0+0000+1800+7760+880人工填土粉砂砂砾卵石0.32.00.50.83.56.6堤基存在不均匀沉降、抗冲刷、渗漏与渗流稳定、边坡稳定问题，建议以砂砾卵石层为堤脚挡墙基础，建议采取分缝、防渗、支挡、防冲表3.3.2.63.3.2.5 北溪右岸崇仁段防洪堤工程天然建筑材料北溪右岸崇仁段防洪工程需要土料 万m3，块石、碎石 万m3，砂料约 万m3。土料场：为崇仁工业区建设开挖场地，土料为红色砂质粉质粘土，勘察储量40万m3，该土料场位于崇仁街西侧的山坡地，至北溪右岸崇仁段防洪堤平均运距约2km、开采运输条件便利，其储量能满足工程建设需要。土料开采过程中应把根植土收集放置在指定场地，开采完成后应把根植土恢复至开挖面，并恢复植被。堤身填筑料为砂质粉质粘土，依据光泽县一期工程经验及土料击实试验，建议采用指标：最大干密度1.74g/cm3，最优含水率18.5。击实后饱和密度1.85g/cm3。压实度0.9时，饱和快剪强度指标=17.1，C=20kPa，渗透系数K=1.5cm/s。块石料场：岩性为钾长花岗岩，岩石呈微风化，勘察储量65万m3以上，该块石料场位于寨里镇西侧的际头坑，至北溪右岸崇仁段防洪堤平均运距约6km左右，有省道相接、料场开采运输条件便利，其储量能满足工程建设需要。砂砾料场：本工程所需的砂砾料可到附近的崇仁采砂场购买，该砂砾料场为冲洪积砂料，其骨料品质较好，磨圆、分选均匀，砾径变化不大，砂砾石料储量约3万立方米，能满足工程建设需要，且砂砾料场到工程区有简易公路连接，运距约1.5km。3.3.3北溪右岸铁路桥段防洪堤工程地质条件及评价3.3.3.1堤线区岩土层工程地质特征拟建堤段位于富屯溪上游，北溪支流的光泽县铁路桥右岸。该堤段河床宽约130m，左、右岸发育有较宽阔的级堆积阶地，级阶地阶面一般高出河水面4-5m。防洪堤堤线总长1210.1m,其中铁路桥上游段堤长455.1m、铁路桥下游段堤长237.0m、漫水桥下游段堤长210.6m、梅树湾段堤长309.2m。按20年一遇洪水设计，防洪堤多布置在级阶地及河漫滩上，级阶地开阔，地面高程多在233.4-236m之间。该堤段河床多为冲洪积砂砾卵石覆盖，局部有强至弱风化基岩出露，岩性为早侏罗世永定超单元（J1YD）肉红色含斑中细粒钾长花岗岩。河床及右岸河漫滩为冲洪积的砂砾卵石堆积，砂砾卵石上部呈松散状态，下部呈稍密状态，根据收集到的本区已有勘探资料及本次钻探成果，防洪堤堤线区岩土体主要特征自上而下分述如下：耕植土：软-可塑状，松散，力学强度低，该层厚0.3-0.5m。部分堤段缺失。粉细砂：黄灰色，结构松散-稍密，呈稍密状，很湿，磨圆好、分选好，含泥量25%，该层厚0.5-0.7m；钻孔实测的粉砂渗透系数为1.0-3.610-3cm/s。标贯击数5击。砂砾卵石：黄灰饱和，呈稍密状，中砂胶结，砂砾卵石颗粒组成与河床砂卵石无大的差别，级配差，磨圆好，砂砾卵石粒径大小悬殊，级配差，不均匀系数变化很大，最大不均匀系数达103.4，属于缺乏中间粒径的不连续级配，卵石成份以花岗岩主，粒径一般在26cm，最大粒径可达14cm以上， 呈次棱角状至次圆状，交错排列，充填物以中粗砂，少量的粉细砂为主， 含量约占14-17%。该层在堤线区内广泛分布，层厚4-6m，本层属强透水层，是影响堤基工程地质条件的土层，重型动力触探平均击数14.8击。钻孔实测的砂砾卵石渗透系数为5.8-7.810-2cm/s。砂砾卵石层承载力较高，工程性质较好，层位稳定，可作为防洪堤的地基。强风化基岩：为强风化钾长花岗岩，中粗粒结构，块状构造，岩芯呈碎块状、短柱状，该层厚1-1.9m。标贯击数110击。弱风化基岩：为弱风化钾长花岗岩，中粗粒结构，块状构造，岩芯呈长柱状、短柱状各土层分布详见工程地质剖面图。3.3.3.2 土层物理力学性质的分析统计及建议堤基土层设计参数依据上述规程中的有关规定进行了土体物理力学特征值的统计分析,结合富屯溪防洪一期工程的建设经验，提出北溪右岸铁路桥段防洪堤工程堤基建议岩土体设计参数。土体原位测试试验成果统计表详见表3.3.3.1，建议各土层物理力学指标详见表3.3.3.2。北溪右岸铁路桥段防洪堤堤基土体标贯和重型圆锥动力触探试验击数统计表表3.3.3.1项目土 名统计组数平均值最大值最小值标准差变异系数修正系数标准值粉砂155卵石层214.815.913.6强风化钾长花岗岩1110110北溪右岸铁路桥段防洪堤地基岩土层地质参数建议值表3.3.3.2天然容重（g/cm3）压缩模量Es(MPa)凝聚力C(KPa)内摩擦角()渗透系数K(cm/s)允许水力坡降J允许渗透变形型式承载力标准值fK (KPa)砌石与土基之间摩擦系数f耕植土1.814.510-1215-16510-4粉砂1.806.50-7.002-323-258510-30.10-0.12(管涌)120-1300.4砂砾卵石1.90-2.0015030-352.110-20.18-0.20(管涌)350-3800.5强风化砂砾岩500-5500.6弱风化砂砾岩5503.3.3.3 堤基冲洪积工程地质结构分类按照堤防工程地质勘察规程（SL188-2005）附录C的堤基地质结构分类标准和堤防工程的工程地质剖面图土层分布资料，将北溪右岸铁路桥段防洪堤工程堤基地质结构类型列于下表3.3.3.3 。北溪右岸铁路桥段防洪堤堤基冲洪积层地质结构类型表表3.3.3.3序号 地质 结构工程名称由砂砾卵石层组成单一结构两类土体组成双层结构三类土体组成三层结构北溪右岸铁路桥段防洪堤0+0000+140（漫水桥下游段）砂砾卵石1.3m1.6m0+0000+307（铁路桥上游段）0+0000+235.2（铁路桥下游段）0+0000+040（梅树湾段）粉砂0.31.5砂砾卵石1.35.00+3070+455.1（铁路桥上游段）耕植土0.30.5粉砂0.50.7砂砾卵石3.55.50+1400+210.2（漫水桥下游段）人工填土0.41.0粉砂0.50.8砂砾卵石1.31.63.3.3.4 堤基主要工程地质问题及评价北溪右岸铁路桥段防洪堤布置在右岸的河漫滩和级阶地上，按各堤段工程位置、堤长、堤高及拟建堤型、主要堤基土层、工程地质评价及建议工程措施等方面汇总成见表3.3.3.5（各堤段主要工程地质特征及评价一览表）。对粗粒土特征粒径和特征值统计表（详见表3.3.3.4）、堤基的渗透变形，堤基堤岸冲刷、稳定进行专门性评价。一、粗粒土特征粒径和特征值统计表土体名称粒径特征统计组数平均值最大值最小值标准差变异系数修正系数标准值粉砂Cu110.4Cc10.9d1010.016卵石Cu284.25103.565.0Cc24.0375.22.874D1020.3950.500.29粗粒土特征粒径和特征值统计表表3.3.3.4二、堤基渗透变形问题（1）堤基土体流土和管涌渗透变形形式的判定及其渗流稳定问题。北溪右岸铁路桥段防洪堤工程以粘性土为主的人工填土，属于细粒土。据规程判定标准，北溪右岸铁路桥段防洪堤工程的细粒土的渗透变形形式为流土。由实测颗粒分析曲线得知；北溪右岸铁路桥段防洪堤工程3组Cu大于5的粗粒土中，2组卵石层，1组粉砂，其颗粒级配是不连续的。按土颗粒级配不连续类型及上述规程附录D的公式，由颗粒分析曲线查得的土细粒颗粒含量（Pc），由标贯或重型圆