堤防工程地質(zhì)評(píng)價(jià)方法

1、5堤防工程地質(zhì)評(píng)價(jià)方法,在取得堤防工程的地形、地質(zhì)、試驗(yàn)和已建堤防的隱患、險(xiǎn)情等資料后，應(yīng)進(jìn)行綜合整理和分析，進(jìn)行堤防工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。工程地質(zhì)評(píng)價(jià)的目的在于：找出存在工程地質(zhì)問(wèn)題的部位，提出工程處理的建議。堤防工程地質(zhì)評(píng)價(jià)應(yīng)包括對(duì)堤防工程中的土堤、防洪墻、穿堤涵閘以及堤岸等幾個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，由于它們的特點(diǎn)、存在問(wèn)題的不同，評(píng)價(jià)的側(cè)重點(diǎn)也不同。,5.1 堤基工程地質(zhì)評(píng)價(jià),這里的堤基是指土堤的堤基。絕大多數(shù)情況下，堤基以各種成因類(lèi)型的第四系松

2、散層為主，土體的形成時(shí)代、成因類(lèi)型、分布規(guī)律、物質(zhì)組成以及性狀等的變化十分復(fù)雜，其滲透性差異極大。所以查明堤基的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，特別是滲透性大土體以及工程地質(zhì)性質(zhì)差的特殊土等在堤基下的分布情況和厚度，是進(jìn)行堤基工程地質(zhì)評(píng)價(jià)的重要依據(jù)。,5.1.1堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類(lèi),堤基的地質(zhì)結(jié)構(gòu)是決定堤防工程地質(zhì)條件的主要因素，通過(guò)堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類(lèi)，能分辨出哪些地質(zhì)結(jié)構(gòu)類(lèi)可能存在什么樣的工程地質(zhì)問(wèn)題，是需要進(jìn)行堤基處理的；哪些可能不存在什么樣的工程地質(zhì)問(wèn)題，工

3、程地質(zhì)條件較好，是不需要處理的。對(duì)堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)的合理分類(lèi)，是進(jìn)行堤防工程地質(zhì)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。規(guī)范附錄C給出了堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)，劃分出單一結(jié)構(gòu)、雙層結(jié)構(gòu)和多層結(jié)構(gòu)三類(lèi)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步劃分出若干亞類(lèi)。在進(jìn)行堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類(lèi)時(shí)，有幾點(diǎn)需注意：其一，進(jìn)行分類(lèi)的堤基厚度：“宜根據(jù)勘探深度范圍內(nèi)巖石、粘性土、粗粒土和特殊土的分布與組合關(guān)系分類(lèi)”。對(duì)于控制性深孔超出一般性鉆孔的孔深部分，可不參與堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類(lèi)。其二，當(dāng)?shù)袒植加谢鶐r時(shí)，

4、可不考慮巖石的類(lèi)型，把各類(lèi)巖石統(tǒng)一劃為基巖。但對(duì)埋深小、滲透性大的基巖要特別注意。,其三，巨粒土和含巨粒的土、粗粒土宜按國(guó)標(biāo)（GBJ145—90）定名，細(xì)粒土宜按三角坐標(biāo)法定名。按三角坐標(biāo)定名的滲透性較強(qiáng)的砂壤土宜按粗粒土對(duì)待。其四，“堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)亞類(lèi)可根據(jù)各地實(shí)際地質(zhì)條件，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)踐經(jīng)驗(yàn)劃分?！币?guī)范“表C.0.2堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類(lèi)表”中，對(duì)亞類(lèi)的劃分給與了充分的自由度。這是因?yàn)椴煌胤?，組成堤基的物質(zhì)及其組合關(guān)系千差萬(wàn)別，很難統(tǒng)一

5、標(biāo)準(zhǔn)。堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)亞類(lèi)的劃分需重點(diǎn)突出堤基中透水性的地層、會(huì)帶來(lái)主要工程地質(zhì)問(wèn)題的地層（如砂性土、特殊土層等）是否存在及其空間分布，這一點(diǎn)反映出來(lái)了，堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類(lèi)的目的就達(dá)到了。規(guī)范的條文說(shuō)明中例舉了湖北省洪湖分蓄洪區(qū)堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)中亞類(lèi)的劃分。這里再介紹一下長(zhǎng)江中下游堤防、黃河下游堤防堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類(lèi)，以便于大家的理解。,1)長(zhǎng)江中下游堤防堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類(lèi),根據(jù)堤基土層結(jié)構(gòu)、表層粘性土的厚度等，將長(zhǎng)江中下游堤防堤基劃分為三個(gè)結(jié)構(gòu)類(lèi)

6、型和五個(gè)亞類(lèi)，見(jiàn)表5.1-1。表5.1-1 長(zhǎng)江中下游堤防堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類(lèi)表,2)黃河下游堤防堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類(lèi),針對(duì)黃河下游堤防的特點(diǎn)，將堤基的地層結(jié)構(gòu)劃分為4個(gè)大類(lèi)、9個(gè)小類(lèi)，見(jiàn)圖5.1-1。單層結(jié)構(gòu)類(lèi)包括單層砂性土結(jié)構(gòu)和單層粘性土結(jié)構(gòu)兩類(lèi)。單層砂性土結(jié)構(gòu)（圖5.1-1，1a）。堤基為厚層或較厚層的砂性土，存在滲水和滲透變形問(wèn)題。遇強(qiáng)震時(shí)，有發(fā)生液化的可能。單層粘性土結(jié)構(gòu)（圖5.1-1，1b）。堤基為粘性土或者堤基的上部為

7、厚層的粘性土，一般工程地質(zhì)條件較好，但當(dāng)其中分布有湖相、海相及沼澤相淤泥及淤泥質(zhì)土?xí)r，容易產(chǎn)生不均勻沉降及滑動(dòng)變形。,圖5.1-1 黃河大堤的地基地層結(jié)構(gòu)類(lèi)型示意圖,圖5.1-1 黃河大堤的地基地層結(jié)構(gòu)類(lèi)型示意圖,雙層結(jié)構(gòu)類(lèi)包括雙層結(jié)構(gòu)2a（上部為厚度小于3m的粘性土，其下為砂性土）、雙層結(jié)構(gòu)2b（上部為厚度大于3m的粘性土，其下為砂性土）兩類(lèi)。當(dāng)發(fā)生洪水時(shí)，對(duì)于雙層結(jié)構(gòu)的地基，若上部粘性土層厚度小于3m，容易被承壓水頂破而發(fā)生

8、滲透變形；若上部粘性土層大于3m，則地基一般比較穩(wěn)定，但尚需注意堤內(nèi)坡腳附近是否存在坑塘、水溝及取土坑等，因?yàn)檫@些部位粘性土層的厚度往往小于3m，有發(fā)生滲透變形的可能。,多層結(jié)構(gòu)類(lèi)包括多層結(jié)構(gòu)3a（以砂性土為主）、多層結(jié)構(gòu)3b（以粘性土為主）和多層結(jié)構(gòu)3c（含秸科、樹(shù)枝、木樁、塊石及土的老口門(mén)）三類(lèi)。多層結(jié)構(gòu)3a。堤基為相間分布的粘性土和砂性土，砂層分布較多，或者堤基的上部為薄的砂層。存在滲水及滲透變形問(wèn)題。多層結(jié)構(gòu)3b。堤基為相

9、間分布的粘性土和砂性土，以粘性土為主，砂性土很薄且埋藏較深。存在沉降及滑動(dòng)變形問(wèn)題。多層結(jié)構(gòu)3c。鑒于老口門(mén)堤基填料物質(zhì)復(fù)雜，其工程地質(zhì)問(wèn)題也較復(fù)雜，有滲水及滲透變形問(wèn)題，有時(shí)也有不均勻沉降及滑動(dòng)等問(wèn)題。,黃土類(lèi)土結(jié)構(gòu)類(lèi)黃河兩岸廣泛分布有黃土、黃土類(lèi)土，有黃土類(lèi)土組成的堤基包括兩種類(lèi)型。黃土類(lèi)土4a。堤基為上更新世黃土類(lèi)砂壤土及黃土類(lèi)壤土。存在黃土類(lèi)土的濕陷性問(wèn)題。上覆粘性土的黃土類(lèi)土4b。堤基上部為全新世的沖積粘性土，下部為黃

10、土類(lèi)土。這類(lèi)堤基的黃土類(lèi)土，具弱濕陷性，在沖積的粘性土中如含有砂壤土及輕、中壤土?xí)r，還有輕微的滲水問(wèn)題，在遇強(qiáng)震時(shí)有液化的可能性。,5.1.2 堤基工程地質(zhì)評(píng)價(jià),1)堤基工程地質(zhì)評(píng)價(jià)與勘察階段相適應(yīng)規(guī)劃階段，只針對(duì)新建堤防進(jìn)行評(píng)價(jià)。本階段一般不布置勘探工作，主要是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查勘、調(diào)查、訪問(wèn)和收集已有資料來(lái)了解對(duì)確定堤防方案影響比較大的地形、地質(zhì)問(wèn)題。由于掌握資料的深度有限，主要從地形、地貌和宏觀的地質(zhì)條件等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，一般只要求了解堤

11、基工程地質(zhì)條件、可能存在的工程地質(zhì)問(wèn)題。可行性研究階段，對(duì)于新建堤防，要求“對(duì)選定線路主要工程地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，并對(duì)堤線工程地質(zhì)條件進(jìn)行初步的分段評(píng)價(jià)”，提出處理的初步建議。本階段已進(jìn)行了一定的勘探、試驗(yàn)工作，對(duì)地基的地質(zhì)結(jié)構(gòu)也有了一定的認(rèn)識(shí)，工程地質(zhì)評(píng)價(jià)需綜合分析工程沿線地形、地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、土巖物理力學(xué)性質(zhì)等因素，分段進(jìn)行評(píng)價(jià)。分段首先依據(jù)的是地貌，再依據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)分。對(duì)于已建堤防，在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，還需考慮擬加固堤段堤

12、基險(xiǎn)情隱患類(lèi)型、分布位置，出險(xiǎn)和搶險(xiǎn)情況，臨時(shí)加固措施及效果的初步分析等因素。,初步設(shè)計(jì)階段，對(duì)于新建堤防，則要求對(duì)堤基工程地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)分段評(píng)價(jià)，并對(duì)存在的工程地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行必要的分析計(jì)算，提出處理措施的建議；對(duì)于已建堤防，同樣是應(yīng)結(jié)合對(duì)堤基險(xiǎn)情隱患的調(diào)查和分析，開(kāi)展上述工作。進(jìn)行工程地質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí)，可將同類(lèi)型的堤段歸并在一起作出評(píng)價(jià)，也可按堤防里程樁號(hào)分段進(jìn)行評(píng)價(jià)。堤基工程地質(zhì)評(píng)價(jià)不能僅限于對(duì)堤基工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)和土巖體的物理力學(xué)性質(zhì)的

13、評(píng)價(jià)。雖然堤基工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)、土巖體的物理力學(xué)性質(zhì)是決定堤防工程地質(zhì)條件的主要因素，但某一堤段存在什么樣的工程地質(zhì)問(wèn)題還受到其它因素的影響。如同樣是上薄層粘性土、下砂土雙層結(jié)構(gòu)亞類(lèi)（Ⅱ1）的堤段，在外灘很寬的情況下，它存在滲透問(wèn)題的可能性就比窄外灘的要小得多。所以在評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)綜合考慮堤內(nèi)外的地形地貌條件及其演化過(guò)程、歷史險(xiǎn)情、人類(lèi)活動(dòng)等多個(gè)因素，而不能僅限于堤基的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和土巖體的物理力學(xué)性質(zhì)。,2)除對(duì)工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)外，應(yīng)著重于堤基

14、主要工程地質(zhì)問(wèn)題的評(píng)價(jià)。這些問(wèn)題包括：滲流穩(wěn)定問(wèn)題、抗滑穩(wěn)定問(wèn)題、變形問(wèn)題和沖刷問(wèn)題。滲流穩(wěn)定問(wèn)題評(píng)價(jià)，主要根據(jù)堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)、透水性及臨界比降，判定土的滲透變形的類(lèi)型，結(jié)合堤防斷面，計(jì)算求得滲流場(chǎng)內(nèi)的水頭、壓力、坡降、滲流量等水力要素，進(jìn)行滲流穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)，提出防滲、排滲或滲控措施的建議?？够€(wěn)定問(wèn)題、變形問(wèn)題和沖刷問(wèn)題評(píng)價(jià)，可根據(jù)堤基邊界條件、地質(zhì)結(jié)構(gòu)與土的類(lèi)型和特殊土（包括：中、高塑性粘土、淤泥質(zhì)土、淤泥、膨脹土、有機(jī)土、泥

15、炭等）、砂性土的分布狀況，進(jìn)行初步評(píng)價(jià)。特殊土影響抗滑和變形穩(wěn)定性，砂性土則需注意沖刷穩(wěn)定性。對(duì)存在問(wèn)題的堤段則需選擇代表性斷面進(jìn)行抗滑穩(wěn)定和沉降量的計(jì)算；沖刷穩(wěn)定性評(píng)價(jià)需計(jì)算沖刷深度，必要時(shí)需通過(guò)模型試驗(yàn)驗(yàn)證，確定沖刷深度和抗沖刷的工程措施。,規(guī)程《附錄E堤基和堤岸工程地質(zhì)條件分類(lèi)》中，列出了堤基工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)要考慮的因素。在長(zhǎng)江中、下游堤防加固勘察中，總結(jié)了堤基工程地質(zhì)條件的綜合分類(lèi)與評(píng)價(jià)，見(jiàn)表5.1－2，供大家參考。,表5.1

16、－2 長(zhǎng)江中下游堤防堤基工程地質(zhì)分類(lèi)綜合評(píng)價(jià)表,5.2防洪墻的工程地質(zhì)評(píng)價(jià),受城市發(fā)展、城區(qū)場(chǎng)地的限制，城市內(nèi)一般多修建防洪墻來(lái)抵御洪水或海潮。根據(jù)建筑材料的不同，防洪墻可分為鋼筋混凝土防洪墻、混凝土防洪墻和漿砌石防洪墻等幾類(lèi)，前者墻體高度可達(dá)6～8m，其中地表以上高3～6m，地表以下2～3m；后兩者則多在墻的高度不大時(shí)采用，且多數(shù)建造時(shí)間比較久遠(yuǎn)。根據(jù)防洪墻斷面型式的不同，又可分為重力式和扶壁式防洪墻。有的城市的防洪墻還

17、在外側(cè)設(shè)有駁岸、內(nèi)側(cè)建有戧臺(tái)。此外，由于防洪墻斷面尺寸小，墻體擋水時(shí)，墻基滲徑較短，有的防洪墻在其內(nèi)、外側(cè)的地表鋪設(shè)有一定寬度和厚度的粘土隔滲層。（如圖5—2.1、圖5—2.2）。,圖5-2.1 南京市長(zhǎng)江某堤段城市防洪墻斷面圖,圖5-2.2 武漢市重力式混凝土防洪墻斷面圖（單位：m）,防洪墻的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)與土堤地基的類(lèi)似，但是由于城市防洪工程的重要性，防洪墻軸線上勘探孔的密度往往大于土堤，對(duì)地基地質(zhì)結(jié)構(gòu)的劃分和工程地質(zhì)分段也比土堤

18、的更細(xì)。此外，由于防洪墻結(jié)構(gòu)的和所處地理位置的特殊性，其工程地質(zhì)評(píng)價(jià)中也存在一些需要特別注意的地方。許多河段防洪墻墻基表層分布有雜填土，有時(shí)厚度可以超過(guò)10m，這是防洪墻與一般土堤工程地質(zhì)條件中差異較大的一點(diǎn)，由于是人類(lèi)活動(dòng)的產(chǎn)物，雜填土無(wú)論是空間分布、物質(zhì)組成還是水文地質(zhì)、工程地質(zhì)性質(zhì)方面，都無(wú)規(guī)律可循。例如武漢市的武昌市區(qū)堤段防洪墻墻基上部雜填土最厚可達(dá)14m，主要由粘性土夾碎塊石、磚塊、煤渣和建筑垃圾組成。這些雜填土具不均一性，

19、主要表現(xiàn)在密實(shí)度差異大，標(biāo)貫擊數(shù)大的可達(dá)13擊，小的只有1擊。土體的滲透性變化也大，滲透系數(shù)自3×10-7～1×10-3cm/s不等，局部因有架空現(xiàn)象而具強(qiáng)透水性。有的河段墻基回填的素填土為具中～高壓縮性的淤泥質(zhì)粘土或淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。所以在進(jìn)行防洪墻工程地質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到防洪墻的工程特點(diǎn)（斷面尺寸小、墻基滲徑較短）、地形特點(diǎn)（外灘窄或直接臨水）、地基特點(diǎn)（分布有雜填土、淤泥質(zhì)土等），對(duì)于已建防洪墻的加固，還應(yīng)考

20、慮歷史險(xiǎn)情隱患的情況。評(píng)價(jià)時(shí)，可參照土堤堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)的分類(lèi)原則，對(duì)墻基進(jìn)行分類(lèi)，再分段進(jìn)行工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。,進(jìn)行防洪墻工程地質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)下列主要工程地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行分析評(píng)價(jià)：,1)滲透穩(wěn)定問(wèn)題主要是由于防洪墻斷面尺寸小、滲徑短，江、河、潮水可通過(guò)墻基淺部滲透性較大的土層或沿墻體與地基的接觸面入滲，在墻后形成滲水、散浸甚至管涌等險(xiǎn)情。例如1998年汛期，武漢市市區(qū)防洪墻內(nèi)墻腳、墻內(nèi)混凝土路面接縫處有多處滲水和散浸。對(duì)于此類(lèi)問(wèn)題可根據(jù)實(shí)際

21、情況，進(jìn)行水平或垂直防滲處理。2)不均勻沉降問(wèn)題主要是墻基中分布有人工填筑土或淤泥質(zhì)粘性土，這些土體或本身就具有成分不均一、結(jié)構(gòu)松散的特點(diǎn)，或與其他土體性狀差異較大，地基承載力偏低，加之江河水漲落，引起墻基土體有效應(yīng)力發(fā)生調(diào)整和變化，從而產(chǎn)生不均勻沉降。對(duì)于此類(lèi)問(wèn)題可根據(jù)土體的分布情況，合理設(shè)置變形縫，或擴(kuò)大墻基尺寸、改變墻基型式等方法來(lái)解決。,3)抗滑、抗傾穩(wěn)定問(wèn)題一般重力式防洪墻和墻后設(shè)有戧臺(tái)的防洪墻抗滑、抗傾穩(wěn)定性較好。但是

22、有的防洪墻或因墻體埋置深度過(guò)淺或墻基持力層為淤泥質(zhì)粘性土，性狀差、強(qiáng)度低、墻基與持力層間摩擦系數(shù)偏小，在高水位江、河、潮水的側(cè)向推力等外力的作用下，存在抗滑或抗傾穩(wěn)定問(wèn)題。確定墻體是否存在抗滑、抗傾穩(wěn)定問(wèn)題，應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的計(jì)算。,5.3穿堤涵閘的工程地質(zhì)評(píng)價(jià),5.3.1穿堤涵閘簡(jiǎn)介穿堤涵閘的建設(shè)是隨著沿江濱湖（海）地區(qū)筑堤圍垸修建海塘而發(fā)展起來(lái)的，主要作用是防洪、排澇和灌溉，有的還兼有航運(yùn)、交通、過(guò)魚(yú)的作用。涵閘的建設(shè)歷史十分久遠(yuǎn)，早在

23、宋代，長(zhǎng)江流域就有興建堤閘之舉，經(jīng)過(guò)一千多年工程的實(shí)踐，建閘技術(shù)已日趨完善，涵閘規(guī)模也由小型發(fā)展到中、大型，并逐步采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼木閘門(mén)和自動(dòng)起閉設(shè)備。涵閘工程在保證工業(yè)發(fā)展、農(nóng)業(yè)豐收、保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全等方面發(fā)揮了重要作用。各流域內(nèi)穿堤涵閘不僅數(shù)量繁多，規(guī)模、結(jié)構(gòu)型式差異也很大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅淮河流域就有各類(lèi)涵閘5000多座，其中大中型的約600座；長(zhǎng)江流域內(nèi)流量大于100m3/s的涵閘也有187座之多。就規(guī)模而言，小的涵閘只有

24、一孔，寬度1m左右，流量也不足10m3/s，大的涵閘則有數(shù)十個(gè)孔，單孔寬度可達(dá)23.6m，最大流量為8000m3/s（如荊江分洪區(qū)的北閘）。,涵閘多采用鋼筋混凝土、漿砌條石、圬工等結(jié)構(gòu)，其建筑型式主要有以下幾種：開(kāi)敞式：采用露頂閘門(mén)，多數(shù)為分洪閘和節(jié)制閘。某些設(shè)有胸墻的開(kāi)敞式閘，閘墩上布置了公路橋或工作橋。箱涵：閘室結(jié)構(gòu)為矩形箱體，閘身埋置在堤身中，閘孔中的水流可以是有壓流。拱涵：閘室頂板為拱結(jié)構(gòu)，閘身埋置在堤身中，閘孔中的水流可

25、以是有壓流。雙層閘：閘室為上下兩層，深孔為箱涵。這種布置型式可以減小閘門(mén)的高度，調(diào)節(jié)流量和水位也比較靈活方便。此外，涵閘一般設(shè)有消力池、消力檻、護(hù)坦板及海漫等消能工程，少數(shù)涵閘還建有船閘、魚(yú)道等通航、過(guò)魚(yú)建筑物。,5.3.2工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià),(1)涵閘工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)要與勘察階段和涵閘的規(guī)模相對(duì)應(yīng)。規(guī)劃階段，除非是大中型涵閘，一般不進(jìn)行工程地質(zhì)條件的評(píng)價(jià)。則在查明閘址工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，進(jìn)行較為詳細(xì)的評(píng)價(jià)?？裳泻统踉O(shè)階段的評(píng)價(jià)，

26、一般是每座涵閘單獨(dú)進(jìn)行。對(duì)于已建涵閘，還要結(jié)合險(xiǎn)情隱患情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。涵閘規(guī)模的不同，勘察工作的布置差異很大，小型涵閘一般僅布置一條勘探剖面；大中型涵閘往往按照《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》、《中小型水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》的要求來(lái)布置勘察工作。由于工作要求上的差異和對(duì)地基要求的不同，不同規(guī)模涵閘的工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)也不一樣。小型涵閘一般較為簡(jiǎn)單，大中型涵閘則需要分建筑物部位進(jìn)行評(píng)價(jià)。,(2)進(jìn)行閘基地質(zhì)結(jié)構(gòu)類(lèi)型的劃分，是工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

27、的基礎(chǔ)。由于穿堤涵閘修建在沿江、濱湖（海）地區(qū)，閘基以第四系松散堆積層為主，僅少數(shù)涵閘修建在基巖上或部分修筑在基巖上。第四系松散堆積層地基地質(zhì)結(jié)構(gòu)的劃分主要有以下幾類(lèi)：1)單一結(jié)構(gòu)又可細(xì)分為單一粘性土結(jié)構(gòu)和單一砂性土結(jié)構(gòu)兩類(lèi)。單一粘性土結(jié)構(gòu)類(lèi)：閘底板以下地層主要為全新統(tǒng)粘土、粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)壤土、壤土等粘性土，有些地區(qū)有淤泥質(zhì)粘性土或夾薄層砂性土，少數(shù)閘址處為上、中更新統(tǒng)粘土。單一砂性土結(jié)構(gòu)類(lèi)：閘底板以下地層主要為全新統(tǒng)粉細(xì)砂、

28、砂壤土等砂性土。2)層狀結(jié)構(gòu)閘底板以下地層由數(shù)層粘性土（粘土、粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)壤土、壤土等）和砂性土（砂壤土、砂、壤土與粉細(xì)砂互層、砂礫石等）組成，有些地區(qū)有淤泥質(zhì)粘性土分布。根據(jù)閘底板下第一層土層的性狀，又可細(xì)分為：上厚粘性土層狀結(jié)構(gòu)（上部粘性土厚度≥5m）、上薄粘性土層狀結(jié)構(gòu)（上部粘性土厚度2～5m）、上砂性土層狀結(jié)構(gòu)（上部為砂性土或粘性土厚度≤2m）。第四系土體，特別是全新統(tǒng)的粘性土具有抗剪強(qiáng)度低、承載力低、壓縮性高的特點(diǎn)；砂

29、性土則滲透系數(shù)較大，地基條件一般較差。結(jié)構(gòu)劃分清楚后，可以較好地判斷存在的主要工程地質(zhì)問(wèn)題，作出較合理的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。,少數(shù)涵閘（特別是一些大型涵閘）修建在基巖或部分修建在基巖上，此類(lèi)涵閘附近多有基巖小山或崗地出露。已建涵閘中，作為地基的巖石，其時(shí)代、巖性、斷裂和裂隙等構(gòu)造形跡的發(fā)育程度極不相同，使得巖石的性狀差異很大。一般來(lái)說(shuō)，微新巖石可以滿足涵閘對(duì)地基的要求，但是如果巖石中斷裂和裂隙發(fā)育且膠結(jié)差，或風(fēng)化強(qiáng)烈，則地基的強(qiáng)度、抗?jié)B性等指

30、標(biāo)會(huì)大大降低，從而直接影響涵閘的安全運(yùn)行。,(3)進(jìn)行工程地質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí)，要注意對(duì)主要工程地質(zhì)問(wèn)題的分析研究。涵閘存在的工程地質(zhì)問(wèn)題歸結(jié)起來(lái)，主要為以下幾類(lèi)：1)抗滑穩(wěn)定問(wèn)題對(duì)于土基，主要是由于建筑物與地基土間的摩擦力偏小或由于閘室建基面高于閘后地面而產(chǎn)生的淺層或深層滑動(dòng)。如荊江分洪區(qū)的南閘，該閘橫跨虎渡河，為荊江分洪工程的節(jié)制閘，共設(shè)32孔泄洪閘，總寬336m，閘基地層為上更新統(tǒng)沖洪積粘土。閘底板高程32.8m，基礎(chǔ)過(guò)淺，混凝土僅

31、厚1.5m，下游消力池最低高程為26.6m，閘室下游側(cè)形成臨空面，在建筑物擋水的情況下，閘室有向下游滑動(dòng)的可能性。對(duì)于巖基，則主要是由于建筑物與巖石間摩擦力偏小或巖體中存在對(duì)滑動(dòng)有利的軟弱結(jié)構(gòu)面（如層面、裂隙、斷層等）組合而形成的淺層或深層滑動(dòng)。如長(zhǎng)江上的樊口大閘，該閘位于湖北省鄂州市新長(zhǎng)港上，由水閘、船閘和土壩等組成，其中水閘為開(kāi)敞式閘型，共11孔，排水流量1050m3/s。水閘8#～11#孔的地基為志留系灰綠色頁(yè)巖夾少量砂巖，頁(yè)巖

32、軟弱、強(qiáng)度低，且建基面下3.6m～6m的頁(yè)巖呈強(qiáng)風(fēng)化狀，砼與頁(yè)巖的摩擦系數(shù)僅為0.45。經(jīng)計(jì)算，閘室抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為0.903，加阻滑板后也僅為0.9795，不能滿足抗滑穩(wěn)定的要求。此類(lèi)問(wèn)題可以通過(guò)地基處理或調(diào)整基礎(chǔ)型式等方法解決。,2)不均勻沉降問(wèn)題主要是由于地基淺部分布有軟弱地層或建筑物基礎(chǔ)跨越強(qiáng)度、性狀差異較大的地層而引起的。如樊口大閘的土壩及翼墻部位，土壩連接著水閘和粑鋪大堤，長(zhǎng)35m，高18m，目前壩體、護(hù)墻均已產(chǎn)生沉陷

33、、開(kāi)裂和位移，共發(fā)現(xiàn)14處變形點(diǎn)，最大下沉量為20cm，最大裂縫寬度為5cm，最大水平位移為6.5cm；翼墻位于1號(hào)閘墩上、下游側(cè)，長(zhǎng)20～30m，高5～20m，據(jù)觀察，翼墻最大下沉量3cm，最大水平位移16.5cm，裂縫最大寬度5cm。土壩及翼墻部分坐落在含有機(jī)質(zhì)粘土層上，該土層厚3.8～12.9m，孔隙比0.651～0.775，壓縮系數(shù)0.17～0.43MPa-1，承載力標(biāo)準(zhǔn)值105kPa，由于強(qiáng)度低，并具中等壓縮性，在荷載的作用下

34、易產(chǎn)生壓縮變形，土壩及翼墻的沉陷、開(kāi)裂和位移均與該層有關(guān)。又如牛皮坳閘，該閘位于湖北省蘄州鎮(zhèn)北的長(zhǎng)河上，為混凝土底板條石墩塊石拱涵結(jié)構(gòu)，閘室長(zhǎng)20m，寬27.6m，共7孔。由于閘址處長(zhǎng)河左岸為老港道，分布有較厚的第四系粘土層，閘室地基由左到右依次為全新統(tǒng)粘土、白堊系和第三系強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖、弱風(fēng)化粉砂巖及微新粉砂巖，各類(lèi)土、巖的物理力學(xué)性質(zhì)差異較大。其中全新統(tǒng)粘土孔隙比1.044，壓縮系數(shù)0.69MPa-1；弱風(fēng)化粉砂巖干、濕抗壓強(qiáng)度分別為

35、1.65MPa和0.24MPa，軟化系數(shù)0.15；微新粉砂巖干、濕抗壓強(qiáng)度分別為14.37～21.42MPa和7.10～10.59MPa，軟化系數(shù)0.49～0.6。在上部荷載的作用下，由于土、巖性狀上的差異，地基存在不均勻沉降問(wèn)題。水閘已因此而產(chǎn)生變形和裂縫。此類(lèi)問(wèn)題可以通過(guò)地基處理或合理設(shè)置沉降縫來(lái)解決。,3)滲漏與滲透穩(wěn)定問(wèn)題主要是由于涵閘地基淺部或表層分布有滲透性較大的土、巖層，汛期在閘前后較大水頭差的作用下，產(chǎn)生滲漏或散浸、

36、管涌等滲透變形，從而威脅涵閘的安全。此類(lèi)問(wèn)題是涵閘工程較常見(jiàn)的工程地質(zhì)問(wèn)題之一。土基中，表層粘性土層的厚度決定了地基抗?jié)B性的好壞。一般來(lái)講，閘址處地基為單一砂性土結(jié)構(gòu)、上薄粘性土層狀結(jié)構(gòu)（上部粘性土厚度2～5m）或上砂性土層狀結(jié)構(gòu)（上部為砂性土厚度＜2m)的，易產(chǎn)生滲透變形；單一粘性土結(jié)構(gòu)、上厚粘性土層狀結(jié)構(gòu)（上部粘性土厚度≥5m）地基則很少產(chǎn)生滲透變形現(xiàn)象。雖然有的涵閘在閘底板下建有截滲墻等滲控工程來(lái)改善滲流條件，但大多數(shù)涵閘工程，

37、特別是小型涵閘則是未經(jīng)防滲處理而直接修建的，所以土基中的涵閘的滲透變形時(shí)有發(fā)生。如位于黃廣大堤的蔡山閘，該閘為鋼筋混凝土箱涵結(jié)構(gòu)，閘基持力層為砂壤土、淤泥質(zhì)粘土，汛期曾在八字墻后、消力池、海漫等處產(chǎn)生過(guò)管涌、氣泡等險(xiǎn)情。對(duì)于巖基，則主要是在水頭差的作用下，水通過(guò)膠結(jié)差的砂巖或砂礫巖、強(qiáng)風(fēng)化帶、斷層帶、裂隙密集帶等滲透性較大的巖層或構(gòu)造帶入滲，在閘后形成翻砂鼓水等現(xiàn)象。,如1998年汛期，樊口大閘1、2號(hào)閘室后形成的6個(gè)混水洞就主要是由于

38、閘基巖石受斷裂、裂隙和風(fēng)化作用的影響，滲透性較大而產(chǎn)生的。此外，涵閘修建過(guò)程中如清基不徹底，易產(chǎn)生沿基礎(chǔ)與地基、兩側(cè)土堤接觸面的滲漏。涵閘工程施工時(shí)，一般還存在基坑涌水和臨時(shí)邊坡穩(wěn)定性的問(wèn)題。這兩類(lèi)問(wèn)題多見(jiàn)于有砂性土分布和土的性狀較差的地基，因此需要做好基坑排水、放緩邊坡或?qū)吰逻M(jìn)行適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)。除了上述用于防洪、排澇和灌溉的涉水涵閘外，堤防工程中還有一類(lèi)構(gòu)成陸運(yùn)交通的通道的陸運(yùn)交通閘（又叫旱閘），此類(lèi)閘主要分布于城市堤防或航運(yùn)碼頭，

39、作為連接堤內(nèi)外的交通道口。閘底板低于堤防設(shè)計(jì)洪水位的，設(shè)有擋水閘門(mén)，以抵御汛期洪水。該類(lèi)建筑物多為開(kāi)敞式，較為多見(jiàn)的閘門(mén)型式為中間回填粘土的兩道鋼筋混凝土疊梁閘門(mén)（如長(zhǎng)江中下游地區(qū)）；少數(shù)地區(qū)也見(jiàn)有整體平板鋼閘門(mén)或平板鋼筋混凝土閘門(mén)（如廣西南寧市邕江大堤港口交通閘和廣東北江大堤車(chē)道交通閘）。該類(lèi)建筑物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、規(guī)模及荷載均較小，對(duì)地基的要求較低，工程地質(zhì)評(píng)價(jià)工作與涉水涵閘類(lèi)似。,5.4堤岸的工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià),堤岸是指“自身穩(wěn)定性對(duì)堤防

40、有直接影響的岸坡”。堤岸的工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)實(shí)際上就是對(duì)其穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)。其目的就是為堤岸防護(hù)段的確定提供地質(zhì)依據(jù)。要進(jìn)行穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)，首先要查清影響堤岸穩(wěn)定的因素。(1)外部因素堤岸位于江、河、湖、海的邊緣，常年遭受水流的沖刷和風(fēng)浪淘蝕；水位的漲落，使得堤岸土體含水狀況時(shí)常發(fā)生變化。這些是影響堤岸穩(wěn)定的外部因素。順直河道水流以側(cè)蝕為主，堤岸穩(wěn)定性一般較好；彎曲河道的凹岸，主流逼岸、堤岸迎流頂沖，穩(wěn)定性一般較差；形態(tài)不規(guī)則的堤岸、存在

41、丁壩等阻水建筑物的堤岸，易形成回流和漩渦，堤岸穩(wěn)定性一般較差；吹程大且水面寬深的江河湖泊堤岸、海塘，堤岸穩(wěn)定性一般較差。水位上漲，引起堤岸土體飽和度增加、強(qiáng)度降低；水位消落時(shí)，在滲流作用下，堤岸下滑力增加、抗滑力降低。上述兩個(gè)時(shí)期，堤岸穩(wěn)定性一般較差。,水流條件對(duì)堤岸影響的例子很多，下面簡(jiǎn)要介紹一下湖北鄂州鄭家灣險(xiǎn)段的情況。該險(xiǎn)段位于湖北黃州河灣凹岸，長(zhǎng)江流向由北南向轉(zhuǎn)為西東向，轉(zhuǎn)角約90°水流直接頂沖堤岸，崩岸嚴(yán)重。據(jù)實(shí)測(cè)

42、，1959～1981年間，該段累計(jì)最大崩寬370m，平均崩退率16.8m/年；1982～1992年間，該段累計(jì)最大崩寬555m，平均崩退率55m/年。險(xiǎn)情已威脅到粑鋪大堤的安全，實(shí)施3km的護(hù)岸工程后，堤岸經(jīng)受了96、98年洪水和枯水期的考驗(yàn)。(2)內(nèi)在因素影響堤岸穩(wěn)定的內(nèi)在因素主要有堤岸的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)、不利結(jié)構(gòu)面的分布等。堤岸的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)決定了堤岸土體的抗沖刷能力，一般砂性土的抗沖刷能力比粘性土要差，新沉積土體的抗沖刷能力

43、比更早沉積土體的要差；上粘性土、下砂性土堤岸結(jié)構(gòu)的抗沖刷能力比上砂性土、下粘性土堤岸結(jié)構(gòu)的要差。,堤岸土體中的不利結(jié)構(gòu)面主要為性質(zhì)差異較大的兩種土體的界面，如砂性土與粘性土的界面、軟土與一般粘性土的界面等，特別是當(dāng)這些結(jié)構(gòu)面傾向坡外時(shí)，堤岸穩(wěn)定性較差。以鄂州粑鋪大堤堤岸崩岸險(xiǎn)情為例，說(shuō)明堤岸的物質(zhì)組成對(duì)穩(wěn)定性的影響。2001年3月，鄂州粑鋪大堤靠近鄂州市區(qū)段的堤岸產(chǎn)生崩岸，長(zhǎng)度數(shù)十米，近水的堤岸還出現(xiàn)疊瓦式的下滑，將堤內(nèi)中美合資生產(chǎn)高

44、速公路瀝青的工廠的瀝青傳輸管拉裂。該段長(zhǎng)江為彎道，崩岸部位位于凹岸，地質(zhì)資料顯示，崩岸段上下游堤岸均由上更新統(tǒng)粉質(zhì)粘土組成，崩岸段則由全新統(tǒng)粉質(zhì)壤土組成。迎流頂沖范圍內(nèi)兩者均有分布，但全新統(tǒng)粉質(zhì)壤土抗沖刷能力差，產(chǎn)生崩岸。進(jìn)行堤岸的工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)時(shí)，除要考慮上述內(nèi)、外因素外，還要考慮河流的演化情況、堤岸形態(tài)、外灘寬窄、防護(hù)工程現(xiàn)狀以及堤岸失穩(wěn)范圍、類(lèi)型、規(guī)模、過(guò)程、崩岸速率和失穩(wěn)原因等。這些方面中，有的關(guān)系到外因?qū)Φ贪队绊懗潭鹊淖兓?/p>