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海河流域平原区发育了巨厚的第四系松散堆积物,由于永定河泛滥、黄河改道,使松散堆积物的成因类型和物质组成均较复杂,但基本以细粒为主。不同时代、不同成因类型土体具有层状、薄层状、微细层状和微结构特征。高地下水位使土体基本处于饱和状态。这就构成了海河流域平原区水利水电工程基本的地质环境。
海河流域平原区工程土体主要由第四纪松散土(岩)体组成。由于成土环境和成因类型的复杂性(包括冲积、洪积、冲积海积、湖积及坡洪积相等)及物质组成的不均一性,导致土体具有空间分布的不连续性、物理力学及水理性质呈现较大不均一性的特点。当水工建筑物上下游水位差产生的水力坡降超过地基土体允许水力坡降时,地基土体将发生渗透破坏,因此,渗透变形是其主要工程地质问题之一。
国内外的工程实践表明,渗透变形可引起建筑物地基强度降低,渗透性增大,甚至导致工程失事。因此,查明地基土体成因类型、土体颗粒组成及土体结构特征,选取合理的临界水力坡降值,成为正确评价地基渗透稳定性及工程处理措施决策的关键。对工程安全及投资等具有非常重要的现实意义。
鉴于研究区地貌、地基土体物质组成、工程建设水平及国内外研究现状,尤其是目前国内外普遍采用的临界水力坡降计算公式存在的问题,本文依据室内土工试验成果资料,重点分析影响土体临界水力坡降的基本因素,包括成土时代、土体成因类型、土体物质组成及土体结构等,通过合理的数值分析,提出不同成土时代、不同土体临界水力坡降的计算公式。并对区内建筑物地基土体渗透变形的防治工程措施及其可能带来的环境地质问题进行了分析、探讨。