安哥拉梅农盖水田农场有机质粉质粘土渗透性质初探

杨丽娜 戴彦雄

（机械工业勘察设计研究院 陕西 西安 710043）

安哥拉梅农盖水田农场位于安哥拉中南部内陆城市梅农盖市东部，项目总体规划沿LONGA河的漫滩部位进行水稻种植。在LONGA河的漫滩部位普遍分布有一层黑色～黑褐色的粉质粘土，为主要种植土，该土类的主要表观性质：①该类土层色泽较深，主要分布于河道两侧及河道的堆积岸，一般与沼泽伴生；②该类土层的有机质或碳质含量较高，染于手上甚至难以洗掉；③该种土土性较粘，和水后可搓成土条；④该层粉质粘土由河道漫摊处向河岸处呈过渡性分布，厚度逐渐趋薄，且由粉质粘土过渡至粉细砂。

为了进行水稻种植的蓄水设计，进行相关水利构筑物如渠道、田埂等的防渗设计，如何合理的选取该层土的渗透指标就成为农场开发过程中的关键因素。本文结合一些工程地质测绘及室内试验，对该层粉质粘土的物理力学性质尤其是渗透性质进行了初步探索。

1 农场工作区概况

梅农盖农场工作区位于安哥拉Menogue市Longa河所在河谷，沿河谷自南向北延伸约30km。该河谷总体较为开阔，但上游相对较窄，宽度约500m～1400m，下游部位相对较为宽阔，宽度约1300m～2800m。河谷内地势较为平坦，横向上总体呈西高东低，呈8‰的缓坡逐步下降；纵向上总体呈北高南低，地面比降约1‰左右，仅在地貌单元改变的部位略有起伏。由河谷至两侧山梁成缓坡抬升，由于Longa河在河谷中基本紧贴河谷东侧山梁，故东侧山坡相对较陡，约8°左右，而西侧山坡相对较缓，约4°左右。

农场工作区近河平缓部位主要为河漫滩地貌，沿河曲缓坡抬升的部位主要为缓坡丘陵地貌与冲积阶地地貌。

图1 拟建场地位置图

根据安哥拉气象局的气象资料，Menogue市地区属高温半干旱气候，每年4月～10月为旱季，11月至次年3月为雨季。年平均最高气温为29.4℃，年均降水量为800mm左右，年雨、旱季降水量极差约205mm。

该区域河流主要靠大气降水及地下水补给。由于该区域所处地段均为松散砂类土堆积层，为河流提供了相对较好的补给与排泄环境，雨季大气降水量大时，河水通过地下潜流的方式补给地下水，抬升地下水位；旱季大气降水量小时，地下水回流补给河水。根据对Longa河的水文观测，该河流速及水位在一个水文年内变化不大，旱季末期流速约在0.49m/s，雨季末期流速约在0.47m/s，旱雨季河水水位差约在0.1m～0.2m左右，但由于河谷内较为宽缓，故河水雨旱季动态变化时淹没面积变化较大。

该区域地层主要以砂类土为主，根据地质勘探情况揭示，上部主要为有机质粉质粘土层，但其分布不连续；其下50m探明范围内以石英质粉砂～细砂为主，局部相变为中砂。

2 有机质粉质粘土的分布特征

通过地质勘探工作，该种有机质粉质粘土主要分布在近河的沼泽地段及山梁间的凹陷地段，山梁前端岸坡一般比降较大，该类土分布较少。根据勘察调查，该粉质粘土分布具以下规律：

表1 粉质粘土物理力学性质指标一览表

表2 试坑渗水试验成果表

表3 双环和单环渗水试验成果表

（1）河道突然变窄的地段一般该类土厚度比较大。

（2）自近河的沼泽地至远河的河漫滩、缓坡丘陵方向，该类土的厚度呈由薄到厚，再由厚到薄的规律分布。最厚的部位一般分布于季节性存水的河漫滩部位。

该类土厚度一般在0.5m～1.5m左右。

3 有机质粉质粘土的物理力学性质

根据勘察期间所进行有机质含量测试，该层土的有机质含量在20%左右。

根据室内试验，该层土的相关物性指标见表1所示。从表中可以看出该层土总体属粉质粘土，其含水率、重度、塑性指数、液性指数等指标随土体分布位置的不同差异较大，但根据密度、孔隙比等试验指标可见该粉质粘土总体处于大孔隙、低密度、具高压缩性的状态。

4 有机质粉质粘土的成因及渗透性质推断

根据上述农场区域地层分布情况及水文气象特征可知该区域地表水水位在雨季和旱季变化比较大，推断该层土主要是由于植物在地表水动态的上升与下降过程中在静水环境下腐烂所形成。即在旱季地表水范围变小时，植被在较为湿润的情况下生长，但在雨季来临后，根系很快又被地表水淹没造成植被死亡，并在静水环境下腐烂降解并附着于砂骨架上所形成。

同时，由于河流的动水冲刷作用，形成了该层土在近河的沼泽地分布厚度较小，而在远河的季节性存水的河漫滩厚度较大的分布特征。而在河道突然变窄部位，由于地形突然变化的阻滞影响，使得上游冲刷带来的有机质团粒在近岸不断堆积，从而造成河道变窄部位该层土分布较厚的情况。

根据对该层土成因的推断及对其物性指标、分布规律的了解，该种土的渗透性质很有可能不同于一般意义上粉质粘土的渗透性质，该种土的松散结构性及易冲刷性很可能导致该层土具有很强的渗透性。

5 有机质粉质粘土的渗透性质初探

根据现场条件，依据《工程地质手册》（第四版）[2]的相关方法，选择了部分试验点进行了相关试坑渗水、单环渗透及双环渗透试验，试坑渗水试验结果见表2，单、双环渗透试验结果见表3。

《工程地质手册》（第四版）中所给出的一般的粉质粘土的渗透系数约1.04×10-4m/d～5.18×10-3m/d，粉砂的渗透系数约5.18×10-2m/d～1.04×10-1m/d，从表2、3可以看出该层粉质粘土层渗透系数显示出粉砂的特性，验证了根据其成因、分布及物性指标对其渗透性质的相关推断。

根据对其成因、分布、物性指标的综合分析并结合渗透试验结果，可以看出粉质粘土的强渗透性与其骨架结构有较大关系。该类土骨架结构以粉细砂为主，在其形成过程中，有机质膨胀腐烂并充填在砂颗粒之间，使该类土变得松散，处于大孔低密度状态。随着有机质形成的细粒土量的增长，其逐渐显示出粉质粘土的性质，但其内部的松散结构却使其显示出砂类土的渗透性质。

6 对该类土使用的相关建议

（1）针对该类具特殊渗透性的粉质粘土，在渗透系数选取上，大面积灌溉防渗设计所需的渗透系数可参照双环渗水试验结果，即该有机质粉质粘土层渗透系数可按1m/d采用；线状或点状水体（如水池、灌溉渠等）防渗设计所需的渗透系数可参照单环或试坑渗水试验结果，即该层粉质粘土层渗透系数可按1.5m/d采用。

（2）在水利构筑物的使用上，如该类土不能达到防渗要求，建议对其添加如水泥等的添加剂以改良其渗透性质。

7 结论

（1）该层粉质粘土不同于一般意义的粉质粘土，由于其形成条件及环境的特殊性，显示出大孔、低密度具高压缩性的特点。

（2）因其特殊的结构性，该层粉质粘土显示出类似于砂类土的强渗透性。

（3）在工程中考虑该类土的渗透性能时，需结合工程地质勘察及相关试验综合判断其渗透性，选择合适的设计参数，切不可按照相关经验指标套取，以免造成工程事故。陕西水利

[1]戴彦雄.安哥拉CuandoCubango省Longa水稻农场开发建设项目工程地质勘察报告书[R].西安：机械工业勘察设计研究院，2011.12.

[2]常士骠，张苏民等.工程地质手册（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.