挡水建筑物的地质条件优化方案

(一)主坝

主坝长约8.545km,自南端临淮岗船闸—淮河河床段已筑有土坝 (为20世纪50年代所筑),坝顶高程在27～32m左右;淮河以北—陈巷孜段原有的低矮土坝已被道路及沟渠切成数段,地面高程20.36～26.50m;淮河河床宽约200m,河底高程13.0～14.0m。

按地貌类型、地层岩性、强度和岩性组合特征将主坝分为4个工程地质区,6个亚区。Ⅰ区由淮河左岸邱家湖滩地组成,Ⅱ区由淮河河床(含主槽围堰)组成,Ⅲ区由淮河右岸姜家湖滩地和一级阶地组成,可分为3个亚区,Ⅳ区位于主坝两侧的二级阶地上。

Ⅰ、Ⅱ区地质条件较差,全新统地层厚度为2～8m,强度低,压缩性大,特别是 (2-2)层中粉质壤土夹淤质软土,呈流塑——软塑状态,层厚2.0～4.8m,标贯击数仅1.8 击左右,其下局部 (主要为Ⅱ区)存在(2-3)层细砂,呈松散状态,在7度地震条件下易中等液化。

Ⅲ1区地质条件较好,(2-1)层强度略高于Ⅰ区,标贯击数4.0击左右;(2-2)层厚度薄、分布范围小,底部其余地层均为较好的持力层。

Ⅲ2、Ⅲ3、Ⅳ区地质条件良好,全新统地层主要为 (2-1)层中粉质壤土,可塑状态,厚度为1～2m,标贯击数为5～6击,底部为上更新统(3)层重粉质壤土,厚度为3.0～5.0m,为良好的持力层。

坝址区(5)层上更新统细砂,稍密——中密状态,强透水性,为承压含水层,承压水头较高;表层全新统地层粉粒含量较高,为弱——中等透水性。

(二)副坝

南副坝长8.408km,北副坝长60.563km,南北副坝均沿二级阶地分布,地质条件较好。局部低洼地带土层较软。沿线地质条件分为四类。

Ⅰ类、Ⅱ类区坝基为(6)层第四系上更新统土层粉质黏土 (南副坝以重粉质壤土为主),厚度为4.0～8.0m,承载力200k Pa以上,其下为(7-1)层(仅分布在南副坝)、(7-2)层中、轻粉质壤土夹粉质黏土,两层合计厚度为4.5～6.0m,强度较高,弱透水性,为很好的持力层和隔水层,其下局部为厚度1.2～8.6m 的(7-3)层粉细砂,中密——密实状态,强度很高,属中等透水性。底部一般揭露厚度不等的中更新统 (8)层粉质黏土、重粉质壤土,揭露厚度0.5～2.6m。该二类坝基土层为工程地质条件优良坝段。

Ⅲ类区地层结构与Ⅰ类区类似,区别在于表层粉质黏土厚度6.5～8.0m,呈可塑状态,中等压缩性,微透水层,为较好的持力层和隔水层,强度稍软,主要分布于陶子河左岸和陶坝孜坝段;其下与Ⅰ类区基本相同。该类坝基土层为工程地质条件基本良好坝段。

Ⅳ类区表层或坝基持力层为含有机质软黏土或中粉质壤土,零星分布于各坝段支流河谷、沟槽之中 (陶坝孜、陶子河及南副坝田家洼等处),各段宽度不等,厚度各异,黏土呈流塑——软塑状,强度较低,属微透水层,为较差的持力层,其下为中、轻粉质壤土夹粉质黏土,力学性质同其他段。该类坝基土层为工程地质条件不良坝段。(www.xing528.com)

(三)挡水建筑物主要工程地质问题

1.原有坝体质量

主坝连接段(临淮岗船闸至49孔浅孔闸间)坝身外观基本完好,坝身内部局部有软弱、疏松带,填土层间结合不好。坝、闸结合部位填筑不密实。姜家湖南段(自49孔浅孔闸北端起长约2km)坝身内部裂缝发育,局部存在疏松带,裂缝自南向北有减少趋势,当姜家湖下游进洪时,局部坝段上游出现渗水,坝身外形严重破坏。

2.渗透稳定问题

主坝坝址区中的Ⅰ区(左岸滩地)、Ⅱ区(淮河河床)坝下普遍存在(2-1)层和 (2-2)层中粉质壤土及轻粉质壤土、砂壤土,Ⅱ区坝下还存在第(2-3)层细砂层;在Ⅲ区 (右岸漫滩及一级阶地后缘)坝下分布有厚薄不等的(2-1)层中粉质壤土。存在渗透变形问题,主要渗透变形形式为管涌——流土型。

对主坝、北副坝和南副坝存在的二元双层结构地段,不均匀系数小于10,D10/d10＜10,不存在接触冲刷和接触流失问题。

3.地震基本烈度和饱和砂土液化

场地基本地震烈度为6度。因建筑物规模和重要性设计烈度为7度,因此场地按7度标准进行液化评价,老淮河河槽北侧滩地全新统粉细砂(2-3)层为中等液化砂层;上更新统砂层表层局部较松散,存在液化点,分布零散。整体分析(5)层为非液化砂层。

4.膨胀土的问题

膨胀土主要为重粉质壤土与粉质黏土,分布在主坝和副坝坝基以及主坝姜家湖段,具有弱膨胀性和一定的收缩性,膨胀力为15～25k Pa,应注意因膨胀变形对坝脚以及坝体的影响。该土层可以作为筑坝土料,含水量可选择21%～22%,干密度为1.55～1.60g/cm3,为防止坝体因失水收缩而影响坝身质量,外部应覆盖1.0m的土层,以保证坝体有效断面。