西南河谷典型古冰水堆積體工程特性及穩(wěn)定性研究.pdf

1、在我國西南一些大江大河的河谷地帶廣泛分布一套形成于第四紀更新世冰水堆積體，這些冰水堆積體大多規(guī)模巨大，體積動輒數(shù)百萬m3，甚至數(shù)千萬m3。
　　 在漫長的形成演化歷史過程中，受沉積環(huán)境變化影響，這些冰水堆積體大多具有復雜的沉積和結構特征。本世紀以來，隨著上述地區(qū)各類大型基礎建設的陸續(xù)上馬，上述大型冰水堆積常常構成了人類工程建設的地質(zhì)背景條件，成為制約人類工程建設活動一個重要因素，因此針對該類古冰水堆積體的工程特性以及工程中面臨的

2、突出問題展開專門深入研究顯得尤為迫切。
　　 本文通過對西南河谷地區(qū)數(shù)個冰水堆積體的沉積特征、顆粒組成、結構特征的詳細調(diào)查和分析，在大量試驗及相關工程資料收集的基礎上對西南河谷典型古冰水堆積體的滲流特性、強度特性以及變形特性等進行了較為深入的分析和研究，最后結合三個古冰水堆積體，對其主要工程問題及其處理措施進行了深入分析和探索，取得了以下主要成果：
　　 （1）揭示了在冰水堆積體漫長形成演化歷史工程中，受氣候環(huán)境條件變化

3、的影響，古冰水堆積體大多具有復雜的沉積特征和結構特征。具體表現(xiàn)為：沉積特征的宏觀分層性和單層沉積特點差異性，古冰水堆積體主要以巨顆粒、粗顆粒為主局部富集細顆粒物質(zhì)，不同沉積層水動力沉積環(huán)境存在較大差別，以粗顆粒為主的沉積層大多具有一定分選、磨圓和沉積韻律性，而以巨顆粒為主的沉積層大多分選磨圓差；結構上古冰水堆積體表現(xiàn)明顯的二元性、粗顆粒巨顆粒之間嵌合緊密、普遍具有泥質(zhì)膠結局部具鈣質(zhì)膠結的結構特征，即以粗顆粒、巨顆粒為骨架，細顆粒物質(zhì)填充

4、其間，構成骨架的粗顆粒、巨顆粒嵌合緊密，往往具有一定程度的泥質(zhì)膠結，當含鈣質(zhì)成分較多時往往還具有較好的鈣質(zhì)膠結特點。
　　 （2）初步建立了從物質(zhì)來源、沉積特點、結構特征等幾個方面入手的古冰水堆積體野外辨別方法。即首先從物質(zhì)來源、運移通道上判斷是否存在冰水堆積的可能，然后根據(jù)其是否存在宏觀成層性、水流作用形成的沉積韻律特點，構成堆積體主體的粗顆粒、巨顆粒物質(zhì)結構上是否表現(xiàn)出二元性、嵌合性以及膠結特點等綜合判斷是否屬冰水成因堆積體

5、。
　　 （3）根據(jù)大量測年結果以及冰水堆積體與河流相覆蓋層、古風化殘積粘土層的接觸關系，探討了其沉積特點與古氣候特點、冰川融水動力條件、古地形地貌之間的關系，認為在晚更新世末次間冰期和中更新世倒數(shù)第二次冰期間冰階期間至少出現(xiàn)兩次較大規(guī)模氣溫升高、冰川消融地質(zhì)事件，并且揭示了形成于晚更新世的冰水堆積體多存在侵占河道，掩埋河流相覆蓋層的現(xiàn)象；同時在間冰期期間古氣候曾出現(xiàn)多次反復，導致冰川消融多次間斷，堆積體接受風化剝蝕，從而在堆積

6、體內(nèi)形成古風化殘積粘土層。
　　 （4）根據(jù)大量試驗成果，得出了西南河谷地帶古冰水堆積體大多具有滲透能力弱、抗?jié)B能力強的滲流特點，揭示了在水力梯度較小時，冰水堆積體滲流規(guī)律基本滿足達西定律，當水力梯度較大時，滲流速度與水力梯度表現(xiàn)出較為明顯的非線性關系，此時滲流本構關系可描述為v=KJ0.7，并初步建立了古冰水堆積體滲透系數(shù)估算方法和公式K=0.5eCc/Cu。
　　 （5）在大量物理力學試驗基礎上揭示了冰水堆積體大多具

7、有結構密實、高密度、孔隙體積小的特點，屬典型的高承載力、低壓縮性土。冰水堆積體大多具有較好的抗剪強度，天然狀態(tài)下，內(nèi)聚力可達150～400KPa，摩擦角約35°～
　　 39°；飽水條件下內(nèi)聚力也保持在60～100Kpa，內(nèi)摩擦角約30°～37°；且C值對水的敏感要比φ強烈的多，一般飽水條件下會導致內(nèi)聚力降低一半左右，而φ值的變化幾乎不超過1～3°。揭示了不同的應力條件對冰水堆積體的強度特性存在明顯的影響，具體表現(xiàn)為在低應力環(huán)境

8、下強度包絡線滿足莫爾－庫侖定律，而在較高應力條件下，冰水堆積體的強度包絡線表現(xiàn)出明顯非線性特點。
　　 （6）通過對三個典型古冰水堆積體的穩(wěn)定性研究，認為古冰水堆積體與一般松散堆積體的最主要區(qū)別之一在于其具有復雜的沉積和結構特征，構成冰水堆積體的物質(zhì)不僅有高強度的碎塊石土，還有強度較低的各種軟弱層帶，若上述軟弱層帶與堆積體臨空條件下沒有構成有利組合，堆積體大多具有較好的穩(wěn)定性，一旦受某些因素影響，改變了堆積體的臨空條件，且與軟弱