某天然气长输管道项目穿越区工程地质适宜性评价

2019-03-07沈国栋杨兴旺

资源信息与工程 2019年1期

关键词：第四系粉质河床

沈国栋，杨兴旺

(江苏省水文地质海洋地质勘查院，江苏淮安 223005)

研究区发育有青尼罗盆地和欧加登盆地，后来被东非大裂谷所分割，穿越附近NNW向断裂发育，规模一般20～50 km，最大一条推测断层规模达100 km以上，经现场调查及地质钻探，穿越区未发现明显的断裂构造迹象。

1 地层岩性

依据钻探揭露及土体形成的地质年代、成因、岩性、物理力学性质等特性对场区的地层进行工程地质分层，自上而下分层描述如下：

①层第四系全新统冲洪积中砂(Qhal+pl)：灰黄色，稍湿～饱和，稍密，颗粒级配不良，含砾，粒径2～6 mm，含量5%～10%。该层仅在河床钻孔4H3揭露，厚度1.60 m。

②层第四系全新统冲洪积砾砂(Qhal+pl):灰黄色，稍湿，密实，颗粒级配良好，砾石粒径一般2～10 mm，最大40 mm，母岩成分以灰岩为主，棱角状，含量约40%。该层仅在4H1、4H5钻孔揭露，厚度0.60～1.60 m，顶板埋深0 m，顶板标高869.91～872.80 m。

③层第四系全新统冲洪积粉质黏土(Qhal+pl):黄褐色，坚硬，土质较均匀，干强度、韧性中等，摇振反应无，稍有光泽。该层穿越区大部分钻孔有揭露，仅4H1位置缺失，揭露厚度4.50～10.00 m，局部未揭穿，顶板埋深0～1.60 m，顶板标高861.64～872.20 m。

④层第四系全新统残坡积粉质黏土(Qhel+dl)：灰黄色杂白色斑点，坚硬，含中等风化灰岩碎块石，局部富集成层，遇水易软化、崩解，干强度、韧性中等，摇振反应无，稍有光泽。该层4H2、4H3钻孔揭露，揭露厚度2.60～4.50 m，局部未揭穿，顶板埋深4.50～7.00 m，顶板标高856.24～861.35 m。

⑤层侏罗系哈蔓莱组灰岩(Jh)：灰白色，隐晶质结构，中厚层状构造，节理很发育，岩芯破碎呈碎块状，块径2～6 cm，个别呈短柱状，节长5～15 cm，锤击不易碎；局部具褐红色不规则斑纹，为豹皮灰岩。该层仅在两岸钻孔4H1、4H2、4H5揭露，未揭穿，揭露厚度5.30～8.40 m，顶板埋深1.60～9.70 m，顶板标高858.75～868.31 m。

2 地下水与岩土层渗透性

2.1 地下水

根据勘查区地下水赋存介质，将地下水划分为第四系松散岩类孔隙潜水和基岩裂隙潜水两种类型。

(1)第四系松散岩类孔隙潜水。主要分布在河谷地区，呈带状展布。含水层由第四系全新统砾砂层组成，地下水赋存于中砂层孔隙之中。地下水具有自由潜水水面，一般不具承压性质，呈孔隙潜水分布。

(2)基岩裂隙潜水。主要赋存于侏罗系哈蔓莱组的灰岩中，透水性和富水性受到构造、风化裂隙发育程度的控制，一般为高角度的构造裂隙，层面裂隙及层间羽状裂隙都较发育。水量及水质都存在垂直分带性，局部富水，局部则贫水。勘查期间地下水静止水位埋深为0.95～6.65 m，标高为862.29～867.81m，最大水位变幅约为3 m。

2.2 地下水的补给、径流、排泄

穿越区地下水补给、径流、排泄受大气降雨、岩性、地貌条件和区域水文网切割深度所控制。孔隙潜水主要补给来源为大气降水及地表水入渗，排泄方式以自然蒸发、向地表水体排泄及少量人工开采为主。穿越段基岩中的风化裂隙地下水主要补给来源为大气降水，以及季节性地表水径流补给。由于岩石表部风化强烈，裂隙发育，为地下水下渗移提供了通道，该段基岩透水性一般，降雨过后偶有水流从岩壁渗漏而出。穿越河床段基岩中的地下水补给来源主要为河床内松散层孔隙水及河水，而孔隙水与河水有直接的水力联系，故河床内下部的基岩裂隙水赋水性相对较好。穿越河流河谷是本区最低侵蚀基准面，两岸岩土层接受大气降雨渗入补给形成的地下水，在水力坡度条件下由高处向低处径流，一部分通过地下径流汇入河流成为地表水。河谷虽然是该区地下水的汇集、排泄区，地表水向下渗入又是河底之下含水层中地下水的主要补给来源。

2.3 岩土层渗透性

根据室内土工试验结果，结合穿越场区地层岩性、水文地质条件，综合给出穿越部位各岩土层的渗透系数，见表1。

表1 各岩土层渗透系数汇总表

3 不良地质作用及特殊性岩土

穿越区未发现滑坡、泥石流等不良地质现象，发现的不良地质现象为岸坡崩塌。河流两岸边坡近于直立，高约3～5 m，受水流侵蚀多处崩塌，但崩塌规模不大，管道埋设后需对岸坡采取相应的护岸措施。本次勘察未揭露湿陷性黄土、盐渍土等特殊性岩土，区内抗震设防烈度按6度考虑，可不考虑砂土液化影响。据室内试验，③层粉质黏土自由膨胀率为22%～38%，平均值为32%，结果表明，③层粉质黏土不具膨胀性。

4 河床与岸坡稳定性

4.1 河床稳定性

穿越河段为山间洼地内的河流，无常年性流水，在汛期或雨季流量较大。该河床为天然河床、较平缓，坡度起伏变化小，河段形态基本稳定。穿越河段河床为非黏性土河床，拟设管道轴线斜穿于河道内河床下布设。河床内主要为①层中砂、③层、④层粉质黏土构成，通过冲刷计算，穿越的河床最大冲刷深度为2.00 m，最低冲止高程为860.69 m，位于③层粉质黏土层中。综上：通过钻探揭示地层岩性结构，结合河势对水流的影响等进行分析，综合判定穿越河段形态基本稳定，河床冲刷深度以下稳定。

4.2 岸坡稳定性

穿越河流为丘间洼地内的河流，区域地势不甚开阔，起伏较大。穿越段河道无明显变窄而影响河水流动的卡口存在。该河流为季节性调节河流，勘察期间处于干枯状态。仅在汛期、雨季时才有洪流或较大的水流通过，水流作用持续时间较短，对岸坡影响有限。穿越河段两岸为自然岸坡，坡度近于直立，高约3～5 m，覆盖层主要为粉质黏土，高约3～5 m，受水流侵蚀，多处坍塌，岸坡稳定性较差，建议管道埋设后两岸采取相应护岸措施。

4.3 管线穿越方式适宜性评价

穿越区河道基本顺直，河流两侧地形起伏不大，勘察期间河水枯竭，河床冲刷深度以下稳定，岸坡稳定性较差。河床质为中砂层，揭露厚度1.60 m，其下为第四系全新统冲洪积粉质黏土层，一般最大冲刷深度2.00 m，即河床2.00 m深度内的中砂为不稳定地层，其下可视为稳定地层。本次勘察未揭露盐渍土、湿陷性黄土、膨胀性土等特殊性岩土，发现对工程有影响的不良地质作用为岸坡崩塌，但规模不大，管道埋设后采取相应的护岸措施即可，场地基本稳定，适宜大开挖沟埋敷设方式穿越。