地理地质学论文库 《研究堤防工程建设与地质环境的关系》.doc

地理地质学论文库研究堤防工程建设与地质环境的关系 地理地质学论文库研究堤防工程建设与地质环境的关系 Abstract dike construction and geological environment has a very close relationship, geological environment can influence the embankment construction, embankment can also react to the geological environment, bring about new problems of environmental geology. 摘要 堤防工程建设与地质环境有着十分密切的关系, 地质环境可以影响堤防建设, 堤防工程也会反作用于地质环境, 带来新的环境地质问题。 关键词 堤防工程; 地质; 环境 堤防工程建设的主要内容是对那些达不到防洪标准和汛期出现险情的堤防进行整险加固。堤防出险主要是堤基渗透破坏、江河水流冲刷产生崩岸、堤基软弱产生沉降变形破坏、堤身散浸或脱皮滑坡等;一些堤防的防洪标准不够, 出现子堤挡水或漫堤溃堤等险情。在进行工程设计时, 采取的主要措施是提高堤防的防洪标准, 对已出险的堤段进行必要的加固, 堤防工程建设与地质环境有着十分密切的关系,地质环境可以影响堤防建设, 堤防工程也会反作用于地质环境, 带来新的环境地质问题。 1.堤防工程与地质环境的关系 1.1 堤防工程的特点 线路长, 分布范围广; 堤防工程的主体主要是线性水工建筑物, 其它附属建筑物则另当别论; 堤防工程的主体大堤, 多为阶段性或临时性挡水建筑物, 建筑物高度在数米至十余米之间, 并不象大坝一样是长年挡水的数十米至数百米高的集中式枢纽建筑物; 堤防工程的主要附属建筑物之一是支流沟与主流汇合口附近的挡水闸, 这种闸往往具有双向挡水的性质, 这与大坝的受力条件是有区别的; 堤防工程有严格的等级标准, 对于特别重要的一级堤防,是不允许溃堤的; 而一般性的河滩围堤, 在超过设计洪水时则只好放弃。但是对于大坝而言, 基本上是不允许垮坝的, 在勘测设计施工运行的全过程中, 均采取十分谨慎的运作策略。 1.2 堤防工程所处的地质环境 堤防工程所处的地质环境多为江河冲积平原区, 地层以第四系冲积、洪积、湖积相为主; 堤防工程的地基大多座落在此类沉积相的漫滩和一级阶地之上; 也有一些堤防工程是在岸边岗地丘陵区, 但不多见; 还有一些城市的堤防工程是建在人工填土之上。就某一地区或某一河段的堤防工程而言, 其所处的地质环境相对比较简单; 从全国范围内的堤防工程来论, 其地质环境则相对较为复杂。 堤防工程所处地质环境的一个重要特征是, 水文地质条件较为简单, 地下水的补排关系较为明确。江河湖岸地层中的地下水松散沉积物中的孔隙水, 二元结构地层中的承压水与江河湖水之间的水力联系十分密切, 互为阶段性的补排关系。堤防工程所处的江河湖岸既是堤内地下水的排泄边界, 又是江河湖水位较高时补给堤内地下水的补给边界。这种边界条件一旦改变, 实际上就是地质环境的改变, 这是我们应该认真思考的。 1.3 堤防工程与地质环境的关系 堤防工程的特点决定了堤防工程对地质环境有较强的适应性, 工程虽然规模巨大, 线性工程跨越了不同的工程地质单元, 地质环境差异较大, 但在相同的地质环境和工程地质单元上, 工程地质条件则相对较为简单, 工程地质问题也相对较为明确。如果不从环境地质的角度来考虑, 单从工程建筑物本身的角度来看, 堤防工程并不复杂。堤防工程所处的地质环境是客观存在的现实, 由于堤防工程的修建, 或者说堤防工程措施的实施, 对客观地质环境的改变是毋庸置疑的。 2.堤防工程带来的环境地质问题 堤防工程的三大主要工程地质问题 堤基土层在渗流作用下的渗透破坏、堤基为软土层存在稳定问题、岸坡受水流冲刷侧蚀产生崩塌破坏影响大堤安全。针对此三大工程地质问题需要采取相应的工程处理措施。如果工程处理措施不当或对地质环境的分析不够, 就可能带来新的环境地质问题。 2.1 堤基垂直防渗阻断地下水的正常排泄引起的环境地质问题堤基表层为砂性土, 或砂性土埋藏较浅, 或表层粘性土较薄的二元结构地层, 在外江水位高于堤内侧地面高程时均将不同程度地存在堤基渗漏问题实际上, 只要外江水位高于堤内地下水位时, 渗漏就已经发生了。堤基渗漏并不可怕, 对堤基稳定影响最大的是渗透破坏。当渗透水流坡降大于堤基土体的临界水力坡降时, 渗透破坏就会发生。工程上对于渗透破坏一般采用铺盖增加上伏粘性土层的厚度, 也有延长渗径的意思、堤内侧设排水减压井、浅基截渗墙和垂直防渗帷幕。前三种方法是堤基防渗的传统工程处理措施, 较为适用, 多年来的实践证明效果也是较好的。而最后一种即垂直防渗则是 1998 大洪水后普遍被提及和宣传的一种以往很少用于堤防工程多用于大坝坝基的防渗措施。 如果大范围截断了地下水的排泄通道, 地下水位被雍高之后, 或于地表低洼处出溢, 形成水塘直接以蒸发形式与大气层进行平衡交换; 或选择更大范围的区域性的排泄途径向更远的排泄基准面运移。但是无论地下水以何种方式寻找出路, 已经雍高了的地下水位, 使得土地发生沼泽化或盐碱化, 对农作物、建筑物、人类生存环境的影响将势在必然。地下水位雍高致使水流不畅, 出现水的矿化度升高, 水中微生物数量增多, 导致水质恶化; 由于地下水位的升高, 使得建筑物地基, 尤其是土基中的含水量增高, 甚至达到饱和, 使原本能够满足建筑物要求的土基的物理力学指标降低, 导致建筑物发生沉降或不均匀沉降, 出现失稳或开裂。特别是对于一些靠山临水的地区, 大气降水的相当一部分渗入植被覆盖良好的地下, 通过山前冲积平原二元结构的水平径流区, 于河谷岸边排入天然河道。实施了封闭式的垂直防渗之后,使得这些原来每年仅受数日洪水威胁的城市将全年都在水中浸泡渡日。 2.2 堤基垂直防渗阻断江河湖水正常补给地下水引起的环境地质问题 垂直防渗除了截断地下水排泄通道带来一系列环境地质问题之外, 由于江河湖岸又是附近区域地下水的补给边界, 没有了大范围的地表水的补给, 同样会打破地质环境的平衡, 仍然会引起新的另一类的环境地质问题。 2.3 开采筑堤建材引起的环境地质问题 1取土点在堤基附近,不在堤基安全保护区以外。由于取土, 人为地破坏了天然的防渗铺盖,缩短了渗径, 改变了可以安全抵御洪水的天然水文地质环境, 增加了堤防出险的可能性。 2取土点虽然在堤基安全保护区以外, 但由于堤防