长江中下游港口建设地质环境评价.pdf

第2 6 卷 第 1 期 2 0 0】1下 月 地球科学一中国地质大学 学报 J e2 a r t h S c i e n c e l o u r n a l o l C h ina Un l v e r s i t y o f Ge o s c l e n e e s Vo [ 2 6、 1 J u l y 2 0 0 ． 长江 中下游港 口建设地质环境评价 刘世凯． 徐凯燕， 刘 浩， 周 伟 武汉理工太 学交通学院 ． 湖 北武 1卫 4 3 0 0 6 3 摘 要 对沿江两岸河 漫滩 的分 布特征 、 漫滩地貌 、 漫滩结 构 、 漫滩基底结 构 、 漫滩水文地 质 条 件 等进 行了分析． 同时． 对漫滩地 层的物理 力学性质 ． 包 括典型 的漫滩土层和非典型 的漫滩土 层 ， 根据不 同出露地点进行 了剖析 、 对 比． 从 而对长 江中下游港 口建设 的环境工程地质条件从 地貌特征、 地层特性以及不良地质现象等方面进行 丁综合评价 在此基础上． 详细论述了台理 利用有利条件和避开 、 治理不利条件的方法 ． 为 长江中下游港 口建设 提供 了有价值 的基 础资 料． 关键词 漫滩土层 ； 地 质环境 ； 评 价 中图分类号X 1 4 l ； P 6 4 2 ． 1 文献标识码 A 文章编号 l 0 0 0 2 3 8 3 2 0 0 1 0 4 0 4 3 7 一皑 作者简介 刘世凯 1 0 d 0 ． 胃． 教授 ． 主要从事工程地质教学和科研工作． 1 长江漫滩相土层概述 长江中下游河段 ， 由于水流分造作用． 由上至下 沉积颗粒明显由粗到细 ． 大量资料表 明． 河漫滩相沉 积具有典型的相 变规律． 这种 规律是 宜 昌至枝 江 段 ， 河床沉积以卵砾石为主； 武汉 至镇江段 。 河床沉 积以砂为主． 有底砾． 宜昌至枝江段 ． 漫滩相沉积 以 一 般牯性土为主 ； 武汉至镇江段 ． 漫滩相沉积以淤泥 质土及淤泥为主⋯． 2 典型河漫滩土层特征 2 ． t 上部河漫滩相粘性土层 它是河水溢出河床后 的沉积物经水流分选而形 成 ， 颗粒细小均匀 ， 具有水平层理。 含有机质 ． 有时还 含沼气． 因形成时代新 ． 河漫滩上地下水位又高 ， 故 土体没有得到很好固结． 其沉积环境与形成时代 。 决 定了它具有软土的特点． 按土的工程地质分类 ． 属于 一 般粘性土和淤泥质土或淤泥． 其表层 则因周期 性 地出露于地表， 土质得 到干缩 固结 ． 形成表面硬壳 层． 故本层又可分为两个亚层． 1 地表硬壳层 分布 于地表 ， 厚度 不大 ． 一般 收穰 日 2 9 0 I ∞ ⋯ 5 表 1 地 表硬壳 土层 的物 理力学性质 Ta b l e l Me c h a n i c a l p r o p e r t i e s a f h a r d l a n d l a y e r s 似 含求 量 窖重 [ -r 孔晾 比 ． 液 限 分别 为快 剪强度和内摩擦角_ “ l一 压缩系数 ． MP a 2 m左右． 地下水 的常年水位是本土层的底部界线． 前缘地区园地面较高， 硬壳层 的厚度较 大． 往后 ． 河 漫滩地面逐渐低下。 硬壳土层厚度也就逐渐变薄， 至 后缘池沼 、 洼地区则因本土层无形成条件而缺失． 土 质属一般粘性土， 囡经常出露于地表． 使组成矿物得 以充分氧化 ， 有机质逐渐分解 ． 故 土层均呈黄褐或揭 黄色． 硬壳土层的物理力学性质详 见表 L本土层圜 分布于地下水位以上． 故天然含水量不高 ， 又因已得 到干缩固结 ， 故具中等压缩性． 其液限指数及孔 隙比 均小于 1 ， 一般天然地基允许承载力可以采用_ R 一 一 1 2 0 ～1 5 0 k P a ． 对 于硬壳土层应根据实 际情况可充 分加 以利用． 2 一般牯性土、 淤泥质土和淤泥 分布于硬壳 层之下， 是河漫滩相主体沉积物． 根据其形成条件． 土层厚度常有 由前缘 向后方增大 的趋势 ． 本土层 圈 含有机质 ． 呈灰褐色 ． 土质一般为淤泥质土、 淤泥及 维普资讯 d 3 8 地球科学 中曰地质大学学报 第 2 s卷 表 2 河漫滩相土层的物理力学性质 i ab l e 2 Ph y k a l m vh a n i c a l p r o p e r t i e s o f f l o o d h a n d s o i l h a y e r 表 3 粘 性土的物理力学性质 T小 l e 3 Me c h a n i c a l p r o I l e r t i e s o f f lI y的单位 同击 一 般性粘土． 时夹薄层状或透镜体状密度松散的粉 砂层． 在淤塞 的古冲沟 、 古河道地段 ， 以厚层淤泥和 淤泥质土为主， 土质差 ， 局部有机质 富集 ， 赫至发育 成泥炭 ， 是漫滩土质最差的地段． 河漫滩相土层的物 理力学性质见表 2 ． 2 ． 2 中部过渡相粉砂与粘性土层 该相是河漫滩相与河床相之问的过渡相 ， 由粉 砂与粘性土互层． 土质的不均匀 ， 反映了沉积环境的 不稳定． 现将其中粘性土性质列于表 3 ． 车土层中砂 土系密度疏松的粉砂土 ， 粘性土 冈受砂土 中地下水 浸泡土质较差． 一般呈淤泥质 上或接近 f淤泥质土 的性质 ， 土质不均 ， 性 贡差 ， 不宜作持力层． 2 ． 3下部河床相砂、 砾、 卵石层 该层常具有较大的厚度 一般为 l 0 ～9 0 n 、 ． 厚 者可达 4 0 m 左右． 江汉平原等沉降地 区其厚度更 大． 砂土呈灰褐色 、 灰色． 砾、 卵石呈杂色． 成分以石 英质为主 ， 卵石 中兼有砂岩 、 石灰岩 、 燧石及岩浆岩 、 变质岩等． 河床相土层 ． 其颗粒 大小 、 形 状 、 级配 、 排 列等受水流速度、 搬运距离、 沉积物来源的控制． 由 上游 向 ． 颗粒逐渐变细． 在地质剖面上则从上向 卜 砾径逐渐变粗， 具有序砾层的特点． 其 中又有因在沉 积过程中局部水动力条件变化而在砂层中出现的粘 陛土薄层或透镜体． 本土层具有如下特点 1 由于受上覆土体荷载 的作用 ． 砂层密度 自 卜 而下 ． F 日 松散稍密逐渐变为巾 密 、 密实． 具有一定厚度的中密以上砂层可作为建筑 物地基 。 ． 下卧砾、 卵石层则为 良好 的持力层． 同时 必须注意 ， 在平 面 『 一砂层 ， 由于 上覆体厚度 不 同， 上覆的荷载亦不 同， 其密度 电有 明显差异． 了解 砂层密度在平面分布 上的规律性， 对 于正确选择建 筑物的地基设计参数以及确定试桩位置使之有较好 的代表性是很有意义的； 2 必须十分重视砂砾层中 牯性土透镜体或夹层的存在． 详细查明其分 布及 t 质 ． 尤其层位出现在桩尖 附近时 ， 更应 蕈 ． 否则将 会发生工程事故 3 长江中、 下游凡含砾的砂层 ， 钻 探 中常发生管涌现象． 这是 为含砥的砂层不均匀 系数较大， 当地下水的坡降超过临界水力坡降时， 就 会发生管涌， 致使勘察时钻进困难． 并造成标准贯人 实验击数失真 ； 4 j 由于河漫滩形成时代晚 ． 其卵石 均较新鲜 ． 一般呈 中密 至密实状态 ， 是 良好 的持 力 层． 勘探中应注意有无次生卵石层存在， 它往往密度 松 ， 有时下卧有较近沉积土层． 3 非典型河漫滩土层简述 非典型河漫滩土层缺失下部河床相砂卵石层 ． 有时也缺失过渡层 ． 其 上部河漫滩相粘性土与 中部 过渡相互层状土 ． 它们的土质与典型河漫滩土层基 本相 同， H是厚度增大． 由于缺失下部砂砾、 卵右层 ， 对于各类工程建筑 而言， 河漫滩土体 中没有 良好持 力层． 故有些建筑常常利用河漫滩的 F 卧基底一 老 L 或基岩作为持力层， 立 u 黄石、 九江、 芜湖等地各 维普资讯 第 4 捌 刘 世凯等 长汀 中 卜 游港 口建 j殳 地质环境 评价 港r 『 建筑均出现过这种情况． 4 工程地质评价 1 地貌评价． 长江 『{ _ 卜 游河漫滩从湖北枝江以 下开始分布． 傲 左岸有大面积分布。 而右岸分布不 广． ①河漫滩前缘 ． 地势稍高 ， 表面有硬壳土 ． F 卧砂 层埋藏浅 ， 地质条件较好． 建筑物应尽量利用这个地 区进行布置． 向后缘 ． 地面低洼． 甚至渍水 ． 布置建筑 物须大晦秘填土 ． 增加投资。 延 长 lr 期 ； ②凡 占河道、 古冲沟、 渍堤处 ． 地势低 ． 地下水位高， 地层新 ． 土质 弱 ． 不角 布置建筑物． 其出 口处最 易发生滑坡 ． 建筑 物选址时鹰 于避让 ； ③岸坡区是各种不 良地质现象 集中发育处 ， 应根据坡 的形态、 地下水活动情 况、 岸 坡土质构成 、 河势演变来综合分析不 良地质现象的 成囡与发展趋势 ． 2 地层评价． 一般左岸分布有典型的河漫滩剖 面。 有岸则为非典型的河漫滩分布， 经研究认为 ① 衷层硬壳土可 以利用 ． 但基础不宜深埋 ②软土是河 漫滩上部的主体土层． J 层弱． 不宜作为建筑物的持 力层． 河漫滩地而低洼 ， 常需大而积填土 ． 由此引起 的沉降对岸坡稳定的问题应予关注， 此外因软土 结 ． 或大面积填 L或堆载 ． 使地 面沉 降较快 ． 网此 支 承于硬层 的桩需考虑负摩擦作用 ； 砂与粘土互 层或夹层 ． 含有砂层对排水固结有利． 临空面上对侧 向位移不利 对这类土层进行实验及确定其力学指 标时 ． 应考虑其结构特征． 确定其承载力时以力学实 验指标为主． 物理指标为辅 ； 勘探应同时使用原位测 试方法来取得综合指标 ④长江左岸一般具有典型 河漫滩结构 ． 其 下部砂 、 砾、 卵石层是主要持力层 ． 必 要时可利 用河 漫滩 基底层～老土或基 岩为持力 层． 长江右岸一殷具有非典型的河漫滩结构， 常缺失 砂 、 砾 、 卵石层 如有仍可作为持力层 只有利用河漫 滩基底层老土或基岩作为持力层． 3 良地质评价． 岸坡稳定 与否是各类建筑的 _丰要环境工程地质问题 ． 也是港 口工程地质评价 巾 的首要 问题． ①由于河漫滩演变 如深槽摆动 原 因 引起的岸坡失稳 ． 选址时应避让 ． 或用整治河道的办 法来解决； ②河流侧蚀引起上覆土体坍塌时。 应采取 护岸措施； ③通常掩埋的古河道 、 占冲沟出r ] 处或溃 堤处， 土质最差 ． 地 F 水位高 ． 最易发生滑动i ④软土 岸坡。 当坡比大于 1 ／ s且坡形又是上缓下陡时． 必须 验算整体稳定． 尤其 当下卧硬层层 面向江倾斜时 。 枯 水期地下水渗透压力较大时 ． 有施工震动时． 有大面 积填 时． 这些不利条件的组合 ． 对岸坡的稳定是最 不利的 ． 另外 ． 某些地段潜蚀及管涌现象对岸坡稳 定性不利 ． 应充分予以注意． 参考文献 [ 1 ]刘 世凯． 地质环境 k i ] 2 程 [ M]成 都 四川科 学技术 出版 { ． 1 g 9 6 ． E e ]占迅． 桉电_ l l程地质 l J ] ， 上程地质学报 ． 1 9 9 5 ． 1 8 7 96 ． E s ]刘世凯， 公路工程地质 与勘察[ M] ． 北京 人胜交通升 j 版 社 l 9 9 6 ． [ 4 3 Wa n g X Y．E n g i n e e r i n g g e o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s a n d e v a l u a t l o n o f t h e s o 1 s o i l i n r h e l o we r r e a c h e s o f t h e Y e l l o w R i v e r [ M] ．Z h e n g z h o u Ch i n a Ye l l o w Ri v e r Wa t e r P u b l i s h i n g Ho u s e ．1 9 】 6 UAT1 0N 0N GE0L0GY ENVI R0NM ENT 0F HARB0R C0NS TRUCT1 0N I N M I DDL E AND L0W ER REACHES 0F THE YA GTZE RI VER Ab s t r a c t Th e d i s t r i b u t i o n f e a t u r e o f t h e flo o d l a n d a l o n g t h e r i v e r ．i t s l a n d f o r m a n d s t r u c t u r e ．b a s a t s t r u c t u r e s a n d h y d r o l o g i c c o n d i t i o n s a r e a n a l y z e d b a s e d o n t h e d a t a c o l l e c t e d s y s t e ma t i c a l l y ． At t h e s a me t i me t h e p h y s i c a l me c h a n i c a l p r o p e r t i e s ．i n c l u d i n g t h e t y p i c a l a n d n o n t y p i c a l f l o o d l a n d s o i l ．arc c o mp a r e d a c c o r d i n g t o t h e d i f f e r e n c e o f t h e o u t c r o p s ．Th e e n v i r o n me n t e n g i n e e r i n g g e o l o g y c o n d i l i 。 n ． 惦 Ⅳ 耋 _三 一 肌 _ 委 Ⅲ _二 维普资讯 4 4 0 地球科学一 中国地质大学学报 第 2 6 卷 f r o m t h e l a n d for m f e a t u r e 。s t r a t u m s t r u c t u r e t o u n f a v o r a b l e g e o l o g y c o n d i t i o n。o f t h e h a r b o r c o n s t r u e t i o n a l o n g t h e mi d d l e a n d l o we r r e a c h e s o f t h e Ya n g t z e Ri v e r we r e e v a l u a t e d s y n t h e t i c a l l y ．On t h e b a s t s o f t h e s t u d y a n d a n a l y s i s ．t h e me t h o d s o f u t i l i z i n g t h e g o o d e n v i r o n me n t c o n d i t i o n t o k e e p a wa y f r o m a n d p r e v e n t t h e u n f a v o r a b l e e n v i r o n me n t g e o l o g y c o n d i t i o n we r e a d v a n c e d．wh i c h i s v a l u a b l e f o r t h e h a r b o r c o n s t r u c t i o n a l o n g t h e mi d d l e a n d l o we r r e a c h e s o f t h e Ya n g t z e Ri v e r ． Ke y w o r d s flo o d [ a n d s o i l l a y e r ；g e o l o g i c a l e n v i r o n me n t ；e v a l u a t i o n ． 交通工程地质专辑 编辑委员会 主任 陈 飞 副主任 唐辉明 刘世凯程伯禹 曹光荣 粟怡然 杨志波 高桥芳 卜永 洗石 林 顾 问 刘广润 陈德基崔政权 范士凯 邸作述侯石涛 委员 薛果夫 刘敬先赵思贤 满作武孙云志 朱全宝 李继昌 姚永华王继红钟 阴乾王顺培 曹木生余新才 徐杨青 欧湘萍 刘玉山 陈汉宝 晏鄂川 程新生 方 云 曾渠丰 杨银湖 王尚庆方志杰 沈责文刘加龙王初生 王环玲 维普资讯