深厚覆盖层建高土石坝基础处理关键技术研究
子题2: 覆盖层现场及室内物理力学参数研究
中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
2015年3月
完成单位：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
项 目 负 责 人：叶发明
子 题 负 责 人：审 批：审 查：校 核：项目主要完成人：云
杨玉娟 阮文兰 泉
王建洪 叶发明
张伯骥 李 建 李建国 葛明明 李小泉 李小泉
李建国 李小泉
李 建 罗 欣 徐 亮罗启讯 鲁 涛 甘 霖 杨凌
李小
目 录
II
1 概述
1.1 项目背景及意义（李小泉）
深厚覆盖层是指厚度大于30m，经过各种地质作用而堆积在基岩上的松散堆积物，覆盖层广泛分布于世界各地的河床中，是一个具有区域性的普遍现象，国内外已有诸多在河床深厚覆盖层上建高土石坝实践经验（如表 1.1-1~2）。
国外在覆盖层上建高土石坝工程实例
表 1.1-1 工程名称 塔贝拉 阿斯旺 马尼克3号坝 马特马克 谢尔庞松 下峡口 佐科罗 圣塔扬娜 洛斯卡拉科莱 所在国家 巴基斯坦 埃及 加拿大 瑞士 法国 加拿大 意大利 智力 阿根廷 建成 年份 1975 1967 1968 1959 1966 1971 1965 1995 在建 坝型 土质斜心墙堆石坝 土质斜心墙堆石坝 黏土心墙堆石坝 土质斜心墙堆石坝 心墙堆石坝 心墙堆石坝 沥青斜墙土石坝 面板砂砾石坝 面板堆石坝 坝高 （m） 147 122 107 115 122 123.5 117 113 130 坝基土层性质 砂砾石 砂砾石 砂砾石 砂砾石 砂砾石 砂砾石 砂砾石 砂砾石 砂砾石 覆盖层 最大厚度 230m 250 m 126m 100m 120m 82m 100m 30m 25m *数据引自《利用覆盖层建坝的实践与发展》
国内在覆盖层上建高土石坝工程实例（是否分离已、待且合并1.3.1的表）
表 1.1-2 工程名称 碧口 小浪底 瀑布沟 跷磧 察汗乌苏 长河坝 猴子岩 黄金坪 狮子坪 双江口 金川 冶勒 M工程 所属省份 甘肃 河南 四川 四川 新疆 四川 四川 四川 四川 四川 四川 西藏 建成 年份 1977 - 2009 2006 2008 在建 在建 在建 在建 待建 待建 待建 坝型 心墙土石坝 斜心墙堆石坝 砾石土心墙堆石坝 砾石土心墙堆石坝 面板堆石坝 砾石土心墙堆石坝 混凝土面板堆石坝 沥青心墙堆石坝 砾石土心墙堆石坝 混凝土面板堆石坝 土质心墙堆石坝 坝高 （m） 102 160 186 125.5 110 240 223.5 95.5 314 111.5 150 坝基土层性质 砂砾石 砂砾石 砂砾石 砂砾石 砂卵砾石 砂砾石 砂砾石 砂砾石 砂砾石 砂砾石 - 覆盖层 最大厚度 40m 80m 75m 72m 40m 70m 85.5m 130m 67.8m 80m >500m 西南、西藏地区大部分河流河床中普遍存在深厚覆盖层，厚度一般数十米到百余米，局部河段能达到几百米，尤其是在大渡河、岷江、金沙江、雅砻臧布江上，由于河谷深切造成的上覆深厚覆盖层现象更为显著。根据河流综合规划及水电开发规划，我国西南、
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西藏地区诸河还将建设一批调节性能好的高坝大库工程（如表 1.1-1）。这些高坝大库工程不可避免的遇到深厚覆盖层地基问题。
深厚覆盖层的物理力学特性，如成因、层次、级配、密实度、渗透系数、允许渗透坡降和承载力、抗剪强度、变形模量、应力应变参数、砂层是否液化等因素直接影响大坝稳定、变形，直接关系到能否对河床深厚覆盖层的合理利用与工程处理，因而成为高土石坝坝基处理的关键技术问题之一。
然而，在工程勘测设计阶段，受勘测手段和条件的限制，通常在浅部取样或钻孔取样，获得相应物理力学性指标，但对于覆盖层深部土样是否具有代表性，如何获取设计、地质所需级配组成、密实度、强度、变形和渗透等指标，往往只能参考或对比，难以作出合理的判定。对于深部含漂卵砾石砂层，采用钻孔取样，受机具和取样技术限制，难以获取直观反映地质条件的样品，且还受地下水等条件影响，尤其对密实度、力学等指标难以获取，而密实度又是对力学性能判定的关键指标，所以钻孔取砂砾石或无黏性砂样难以较准确确定深厚覆盖层的密实度，即便进行深部旁压试验，受钻孔和超径、地下水影响，其指标仍有较大局限性。
鉴于深厚覆盖层研究的重要性及难度，成都院借以施工阶段深溪沟、长河坝和猴子岩等深厚覆盖层深基坑的开挖机会，对深部原生状态覆盖层进行了相应的物理力学研究。本子题将结合开挖研究成果并搜集汇总岷江、雅鲁藏布江和大渡河流域覆盖层已有资料进行统计分析，对即将或已施工的大渡河流域长河坝、猴子岩、黄金坪、双江口、M等工程的勘察设计有较好的参考价值。
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1.2 国内外研究现状和水平（李建国）
深厚覆盖层的地质成因极其复杂，例如金沙江、雅砻江、岷江、大渡河流域的深厚覆盖层，从纵向上看，底部为晚更新世冲积、冰水漂卵砾石层；中间为晚更新世冰水、崩坡积、堰塞堆积与冲积混合为主加积层，厚度较大，成因复杂；上部为全新世正常河流相堆积。深厚覆盖层成因类型的复杂性质，决定了物理力学性质呈现较大的不均匀性，是一种地质条件复杂的地基。
面对复杂的深厚覆盖层，目前国内外的试验研究主要采用在现场开挖坑槽、竖井、沉井及大孔径钻孔等手段获取表层土层的天然密度、含水率、级配及相应的力学指标，对于深部的土层通常采取类比和经验的方式推测确定，难以准确掌握土层客观的性质，
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