腾格里沙漠南缘风积砂土湿陷性研究.docVIP

腾格里沙漠南缘风积砂土湿陷性研究 曾正中1 , 张明泉1 , 黄明源2 (1, 兰州大学地质系, 甘肃 兰州 730000; 2, 甘肃张掖水利处, 甘肃 张掖 734000) 摘 要: 腾格里沙漠南缘风积砂土地基的湿陷性, 直接影响建设中的引水渠道地基 的稳定性。 据初步研究, 沙漠区风洪积壤土类土 (Q 4eol- p l 、风积极细砂 Q 3eol ) ( ) 4 具有湿陷 4 性, 其湿陷性与砂土的成因、分布、颗粒组成及干密度有明显的关系。 关键词: 沙漠; 风积砂; 风洪积壤土类土; 湿陷性 中图分类号: 文献标识码: P 642 A 长期以来工程地质界对黄土的湿陷性进行了广泛的研究, 而对沙漠区风积砂的湿陷性的 研究相对较少。我们以民调工程沙漠渠段为例, 对沙漠区风积砂地基的湿陷性做一实验性分析 研究。 甘肃景电二期向民勤调水工程 (简称民调工程) 位于沙漠边缘区。 该工程地处甘肃省河西 走廊东部, 是一项跨流域并穿越腾格里沙漠南缘的调水工程。渠首始于景泰黄河电力提灌二期 工程南北干分水闸, 渠尾终于内陆流域的石羊河民勤红崖山水库。设计流量 6. 0 m 3 ?s, 渠线全 长约 96 km , 其中, 沙漠区渠线长达 67 km (见图 1)。 工程预计到 2000 年末竣工通水。 民调工程沙漠渠段主要以风积砂为主, 局部为风洪积成因。 砂土类土的湿陷性, 直接影响 到渠系建筑物的稳定性, 对沙漠区湿陷性土的研究, 不仅对民调工程具有重要的现实意义。 而 且对了解沙漠土的工程性质、湿陷性特征有着重要的理论意义, 可为国内这方面的研究积累资 料, 也可为类似地区的工程活动及建设方案的制定提供理论依据和经验。 1997 年秋季, 针对民调工程施工中出现的工程地质问题, 受建设单位委托与甘肃省水电 勘测设计研究院第三总队一起就通过腾格里沙漠南缘引水渠道的风积砂土地基的工程地质特 征, 开展了近半年的野外勘探、试验和室内试验、分析研究工作。 在此基础上, 对风积砂土的湿 陷性作了进一步总结和探讨。 1 研究区风沙地貌及岩性特征 111 地貌特征 研究区风沙地貌是在原冲洪积平原基础上经风沙流改造逐渐发育起来的。 按照沙丘组合 而成的宏观地貌差别, 将渠线沙漠区划分为纵向砂垄区、新月形沙丘区和草丛沙丘区三个不同 的地貌分区 (见图 1)。 纵向沙垄区, 主要由高大顺直的沙垄和沙垄之间的槽型洼地 (又称塘地) 组成, 构成渠线沙 漠区的主体, 沙垄总体走向大致平行主导风向, 垄体相对高度 10～ 20 m , 顶部迭加有新月形活 收稿日期: 1999- 06- 01 图 1 沙漠区渠线位置及地貌分区 动沙丘。垄间洼地表面平坦、宽度大小不等, 大者数百米宽, 渠线为渡槽型式; 小者百米左右, 渠 线为挖填方明渠型式。 新 月 形 沙 丘 区, 分 布 在 纵 向 沙 垄 区 的 西 侧, 是 沙 漠 与 冲 洪 积 平 原 的 过 渡 区, 沙 丘 高 2～ 5 m , 沙丘链展布方向与主风向相垂直。 草丛沙丘区, 分布在纵向沙垄区的南侧, 属沙漠区向冲洪积平原的过渡区。 由于天然和人 工植物的固沙作用, 本区实际上属固定沙丘区。 112 岩性特征 研究区岩性以细砂土为主, 极细砂、砂壤土、粉质壤土和壤土等分布较少。 时代分属现代 4eol- p l Q 4 3 4 和早期Q 4。研究区砂土类土可划分为 4 个工程地质岩组, 即: ① Q 4 风洪积壤土类土, 分 布在塘地表部, 主要岩性为砂壤土, 粉质壤土、壤土等; ② Q 4eol 风积细砂土, 岩性单一, 构成现 4 代活动沙丘; ③ Q 3eol 风积极细砂, 分布于塘地浅部, 一般位于 Q 4eol- p l 壤土类土之下, 主要岩性 4 4 为极细砂, 偶夹少量细砂或砂壤土透镜层; ④ Q 3eol 风积细砂, 构成固定砂丘或纵向沙垄主体, 4 下伏于现代活动沙丘与塘地风洪积物之下, 是沙漠渠段地基土的主体。 2 风积砂土的湿陷性试验 211 湿陷性试验概况 根据风积砂土的 4 个岩组的岩性特点, 采用现场静力载荷试验和室内压缩试验两种方法, 试验标准依照水利电力部《土工试验操作规程》(SD 128284, 第 2 版) 和国内相关规范1, 3 。 (1) 原位静力载荷试验 根据研究区的地层岩性特征, 先后在风积细砂和极细砂土层中 进行了 6 组静力载荷试验, 考虑到渠系建筑物的基础埋深, 试验层置于自然地面下 2. 00～ 3. 00 m , 平均深度为 2. 38 m 。 静力载荷试验的承压板面积为 50 cm ×50 cm ; 根据试验土层的岩性特征, 分别采用撑臂 式和伞型构