长江中下游堤防工程地质评价方法

5.1.2　堤基工程地质评价方法

1.堤基地质结构分类

堤基地质结构是指堤基岩土层的空间组合关系。堤基的地质结构是分析堤防工程地质问题的基础。通过堤基地质结构分类，将各类主要工程地质问题分门别类，为堤基的合理评价提供可靠依据。

基于堤基渗透变形的长江中下游重要堤防工程堤基地质结构分类，首先将堤基地质结构分为三大类，即单一结构（Ⅰ）类、双层结构（Ⅱ）类和多层结构（Ⅲ）类。在各大类中，再根据堤基土层的分布与组合，将Ⅰ、Ⅱ类分为5个亚类。这一分类方法在长江中下游重要堤防工程地质勘察中得到应用，并起到了非常重要的作用，该分类方案开创了堤基地质结构分类的先河。在之后的其他流域堤防工程地质勘察中，各流域地质工作者参照该分类方法，结合各自流域的特点，纷纷提出了适合各自工程的分类方案。

近年来，许多学者对堤基地质结构与分类进行了研究，并根据不同的分类目的和不同的分类依据提出了多种分类方案。这些方案的依据基本上是大同小异，即以各类土层的空间组合关系为基础，考虑其渗透特征进行分类。

考虑单一工程地质问题的分类比较简单，由于长江中下游地区砂性土分布较普遍，渗漏与渗透变形问题十分突出，因此，考虑渗漏与渗透变形为主的分类方案较为常见。

表5－1的分类是以堤基渗透性能为基本点的分类方案，以解决渗漏问题、控制渗透变形为目的。该分类首先建立由铺盖层（上部粘性土层）、透水层（贯穿堤内外中、强透水土体）和依托层（下部粘性土层）构成堤基地质结构“三层模型”，再以三层模型为基础对堤基进行分类。

表5－1　长江中下游重要堤防工程地基地质结构

注：Hr.人类活动影响深度；H_k—工程地质勘探深度；T_p—铺盖层厚度；T_t—透水层厚度；T_y—依托层厚度。

长江中下游重要堤防工程（参见表1－4）除江苏长江干堤外均为已建堤防，是经过上百年甚至上千年逐渐加高培厚形成的。堤基中的软土已在堤防附加荷载作用下完成了固结，或基本上不分布软土。而且，在1998年汛后这些堤防工程加高培厚时堤身一般加高1～2m，新增荷载不大，因而不存在软基诱发堤防抗滑稳定与不均匀沉降的问题。因此在堤基地质结构分类时，考虑的主要工程地质问题是渗透变形问题。经过对长江中下游重要堤防工程各类土层的组合分析，提出了如表5－2所示的、适宜于长江中下游重要堤防工程的堤基地质结构分类方案。

表5－2　长江中下游重要堤防工程堤基地质结构分类表

如前所述，长江中下游各地区的地质环境不同，沉积物的分布与特点也不同。在今后的堤防工程建设中，在洞庭湖、鄱阳湖及长江三角洲等地区，堤基主要工程地质问题不再是单一的渗透变形问题。软土（包括淤泥质土）广泛发育，由软土引起的工程地质问题不容忽视，在堤基地质结构分类中应考虑。

表5－3是洞庭湖区地质结构分类；该分类首先根据地层沉积特征将堤基地质结构分为单一结构、双层结构和多层结构三大类，然后根据软土（包括淤泥质土）、粘性土（不包括淤泥质土）和砂性土（中等—强透水层）的空间分布特征及组合关系进一步分为11个亚类。

堤基地质结构分类不是唯一的，各地区应以地层岩性为基础，根据存在的工程地质问题，结合具体的工程方案等综合确定适合本工程的堤基地质结构分类方案。在进行堤基地质结构分类时，需注意以下几点。(www.xing528.com)

（1）堤基地质结构分类的深度范围：堤基地质结构分类时，确定适宜的深度范围是很重要的。太深不仅没有必要，而且浪费工作量；太浅则不能充分考虑引发工程地质问题的岩土层。因此，确定堤基地质结构分类的深度范围，是以充分反映引发堤防主要工程地质问题的土层底板埋深（正常地面以下）为原则的（但对深厚的、可能引发堤防工程主要地质问题的土层，也不必要考虑全部土层的深度）。近年来堤防工程地质勘察的经验表明，选择堤防高度的1.5倍作为堤基地质结构分类的深度范围是恰当的。

表5－3　洞庭湖区堤基地质结构类型表

（2）当堤基分布有基岩时，可不考虑岩石的类别，把各类岩石统一划为基岩。

（3）细粒土中的砂壤土宜按三角坐标分类法定名，其具中等透水性，宜按粗粒土对待。

2.工程地质评价方法

1998年汛后，对长江中下游鄂、湘、赣、皖4省范围内重要堤防工程及主要大型涵闸进行了全面的地质勘察，取得了丰富的地质资料。并且在进行堤防工程地质条件评价时采用了统一的评价原则，即以堤基地质结构（表5－1、表5－2）和存在的主要工程地质问题为基本分段依据，结合堤内、外的渗流边界条件，如外滩宽度、堤内渊塘、溃口冲刷坑等，此外还考虑历史险情等因素，将堤防划分为工程地质条件好（A）、较好（B）、较差（C）、和差（D）4类。对外滩宽度，一般称大于200m为宽外滩，100～200m为较宽外滩，50～100m为窄外滩，小于50m为无外滩。各类特征详见表5－4。

表5－4　长江中下游堤防堤基工程地质分类综合评价表

续表5－4

A类：为Ⅰ1类（或基岩、老粘土）堤基，一般为宽或较宽外滩，无渗透变形和堤岸稳定问题。

B类：主要为Ⅱ2类堤基，外滩一般较宽，堤内发育有少量的渊塘，无严重散浸、管涌险情发生。

C类：主要为Ⅱ1、Ⅲ类堤基，外滩宽度一般较窄，堤内渊塘较发育且深度较大，险情较多，深泓贴岸，崩岸现象较严重。

D类：主要为Ⅰ2、Ⅱ3、Ⅲ类堤基，一般为窄外滩或无外滩，堤内渊塘发育，有较严重的散浸、管涌险情发生。堤岸迎流顶冲，崩岸现象严重，危及堤身安全。