岷江叠溪古堰塞湖沉积物工程地质特性研究

摘要

岷江流域发育着众多古堰塞湖，形成系列的沉积物，以叠溪古堰塞湖沉积物最为典型。由于对该沉积物的工程地质特性认识不足，导致G213等公路通过时出现了路基沉陷、桥基承载力不足、边坡失稳、挡墙倾斜、水土流失等问题，严重影响交通运行。因此，研究叠溪古堰塞湖沉积物的工程地质特性及处置措施，对该区域的公路交通建设，具有重要意义。
　　本文在资料收集、文献查阅与现场调查的基础上，了解了岷江叠溪古堰塞湖沉积物的基本特征，采用取样测试和平行对比方法分析了其物质组成。通过对原状与扰动样进行室内试验研究，得出了沉积物物理、水理及力学特性的基本参数指标，深入分析了各指标的影响因素，进而对其工程地质特性形成了一个系统的认识。总结了沉积物主要的工程地质问题，并分析其成因，对具体工程实例提出了有效的控制措施。本次研究主要得到以下认识:
　　(1)叠溪古堰塞湖沉积物分布于小关子至镇平的岷江两岸，延伸约30Km，最大厚度近243m。沉积物水平层理发育，并有波状层理与斜层理，层理呈现颜色深浅（灰、黄）变化规律，韵律层厚度一般为2-5cm。受地震影响，也存在包卷、火焰与碟状构造等变形构造。沉积物的矿物成分以伊利石、绿泥石、石英、斜长石、方解石与白云石为主，粒度组成以细颗粒占大多数，平均含量82.72％，其中粉粒最高达78.5％、均值61.81％，粘粒含量次之，沟口、堰塞湖湖尾等局部地段粉细砂含量也较高，不同颜色纹层的物质组成差异较大。
　　(2)叠溪古堰塞湖沉积物的天然密度变化较大，在1.71～1.92g/cm3;孔隙率一般，含水率在6～22％;可塑性相差较大，Ip在8～17变化;渗透性较小，K值在1.50E-07～5.39E-06;胀缩性较差，胀缩率均未超过7％，属非膨胀土。据颗分与塑性试验结果，沉积物按工程分类，主要分为粘土、粉质粘土、粉土和粉砂。各类沉积物物理、水理性质上有所差异，粉土～粉砂的渗透性较好，而粉质粘土～粘土的密度较大、塑性与胀缩性较好。
　　(3)力学试验研究表明:
　　①叠溪古堰塞湖沉积物，天然状态下压缩系数a1-2均在0.059～0.22MPa-1之间，属低～中等压缩性土，固结系数均在10-3级，固结速度较慢;其压缩性随着粘粒含量的增加或含水率的增大而增强，随着密实度的增加而急剧下降。
　　②沉积物的直剪与三轴CU强度值较为接近，C值在5.1～24.9kPa、φ值在9.7～17.5°，而UU强度极值相差较大，这与不饱和土中基质吸力相关;沉积物细粒含量较高、级配程度良好，则抗剪强度整体上也较大，随着含水率的增加，C值先增加后减小，φ值虽呈下降趋势，但规律性不明显。
　　③沉积物击实时所能获得的最大干密度在1.673～1.701 g/cm3、最优含水率为14.17～16.00％，数值上相差不大;沉积物细粒含量越高，其最大干密度越小，偏低含水率比偏高对沉积物击实性的影响要大些。
　　④沉积物形成时间长，物质以细粒为主，密实度往往较高并形成一定的胶结，历史上虽有地震液化扰动现象，但研究表明最近的一次地震并未在该沉积层内形成液化迹象;通过临界标准贯入击数法，也得出沉积物在天然状态下，基本上无液化的可能性。
　　(4)由于叠溪古堰塞湖沉积物特殊的工程地质特性，在其分布区主要存在路基沉降、桥基承载力不够、边坡滑塌与水土流失等地基与边坡问题。对于路基沉降过大或不均匀沉降，建议采用换填或复合地基处理;桥基可采用锚杆静压桩或微型桩进行加固，后压浆灌注桩进行优化;对于稳定性较好的边坡，可采用坡率法进行设计，稳定性较差时则用挡土墙、土钉墙、锚杆框架等支护措施，坡体防护应与坡面绿化相结合，采用三维植被网等建植技术，进而形成系统的生态防护体系。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 岷江上游古堰塞湖沉积物基本特征研究

1．2．2 土体工程地质特性研究

1．2．3 土体稳定性控制研究

1．3 研究内容、思路及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究思路及技术路线

第2章 叠溪古堰塞湖沉积物基本特征

2．1 沉积物空间分布特征

2．2 沉积物结构构造特征

2．3 沉积物物质成分特征

2．3．1 矿物成分

2．3．2 粒度特征

2．4 本章小结

第3章 叠溪古堰塞湖沉积物物理水理性质

3．1 物理性质

3．1．1 密度

3．1．2 含水性

3．1．3 孔隙性

3．2 水理性质

3．2．1 可塑性

3．2．2 渗透性

3．2．3 胀缩性

3．3 本章小结

第4章 叠溪古堰塞湖沉积物力学性质

4．1 压缩性

4．1．1 试验方法

4．1．2 试验内容与结果

4．1．3 压缩性影响因素分析

4．2 抗剪性

4．2．1 试验方法

4．2．2 试验内容与结果

4．2．3 抗剪性影响因素分析

4．3 击实性

4．3．1 试验方法

4．3．2 试验内容与结果

4．3．3 击实性影响因素分析

4．4 振动液化

4．4．1 试验方法

4．4．2 试验内容与结果

4．4．3 液化影响因素分析

4．5 本章小结

第5章 叠溪古堰塞湖沉积物工程地质问题及处置措施

5．1 路基变形沉降及处置措施

5．1．1 路基变形沉降分析

5．1．2 路基处理措施

5．1．3 海子山隧道进口段路基沉降问题与处置

5．2 桥基承载力问题及处置措施

5．2．1 桥基问题分析

5．2．2 桥基加固与优化

5．2．3 新民桥桥基问题及优化设计

5．3 边坡稳定性问题及处置措施

5．3．1 边坡稳定性问题分析

5．3．2 边坡稳定性控制措施

5．3．3 海子山配电房边坡防护与绿化

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果