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特殊岩土工程地质条件特性分析

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谢飞

【摘要】在开展特殊岩土工程项目之前，务必要深入调查当地的地质条件特性，以便能够选择最佳的施工方案。本文以某穿越荒漠半荒漠草原地带的工程项目为例，深入分析了特殊岩土工程地质条件特性，其中包括分析渠道存在的问题及破坏机理、问题分析及工程措施等，具有一定的参考价值。

【关键词】特殊岩土工程；地质条件；特性分析

一、前言

特殊岩土工程是指具有一定的建设施工发现、难度较高、涉及因素较多的工程建设项目，工程场地的特殊岩土条件常常会出现倾倒、开裂、沉陷、滑移、坍塌、隆起等一系列不良现象，轻则影响工程施工的顺利开展，重则会对工程设施安全造成较大的危害。因此，在开展特殊岩土工程项目之前，务必要深入调查当地的地质条件特性，以便能够选择最佳的施工方案，本文就特殊岩土工程地质条件特性进行分析。

二、工程概况

某引水渠全长329公里，穿越荒漠半荒漠草原地带，其中112公里为风克干渠，217.184公里为西干渠。从投入使用开始，引水渠已经有15年的运行历史，其正常运行目前已经受到盐渍土、膨胀岩土的严重影响。该引水渠受到地理位置的严重影响，平均风速为3～3.7m/s，平均积雪深度为23～28cm，平均气温为3.4℃，最大冻土深度为l.9m。明渠通过段65%为中生界～新生界砂岩、泥岩、砂质泥岩、砂砾岩风化剥蚀后形成的第四系松散覆盖层地段，岩性成分大多继承了成土母岩的矿物成分，含蒙脱石成分在25～30%左右，含盐（局部Na2SO4）量达2.91%，具高膨胀性和盐胀性。

三、渠道存在的问题及破坏机理

引水渠的地质条件复杂，属于典型的多元结构，渠段为侏罗系、白垩系、第三系的泥岩，沿线地层岩性为第四系含砂砾石土、粘土、冲洪积低液限粉土；其中，位于白垩系地层和第三系地层中的紫红色泥岩、灰绿泥岩的膨胀性极为明显，而且亲水矿物的含量及蒙脱石的含量较高，甚至可怀疑达到76%。本工程在明渠破坏最为严重的地段（XG149+800段），分别选取盐胀土典型断面、膨胀土典型断面来开展相应的试验、勘察，以便能够更好地分析特殊岩土工程地质条件特性。风克干渠的典型断面共计取3个，西干渠的典型断面共计取4个。

（一）膨胀土工程地质条件与破坏机理

该地段属于典型的半挖半填方渠道，地形局部起伏，总体开阔、平坦，还有少量的冲沟发育位于XG149+800段渠道的两侧。勘探点的坑深控制在3.5m，分别位于堤下距渠道12.5m、左侧堤上距渠道2.5m等处。砾粒的耐磨性能较佳，砾粒组含量在10%-14.50%之间，含水率为4-7%，孔隙比为0.79，呈现出黄褐色、褐红色。

XG149+800段渠道的下部冲洪积层与防渗板紧密接触，层内有较多的伊利石、蒙脱石。岩土的环境温度、含水量在极端恶劣自然气候的作用下往往会紧密与岩土的失水收缩、吸水膨胀等特性结合在一起，甚至还有可能会导致渠板出现变形、凸胀、破裂的现象，最终损坏。

（二）盐胀土工程地质条件与破坏机理

西干渠187+800km处属于半挖半填方渠道，地形局部起伏，總体开阔、倾斜。勘探点的坑深控制在3.5m，分别位于西干渠左侧堤下、西干渠左侧堤上等处。渠堤内填筑了孔隙比为0.69、含水率为5～12%、渗透系数为3.64×10-4cm/s、厚度为3m、干密度为1.73g/cm3的砂砾石混合土，内含大量中密态、稍湿的含砾石砂土。渠堤填土土盐分析详见表1。

基于取样分析结果可知，西干渠187+800km处土质为中盐渍土，易溶盐含量为1.48%，易溶盐总量最大为15.453g/kg，易溶盐总量最小为14.165g/kg，氯离子的含量稍高，SO42-的含量适中，无论是持水能力，还是吸湿性能力都强。一旦水与SO42-进行接触，那么就很容易会出现结晶现象，导致体积出现膨胀现象，进而还会导致出现防渗板凸起开裂的现象。

四、问题分析及工程措施

（一）问题分析

渠堤上部填筑料大多为砂砾岩风化残积碎屑物、紫红色泥岩风化残积碎屑物、灰白绿泥岩风化残积碎屑物，均属于在原渠道土层中挖掘出来的废弃料，自由膨胀率大、易溶盐含量大亲水粘粒含量高，属于典型的遇水就会体积增大的盐胀土、膨胀土。

（二）工程措施

（1）若处于砂质泥岩区段、泥岩区段（均具有透水性极小的特点），可在渠道底部安装排水管，以便能够降低渠底板被渠底水流顶托力的破坏程度，并且还可有效排出渗水流。

（2）特殊岩土段的渠道务必要高度重视渗水流，渗水流是最为主要的导致特殊岩土工程地质条件出现变化的截止。可通过将换垫层料放置在防渗板下方的方式来是实现。

（3）基于工程实际情况来看，条石防渗技术应用到部分含盐量极高的挖方段较为适宜，主要原因在于：原岩石块能够较好地适应硫酸盐腐蚀、岩土盐胀、岩土冻胀、岩土膨胀等一系列问题。

（4）该引水渠会穿越许多复杂的地形地貌，甚至还存在着不