试析堤防工程与水文地质环境的关系.pdf

科技倍■o 建筑与工程O s c 匝N c E ＆T E c 皿q 0 L o G Y 肼o R M 1 1 0 N 2 0 0 7 年第2 2 期 试析堤防工程与水文地质环境的关系 林恢亮 厦门地质工程勘察院福建厦门3 6 1 0 0 4 摘羹堤酵工程建谩与地质环境奔着十分密切的羌车，她盾环境可啦影响鞋防建谩，堤防工程也鲁反砟用于地盾环境，帝末新的环境地质 阿趣。 美键词堤防工程地质；环境 堤防工程建设的主甍内容是对那些这币到防洪标准和秆l 期出现 险情的堤防进行整险加固。堤防出险主要是堤基渗透破坏、扛河承流 冲刷产生崩岸、堤基软弱产生沉降变形破坏、堤身散浸或脱皮滑坡等； 一些堤防的防洪标准不够．出现子堤挡水或幔堤溃堤等睑情。在进行 工程设计时．采取的主要措施是提高堤防的防洪标准，对已出险的堤 段进行必要的加固．堤防工程建设与地质环境有着十分密切的关系， 地质环境可以影响堤防建设，堤防工程也台反作用于地质环境，带来 新的环境地质问题。 1 堤防工程与地质环境的关系 l - 1 堤防工程的特点线路长．分布范酉广t 堤防工程的主体主要 是线性水工建筑物．其它附属建筑物删另当别地；堤防工程的主体一 大堤，多为阶段性 或临时性 挡水建筑物，建筑物高度在数咪至十余米 之间，并不象大埂一样是长年挡水的敷十米堑教百米高的集中式枢纽 建筑物；堤防工程的主要附属建筑物之一是盘流 沟 与主流舡旨口附 近的挡水闸，这种闸往往具有双向挡水的性质，这与太坝的受力条件 是有区别的；堤防工程有严格的等级标准埘于特别重要的一缎堤防， 是不允许渍堤的；而一般性的河滩固疆，在超过设计洪水时则只好放 弃。1 H 是对于大坝而言，基车上是不允许垮如l 的，在勘测设计施工运行 的全过程中．均采取十分谨慎的运作策略。 1 上堤防工程所处的地质环境堤防工程所灶的地质环境多为扛 河冲积平原区．地层以第四系冲积、洪积、瑚积相为主；堤防工程的地 基大多座落在此类沉积相的漫滩和一级阶地之上；也有一些堤防工程 是在岸边岗地丘陵区，但币多见连有一些城市的堤防工程是建在人 工填土之上。就某一地区或某一河段前堤防工程而占，其所处的地质 环境相对比较简单；从全国范围内的堤防工程来沧，其地质环境则相 对较为复杂。 堤防工程所处地质环境的一个重要特征是，水文地质条件较为简 单．地下水的补捧关系较为明确。江河渤岸地层中的地下承f 松散沉幕} 物中的孔隙水．二元结构地层中的承压水1 与江河镧水之间的水力联 系十分密切．互为阶段性的补排关系。堤防工程所处的江河潮阜既是 堤内地下水的排泄边界．又是江河湖水位较高时补给堤内地下水的补 给边界。这种边界条件一旦改变，实际上就是地质环境的改变．这是我 们应该认真思考的。 1 ．3 堤防工程与地质环境的关系堤防工程的特点决定了堤防工 程对地质环境有较强的适应性，工程虽然规模巨大．线性工程跨越了 不同的工程地质单元，地质环境差异较大，但在相同的地质环境和工 程地质单兀f 。工程地质条件则相对较为蓠单，工程地厦闻题也相对 较为明确。如粜不从环境地质的角度来考虑，单执工程建筑物车身的 角度来看．堤防工程并小复杂。堤防工程所扯的地质环境是客观存在 的现实，由千堤防工程的修建，或者随堤防工程措施的实施．对客观地 质环境的改变是毋庸置艇的。 2 ．堤防工程带来的环境地质问题 堤防工程的三大主群工程地质问题堤基土层在渗流作用下的话 透破坏、堤墓为软土屠存在稳定问题、岸坡受水流i 中利侧蚀产生崩塌 破坏影响大埋安全。针对此三大工程地质问西需要采取相应的工秤处 理措施。如果工程处理措施不当或对地质环境的分析不够，就可能带 来新的环境地质问题。 互l 堤基垂直防渗阻断地下水的正常排泄引起的环境地质问题 堤基表层为砂性土，或砂性土埋藏较浅，或表层粘性土较薄的二元结 构地层．在外江水位高_ r 堤内侧地面高程时均将不同程度地存在堤基 渗蒲同题 实际上．只要外汀尔位高于堤内地下永位时，渗祸就已羟发 生了1 。堤基渗漏并不可怕．对堤基稳定影响最大的是渗透破坏。当渗 透水流坡降太于堤基土体的临界水力坡降时，渗透破坏就台发生。工 程上对于渗透破坏一般采用铺盖 增加上伏帖性十层的厚度，也有延 长渗径的意思1 、堤内侧设排水减压井、浅基截渗墙和垂直防渗帷幕。 前三种方击是堤基防渗的传统工程处理措施．较为适用，多年来的实 践证明效果也是较好的。而最后一种即垂直防渗则是1 9 9 8 大洪水后 普遍被提及和宣传的一种以往很少用于堤胁工程 多用于大埂坝基1 的 防营措施。 如果大范围截断了地下木的排泄通道，地下水位被雍高之后．或 于地表低挂处出溢．形成水塘直接以燕发形式与大气层进行平衡交 换；或选择更大范围的区域性的排泄途径向更远的排泄基准面运移。 但是无论地f 水以何种方式寻找出路．已经雍高了的地下水位，使得 土地发生褶泽化或盐碱化．对农作翱、建筑物、人类生存环境的影响将 势在必然。地下水位雍高致使水流不畅，出现承的矿化度升高．水中微 生物数量增多．导致本质恶化；由于地F 水位的升高．使得建筑耪地 基，尤其是士基中的含水量增高．甚至达到饱和，使原本能够满足建筑 物要求的土基的物理力学指标降低，导致建筑物发生沉降或不均匀况 悻，出现失稳或开裂。特别是对于一些靠J 临水的地区，大气降水的相 当一部分渗，凡植被覆盖良好的地下，通过山前冲积平原二元结构的水 平径流区．于河符岸边排A 天然河道。实施r 封闭式的垂直防渗之后． 使得这些原来每年仅受数日洪水威胁的城市将全年都在水中浸泡谴 目。 2 ．2 堤摹垂直防渗阻断江河潮水正常补给地下水引起的环境地质 问题垂直防渗除了截断地下水排泄通道带来一系列环境地质问题 之外．由于江河湖岸又是附近区域地下水的补给边界，投有了大范围 的地表水的朴给．同样舍打破地质环境的平衡，仍然会引起新的另一 类的环境地质问题。 23 开采筑堤建材引起的环境地质问题 1 1 取土点在堤基附近， 不在堤基安全保护区以外。由于取土．人为地破坏了天然的防渗铺盖． 缩短了淳径．改变了可咀安全抵御洪承的天然水文地质环境，增加丁 堤防出险的可能性。 2 取土点虽然在堤幕安全保护区以外，但由于堤防附近并没有料 场．不得不将农田作为料场．开采时未留下保护崖．其结果是虽然保住 了堤防，但也会造成天片农田被破坏，而且不易复耕，可能产生土地砂 化．使本来就有限的土地人为地减少。 3 堤防所需的块石科太多是开山采取，果石过程中除了施工影响 外．还由于人们在开采时并没有实施多少保护措施，山上的植被受到 严重破坏．开采的石料和弃土被任意堆放．尤其是堆放在掏谷中的弃 渣在幕雨期极易引起水土流失．町能形成泥石流，造成新的地质灾害。 4 筑堤所需的砂砾石，基本t 是从河漫滩中开采的，如果不接设 计要求进行开采．可能形成河道起伏不平，糙辜增大．影响河水流态， 从而改变河势。造成河道变迁．引起新的问题。 3 ．关于避免堤防工程引起环境地质问题的原则 3 ．1 对徭加固的堤防应尽量利用天然铺盖或加长加厚铺盖，埋后 设置减压井和排水沟等措施来处理渗透破坏问题。 3 ．2 对于堤肪附近无料可取而必需占用耕地的，应在取土时对取 土深度科学地确定。留有一定厚度的可植层以备复耕。 3 ．3 扣】遵内取料鹰尽量在主河槽内 且开挖椿度商差不宜过大，在 河道弯曲和狭窄段不宜开采。 3 4 开挖块石料应尽量少破坏表层植被．开采弃渣料应有固定的 堆放场地。 4 结语 堤防工程的建设，不同程度地改变和破坏了自然环境，某些后果 可能比堤毁更为严重，而且不易恢复。有些问题需要在一定的时问后 才能显现出来，故不易引起人们的重视。就防止堤基渗透破坏的工程 措施而言，垂直防渗的目的较为明确．是人们普遍看好且容易接受的 方索之一，但其效果并不理想，必须引起我们的足够重视。‘0 ●一 参考文献 [ 1 ] 王恒纯．同位案水文地质概论【M 】．北京地质出版杜．2 0 0 3 ”≈5 ． [ 2 ] 王大纯．张人权等水文地质学基础．北京地质出版社，2 0 0 4 ． 万方数据