北安市七道沟下游治理工程地质勘察分析与评价

张彦平

(北安市闹龙河水库管理处，黑龙江北安164000)

七道沟是通肯河右岸一级支流，流域面积649 km2，七道沟下游治理工程项目位于七道沟左岸通北镇境内。工程建设内容为现有堤防加高培厚13.5 km，护岸1处99 m，河道裁弯取直2处470 m，新建穿堤排水涵闸6座。为了科学进行项目区工程设计，提供项目工程地质勘察报告是必须的前提条件。

1 地质勘察工作任务

1)利用已有资料调查掌握项目区区域地质概况，进行区域构造稳定性评价。

2)工程地质勘探，主要是对护岸、堤防及穿堤建筑物的勘察。查明堤基地质结构、粗粒土层及腐殖土层分布、建筑物地基的地层岩性分布变化及稳定情况、地下水与地表水对混凝土的腐蚀性，确定堤防及建筑物地基各岩层的物理力学性质和渗透性参数及填土密实度;查明筑堤土料场的物理力学性质指标、可开采量及土料质量。

堤线地质勘察钻孔布置，结合现有堤防布设，穿堤涵闸每座勘察布设3个钻孔，护岸按长度勘察布置钻孔，料场2处每处布置4个钻孔。工作量见表1。

表1 勘察工作量一览表

2 区域地质构造分析

工作区地貌单元为低丘陵区的河谷地貌，海拔高程一般为190.03～209.01 m。地势由北向南缓慢倾斜，地形高差为18.98 m，地貌单元包括河床、河漫滩及一级阶地。

本区第四系地层分布广泛，地层一般5～18 m。分布范围大致与地貌单元吻合，一是全新统冲积层(Qal4)，二是上更新统冲积层(Q3al)。上部为新近沉积土，其下为低液限黏土，厚度0.4～1.3 m。局部为级配不良砂、砾，其厚度不等。

根据地下水赋存条件和成因类型，将流域内地下水划分为3种类型，即:第四纪松散岩类孔隙潜水、侵入岩类裂隙潜水和碎屑岩类裂隙孔隙潜水。

第四系松散岩类孔隙潜水主要分布于河流两岸阶地和高低河漫滩松散砂砾石层，含水层厚度一般＜10 m，地下水埋深＜4 m，与地表水连通性较好。水位受河水水位影响较大，年水位变幅1～3 m。本区属于湿润－丰湿润地区，地下水化学类型比较单一，地下水类型主要为HCO3—Ca2+·Na+，pH值7.1左右。

3 堤防工程地质条件分析

七道沟左岸下游现有堤防13.50 km，大体为10 a一遇防洪标准，堤防顶宽3.0～4.0 m，边坡1∶2～1∶3，堤高为1.0～2.0 m，达不到设计标准，堤防不完整，高矮不均，形态不一，上游、下游边坡均无护坡及排水设施;坝体迎水坡和背水坡植被丰茂，坝体上下游无护坡，坡面不规整，经多年运行，堤体迎水坡受雨水侵蚀严重，破坏较严重。

现有堤防堤体填筑土呈黑黄色。土的天然含水量为35.4%、密度1.74 g/cm3、干密度为1.32 g/cm3、土的相对密度为2.69、天然孔隙比为1.170、塑限为24.3%、内摩擦角为16.3°、粘聚力为30.7 kPa。

4 堤基工程地质条件分析

本区段地貌单元为堆积河漫滩，上部为第四系堆积地层;地下水类型为第四系松散层孔隙潜水，地下水补给源主要为大气降水及上游迳流排泄于下游，与河水水力联系密切。

堤基主要由新近沉积土、低液限黏土、级配不良砂砾土及泥岩组成，其中:①新近沉积土分布于地表及堤体下，揭露层厚:0.40～4.20 m。其干密度为0.77～1.52 g/cm3，孔隙比为0.818—2.222，液性指数为－0.08—0.96，压缩系数为0.33～1.78 MPa－1，压缩模量为1.52～6.27 MPa，凝聚力为11.2～41.7 kPa，内摩擦角为7.2～8.2°，渗透系数为4.55～8.27× 10－6cm/s。②低液限黏土(黄褐色)大部分地段分布，厚度0.5～2.80 m，其干密度为0.92～1.56 g/cm3，孔隙比为0.773—1.684，液性指数为－0.01—0.75，压缩系数为0.25～1.89 MPa－1，压缩模量为1.42～7.34 MPa，凝聚力为17.2～32.5 kPa，内摩擦角为12.3～17.3°，渗透系数为4.57～7.65×10－6cm/s。③低液限黏土(灰色)普遍分布于工作区，厚度0.60～7.00 m，其干密度为1.29～1.60 g/cm3，孔隙比为0.726—1.131，液性指数为－0.03～0.61，压缩系数为0.26～6.1 MPa－1，压缩模量为3.49～6.82 MPa，凝聚力为20.1～30.7 kPa，内摩擦角为4.7～19.5°，渗透系数为5.28～7.55× 10－6cm/s。④级配不良细砂大部分地段分布，揭露层厚: 0.60～2.40 m，休止角为水上28.3°，水下26.5°;⑤级配不良中砂大部分地段分布，揭露层厚:0.70～4.40 m，休止角为水上28.7°，水下26.7°;⑥级配不良粗砂大部分地段分布，揭露层厚:0.90～4.60 m，休止角为水上31.7°，水下29.6°。

5 建筑物工程地质条件分析

从岩性特征和水文地质分析了堤防工程范围的杨家、养牛场及一、二、三、四排水干渠涵闸的不同岩层的土体力学性质、堤基基础摩擦系数、允许渗透比降、允许承载力、地下水埋深、渗透系数、水力特性等项指标，从其数值上看出6座涵闸工程地质条件总的是:建筑物基础座于③低液限黏土、④低液限黏土或⑤级配不良细砂，建议基坑开挖临时边坡比1∶0.75;基础底板与低液限黏土的摩擦系数f=0.20－0.30，其抗滑稳定性较好;基坑排水可采用管井方式，低液限黏土层属冻胀性土。

6 护岸工程地质条件分析

岸坡地貌单元为漫滩区，地形起伏不大，此处河流多呈凸(凹)岸状，基本呈南北方向，河曲靠岸边发育，水深0.3～0.8 m(勘察期间)。地下水类型为第四系孔隙潜水，与地表水水力联系密切，丰枯期呈互补方式，地下水埋深在2.80 m (勘察期间)。

勘探深度内揭露地层岩性自上而下依次为:低液限黏土、级配不良细砂、级配不良中砂、级配不良粗砂，其间未见软弱及不良土体。岸坡主要由黏性土、砂性土组成，抗冲刷能力较差，表层耕土、黏性土具有冻胀性，故该岸坡属稳定性较差坡岸。

7 天然建筑材料分析

本次勘察土料场为指定料场，设计需要建筑材料用量约为63.78×104m3。2处料场均位于低丘陵区，钻孔揭露岩性自上而下为第四系全新统冲积层低液限黏土:灰褐色、灰色，稍湿，可塑，粘性一般，有效厚度2.8～3.1 m。占地类型大部分为荒地。勘探期内地下水为埋深3.2～3.4 m。料场产地类型较为简单，黏性土层厚度较为稳定，水位线以上均可使用，采用平均厚度法计算储量。有用层岩性为低液限黏土，厚度相对稳定，其中弃土层平均厚度为0.4～0.6 m，有用层平均厚度2.4 m，储量为128.2×104m3，满足设计用量要求。料场土料质量较好，可向上下游堤段提供土料，运输方便。

8 治理工程项目地质条件评价

1)七道沟地貌单元按成因类型分为剥蚀堆积和堆积地貌，其形态类型为一级阶地和漫滩区。

2)工作区大地构造单元属于松辽台向斜。该向斜属东北台块的一部分，向斜内以3个构造为主。下构造由受到强烈变质和断错的前震旦纪岩层构成;中构造层为上古生代和断错微弱的岩层构积成;覆盖于上述二构造层之上的为中生代疏松沉积物造成上构造层。它的厚度达1 000～5 000 m。北安地区除二井镇外的全部乡镇和建设、红星、赵光农场，均属这个向斜带。北安盆地基底为花岗岩，地带为海西褶皱带。

据《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2001)，该区地震动峰值加速度＜0.05 g，地震基本烈度为＜Ⅵ度，动反应谱特征周期为0.35 s，属区域构造稳定区。

3)根据区内含水层性质，将区内地下水类型分为第四系松散层孔隙潜水。

4)现有堤防堤体填筑土主要为高液限黏土组成，土体压实一般，清基不好，质量一般，堤身断面较窄，需采取加高培厚措施。

5)堤防堤基地质结构分类为上厚黏性土下粗粒土双层结构(Ⅱ)类;堤基工程地质条件分类，该段堤防堤基工程地质条件为B类。堤上排水闸地基土为低液限黏土、级配不良细砂、级配不良中砂、级配不良粗砂、级配不良圆砾及白垩纪泥岩组成，存在渗透稳定问题，需采取适当的工程处理措施，工程地质条件一般。进行土的渗透变形判别，堤基的渗透变形为流土型。

6)护岸工程地质结构上为黏性土，下为级配不良细、中、粗砂，抗冲刷能力较差，黏性土具有冻涨性，建议采取适当的工程防护措施和防冻胀措施。

7)料场土满足工程需要，砂料、砾料需外购。

综上，该建设项目地质条件分析与评价成果，可满足工程设计的要求。

［1］ 嫩江专属地质局第二区测队.北安地区地质报告［R］.齐齐哈尔:嫩江专属地质局第二区测队，1958.

［2］ 哈尔滨中建建筑设计有限公司.北安市七道沟通北段近期治理工程地质勘察报告［R］.哈尔滨:哈尔滨中建建筑设计有限公司，2012.