河道护岸勘察
1序言
1.1 工程概况
防洪护岸工程位于乌恰县巴音库鲁提乡境恰克玛克河上，防洪护岸工程沿212省道北上，根据业主提议主要对巴音库鲁提乡附近河岸进行治理，保护河道左岸乡政府及部分草场。
恰克玛克河多年平均迳流量1.81亿/m3，河岸洪痕最大高度为1.5～1.6m，堤防设计高度为2-3m，堤防工程规模为四等。
根据勘测任务要求对河道左岸房屋和草场进行保护，在乡政府以北合适的河段设计防洪护岸工程，并考虑与岸边已有引水工程和泄洪工程的衔接，寻找建设堤防的天然建筑材料。
本次防洪护岸工程按照可研、初步设计阶段开展地质勘察工作。
1.2勘察工作目的、任务和依据
⑴目的、任务
为防洪护岸工程设计提供必要的地质勘察资料，主要勘察任务为：
①查明沿河道两岸的区域地质、水文地质、工程地质条件，并做出评价。查明河段的地质结构、岩土类别、土的密度和含水量状态，地下水的埋深、变化规律和地表水情况；确定防洪堤基底的稳定性，及岸坡坡度的稳定性；与设计共同商量护岸工程位置。
②查明对工程场地位置起控制作用的不良地质条件、特殊性岩土的类别、围、性质，评价对工程的危害程度，提供防治设计所需的地质资料和地质参数。特别应查明河道沿线洪痕高度等地质灾害的成因和不良土层的分布，提出河道沿线地质灾害的建议处理方案。
③查明场地地基土地层结构、工程地质及水文地质条件，提供护岸工程基础设计所需的地质参数，为选择堤防类型提供地质资料。
④查明堤防工程建筑物场地的地震基本烈度。
⑤沿河道附近及周边寻找建设堤防的天然建筑材料，主要寻找天然砂砾石垫层料和砼骨料，并按有关试验规程要求进行相应的试验，提出料场的基本参数，
填筑用的天然砂石料14.1188万m3，砼骨料0.7787万m3。
⑵勘察依据
①2011年11月乌恰县水利局下达的《巴音库鲁提乡防洪护岸设计勘测委托书》（可研、初步设计阶段）；
②《堤防工程地质勘察规程》SL/188-96；
③《水电水利工程地质勘察水质分析规程》DL/T5194-2004；
④《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》DL/T5388—2007。
1.3前人的工作情况和资料利用
恰克玛克河所处的巴音库鲁提乡河段完成过1:20万区域地质测绘及1:200万的区域地质构造工作；2001年9月克州水利水电完成过《新疆乌恰县恰克玛克河流域防洪规划报告》。该段河道存在的主要问题是河道侧蚀河岸，左岸河坎高度低（1.5-2m），造成每年洪水期不断地吞食河左岸的房屋和草场；尽管巴音库鲁提乡政府过去也采取过一定的防洪措施，但由于资金问题和防洪标准低，都不能解决巴音库鲁提乡防洪的根本性问题，每年对巴音库鲁提乡造成的经济损失达数十万元以上，河道地质灾害频繁。
1.4勘察工作方法、质量及完成工作量
本次勘察工作根据野外实地踏勘，结合当地工程地质条件，确定勘察工作方法以地表地质测绘、探坑开挖和试验为主，由浅入深，由表及里地逐步开展地勘工作，同时依照堤防工程地质勘察规程开展工作。
①进入工地首先沿河岸一带进行1：50000、1:5000地质测绘工作，重点调查河两岸沿线的地形地貌、耕地及人工建筑物情况，即房屋、耕地分布、冲洪沟数量、规模及物理地质现象。划分地质界线和不良地质现象及特殊性岩土分布围，同时进行料场地质调查，圈定料场位置及围。
②待地表测绘完成后下达探坑开挖任务，并进行探坑现场布置，沿河道每500m 布置一个探坑，并用桩号标识，遇到建筑物或地质条件变化段：如渠道引水口、洪沟处加密布置探坑，探坑深度3-4m。在选定的乌恰县边防检查站成品料场进行料场围的调查及取样工作。
③抗探开挖采用挖掘机开挖，探坑开挖深度按照可能的堤防基础设置深度以下1～2m，揭露河谷右岸及堤防基础原始地层结构，保证探坑描述和取样的准确性。
④待探坑开挖完成后根据各地质单元地层岩性出露情况，制定现场取样试验任务及试验项目，通知试验工作人员分别在堤防探坑和料场中取样，堤防和料场取样依照《堤防工程地质勘察规程》SL/188-96和《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》DL/T5388—2007要求进行取样。
3．工程地质
3.1地质概况
3.1.1地形地貌
防洪堤防工程区处于天山山脉的低区恰克玛克河谷中，河谷两岸山体总体走向呈NE80°方向，山体高峻，基岩裸露，岸坡40-60度，海拔高程2260～2600m，相对高度250～400m，谷底高程为2260m左右，河流由北西向转为南北流向，河谷左岸发育Ⅰ、Ⅴ、Ⅵ级阶地，右岸零星发育Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ阶地，缺失Ⅱ级阶地，其中Ⅰ级阶地相对高度1～2.5m，Ⅲ级阶地相对高度10～15m，Ⅳ级阶地相对高度25～35m、Ⅴ级阶地相对高度40～45m、Ⅵ级阶地相对高度50～55m。河谷开阔，谷底宽200～500m，为“Ｕ”型谷。防洪河段护岸工程位于凹岸边（左岸）一带，左岸广泛发育Ⅰ级阶地，Ⅰ级阶地宽200-500m，阶地面地形较平坦，多为房屋、林带或草场。
3.1.2地层岩性
工程区出露的地层主要为中泥盆系和第四系地层：
），广泛分布于河谷两岸低区，岩性为薄～中厚层状石灰
①中泥盆系地层（D
2
岩为主，岩层向北倾，岩层厚度大于800m。
）: 以水平产状零星分布于河谷两岸中泥盆系地层边缘，
②第四系下更新统（Q
1
为巨厚层的砾岩，半胶结～胶结，钙泥胶结，砾石成分为凝灰岩、砂岩、硅质岩，厚度大于50m，与中泥盆系地层呈不整合接触。
）: 为半胶结的砂卵砾石夹砂层，钙泥胶结，厚度大于
③第四系中更新统（Q
2
10m。与下更新统地层呈整合接触，分布于河谷两岸，组成Ⅴ、Ⅵ阶地。
pl）：分布于河谷右岸，组成Ⅲ、Ⅳ级阶，岩性为微胶结
④第四系上更新统（Q
3
-半胶结的砂卵砾石夹砂层，钙泥胶结，成层性明显，见水平层理，厚度大于5m。
al）：广泛分布于恰克玛克河谷中，分布于河床漫滩
⑤第四系全新统冲积物（Q
4
及Ⅰ级阶地上，Ⅰ级阶地河拔高度1～2.5m，表层为洪积低液限粘土、下部为松散砂卵砾石层（卵石混合土），低液限粘土见水平层理，厚度0.3-1.0m，砂卵砾石厚度大于5m。砂卵砾石多为灰色，粒径一般为6～10cm，最大达40-60cm，中、粗砂充填物占5～10%，岩石成分为砂岩、灰岩和花岗岩，分选性较差，磨圆度较好。
⑥第四系全新统洪积物（Q
4
pl）：零星分布于恰克玛克河谷两岸冲沟口附近，形成大小不等的洪积扇体，岩性为含块石、碎石、砂卵砾石（卵石混合土）等，较松散，有架空结构，厚度大于3m。
3.1.3 区域地质构造及稳定性
工程区位于天山褶皱系、天山南脉地槽褶皱带、迈丹复向斜构造单元（Ⅲ
4
3），
北侧为托云山间坳陷（Ⅲ
48），南部为巴什洪复背斜（Ⅲ
4
2），以库尔勒-乌恰深断裂
分界。区域地层走向与构造线走向总体一致，为北东向或近东西走向，工程区河道两岸为大厚度中泥盆系地层，地层产状为70°～80°SN∠50°～70°，由南向北倾角渐变陡，为单斜构造，工程区河段未见大断裂分布，库尔勒-乌恰深断裂位于工程区南侧约15km，该断裂为区域性活动性断裂，该断裂为左旋逆冲性质，倾向北，倾角50°-60°，断裂错断最新地层为全新统，断裂长度大于220km，运动速度为0.58mm/a，为超岩石圈断裂。
区域地震活动频繁，据有历史记载以来，50km围7-7.9级地震发生过3次，6-6.9级地震发生过6次，小于5.9级地震达数10次之多，工程区东偏南侧约30km处1902年8月22日发生过8.25级地震1次，破坏性严重，巴音库鲁提乡政府所在的恰克玛克河段中未见地震发生，但地震烈度仍很高，根据2001年国家质量技术监督局《中国地震动峰值加速度区划图》（1/400万）工程区地震动峰值加速度为0.3g，对应的地震烈度为Ⅷ度，堤防工程区围属区域构造稳定性较差的地区。
3.1.4水文地质条件
恰克玛克河发源于中吉边境的西天山脉的中吉边境吐尔嘎特山南麓，有少量的冰川和积雪，该段河流长117.5km，干流多年平均径流量为1.81×108m3，河道比降1/80。山区无调节性水库，河流上游为暴雨多发区，谷底为流域的地下水侵蚀基准面，河床覆盖层厚度据规划资料一般为40-60m。
恰克玛克河区域地表水主要来源于流域北部山区冰雪融水、暴雨及两岸少许的基岩裂隙水及泉水补给。工程区河谷两岸为中泥盆系薄～中厚层状砂石灰岩地
层，基岩裂隙水不发育，透水性差；调查河段探坑揭露河水位高于河床两侧地下水，主要为河水补给地下水，河床砂卵砾石（卵石混合土）含有孔隙潜水，河床覆盖层及Ⅰ级阶地砂卵砾石渗透系数为k=1.1×10-2～3.2×10-3cm/s，属中等～强透水地层；河谷Ⅰ级阶地表层上的低液限粘土渗透系数为2.2×10-4～8.6×10-4cm/s，为中等透水地层。
2含量181～203mg/L（秋季水），对普恰克玛克河水矿化度930～960mg/L，SO
4
通水泥无硫酸盐腐蚀性；CL-含量112～108mg/L对钢筋混凝土结构有弱腐蚀性（见
2含量188～333mg/L（秋季水），表2-1）。河床地下水矿化度940～1680mg/L，SO
4
对普通水泥有弱腐蚀性；CL-含量115～168mg/L对钢筋混凝土结构中钢筋有弱腐蚀性；对钢结构具有中等腐蚀性（见表3-1）。
防洪堤防工程处于恰克玛克河左岸Ⅰ级阶地岸边，基础为含漂石砂卵砾石层（卵石混合土），根据2011年11月开挖探坑揭露下水位埋深为2.5～5m不等，含漂石砂卵砾石层（卵石混合土）含水层厚度大于10m。
3.1.5不良地质现象
防洪堤防工程所在的河谷为“Ｕ”型谷，纵坡为1/80，河道侧蚀左岸，左岸（凹岸）为Ⅰ级阶地陡立岸坡，高度为1.0-2.5m，主要由砂卵砾石（卵石混合土）组成，其表面有薄层低液限粘土，每年的洪水期侧蚀岸边，使岸上耕地、房屋受到威胁。在1999年至2000年7月左岸被洪水严重冲毁，巴音库鲁提乡受到极大的威胁，该段河道抵防洪水的能力很差。
同时沿河道两岸有大小不等的洪沟汇入主河道，发育泥石流物质；在治理的河道段（左岸）前段（引水渠以上）有一洪沟发育，汇入主河道，洪沟深4～5m，宽20～30m，在主河道形成一洪积扇地形，扇体宽度100～150m，有泥石流物质分布，为含土块石、碎石，堤防设计时应该给于考虑；另外在治理的河道左岸末端（3+700处）有洪沟汇入主河道，有泥石流物质分布，调查期间有地下水溢出。地下水主要由河水补给，另外也用少许的洪沟地下水和基岩裂隙水的补给，水量约用3L-5 L/S,随着洪水期的到来水量会增大，建议设计堤防时应考虑过洪通道。
该区域最大冻土深度为150cm。
表3-1 恰克玛克河河水、地下水水质简分析成果表
6
3 .2防洪堤防工程地质条件及评价
3．2．1堤防及建筑物的工程地质条件及评价
堤防基础工程地质条件：治理河道长度约3700m，该段河道底宽150～250m不等，设计堤防总长度度约3700m，布置于河道左岸陡立岸坡一带（见QKH、X-DZ-03图），主要防护左岸巴音库鲁提乡政府房屋和草场。经过地质勘察河道右岸主要为）地层；左岸为Ⅰ级阶地，阶地面宽200-500m，相对高度1.0～中泥盆系地层（D
2
2.5m，由第四系全新统冲积含漂石砂卵砾石层（卵石混合土）组成，其表面有厚0.3-0.8m的低液限粘土，阶地靠河道一侧多为较陡岸坡（70°～85°）；河床也为全新统冲积含土漂石砂卵砾石（卵石混合土），厚度大于10m。勘探期间河床有地表水，揭露地下水位2.5～5m，堤防工程设置在河左岸陡立岸坡一带，堤防基础为大厚度砂卵砾石（卵石混合土）。
低液限粘土物理力学性质见（表3-2、表3-3），天然密度ρ=1.45～1.67g/cm3，干密度ρd=1.33～1.44g/cm3，压缩系数为0.35～0.66Mpa-1，属中等压缩性土，抗剪强度（天然状态）：C=15.0～16.3Mpa，φ＝28.5°～29.2°，渗透系数为k=2.7×10-4～4.2×10-4cm/s。
冲积含漂石砂卵砾石（卵石混合土），其不均匀系数为12.1～101.4，曲率系数为0.9～5.7（平均为1.9），平均颗粒级配：大于60mm粒径含量为26.8%，砾含量（2～60mm）粒径为50～57.1%，砂含量（0.075～2mm）为10.9%，细粒土含量为（<0.075mm）1.1%（见表3-4），卵砾石成分复杂，以凝灰岩、砂岩、灰岩、硅质岩等多见，磨园度差中等～好，岸边有轻微泥质胶结。其物理力学性质：天然密度ρ=2.18～2.26g/cm3，干密度ρd=2.02～2.12g/cm3，相对密度为0.43～0.62，结构中密，渗透系数k=1.3×10-2～6.2×10-3cm/s，抗剪强度（天然状态）：C=17.8Mpa，φ＝36.3°（见表3-5）。
表3-2 河岸边Ⅰ级阶地粘土物理性质汇总表
表3-3 河岸边Ⅰ阶地粘土物理力学性质汇总表
8