孫元春 陳則連 尚海敏

(中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司， 天津 300308， 中國)

0 引 言

渤海海峽位于遼東半島南端老鐵山角和山東半島蓬萊登州頭之間，既是外海進(jìn)入渤海的海上必經(jīng)通道，又是我國南北陸路交通的天塹，海峽兩端最短距離約106 km(魏禮群等， 2009)。渤海海峽具有水深、風(fēng)大、浪高、流急、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、地震烈度高、通航要求高、環(huán)境敏感點(diǎn)多等特點(diǎn)，工程建設(shè)環(huán)境極為復(fù)雜，技術(shù)難度前所未有?？煽吭攲?shí)的工程地質(zhì)資料是科學(xué)論證項(xiàng)目可行性和建設(shè)方案的重要前提。

丁東(1994)在收集資料和現(xiàn)場調(diào)研的基礎(chǔ)上，對(duì)渤海海峽的氣象、水文及地質(zhì)等自然條件進(jìn)行了分析，認(rèn)為通道所經(jīng)地區(qū)斷層規(guī)模小，地層相對(duì)穩(wěn)定，自然條件較為優(yōu)越。侯方輝等(2016)依據(jù)多道地震和單道地震對(duì)渤海海峽的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行了研究，認(rèn)為渤海海峽活動(dòng)斷裂異常發(fā)育，潛在的巖漿活動(dòng)也不容忽視。通過高分辨率淺地層剖面資料精細(xì)解譯可知，渤海海峽海域?yàn)?zāi)害地質(zhì)類型主要有潮流沙脊、潮流沖刷槽、淺層氣、埋藏古河道、活動(dòng)斷層、不規(guī)則基巖等(陳曉輝等， 2014)。目前形成的初步共識(shí)是，沿線海底第四系地層穩(wěn)定性差，建議采用深埋隧道方案，并將隧道設(shè)置于穩(wěn)定的基巖中(譚忠盛等， 2013)。喬二偉等(2019)結(jié)合鉆探、物探、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果對(duì)跨海通道沿線主要巖石類型的力學(xué)特征進(jìn)行了分析，并探討了海底隧道的施工方法。李達(dá)等(2013)在對(duì)渤海海峽隧道施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估時(shí)發(fā)現(xiàn)，目前對(duì)該區(qū)域地質(zhì)情況的掌握還很不夠，需要進(jìn)一步開展調(diào)查工作，使風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估邊界條件更加明確。

利用地震層析成像方法重建三維P波速度模型，可以揭示渤海海峽及周邊區(qū)域地殼和上地幔的構(gòu)造特征。研究表明，海峽北部地殼P波速度較大，巖體結(jié)構(gòu)較為完整，斷層活動(dòng)不明顯。相比之下，海峽南部地殼P波速度偏小，附近區(qū)域地震活動(dòng)頻繁，與張家口—篷萊斷裂帶通過于此有密切的聯(lián)系(汪晟等， 2017)。利用高分辨率地震剖面資料，劉忠亞等(2017)編制了渤海海峽跨海通道工程區(qū)主要活動(dòng)斷裂分布圖，發(fā)現(xiàn)地震在活動(dòng)斷裂各部位的密集程度依次為交點(diǎn)處>端點(diǎn)處>斷裂其他部位。中國地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所曾對(duì)沿線實(shí)測淺地層剖面資料進(jìn)行了分析，認(rèn)為北部老鐵山水道海域元古界老地層出露海底，強(qiáng)烈的潮流侵蝕作用導(dǎo)致海底崎嶇不平。北隍城島以南廟島群島海域晚更新世以來的松散沉積層廣泛分布，且基巖頂面起伏較大(趙鐵虎等， 2014)。不過上述物探成果少有鉆孔資料驗(yàn)證，尤其是北隍城島至旅順段。

渤海海峽跨海通道工程橫穿NW向張家口—蓬萊斷裂帶，并與其西側(cè)NNE向郯廬斷裂帶走向近似平行，地震安全性是本項(xiàng)目的焦點(diǎn)問題。李玶等(2009)對(duì)海峽通道地震安全性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，認(rèn)為郯廬斷裂帶與通道相距較遠(yuǎn)，如果島鏈本身及東側(cè)近距離沒有強(qiáng)震發(fā)震斷層的存在，地震動(dòng)參數(shù)可采用0.15 g。祁嘉翔等(2013)在分析該區(qū)域地震活動(dòng)的時(shí)空分布特征基礎(chǔ)上，提出渤海地區(qū)可能發(fā)生地震的最大震級(jí)為7.7級(jí)，工程區(qū)100年設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)至少會(huì)發(fā)生1次7.0級(jí)地震。豐成君等(2017)依據(jù)郯廬斷裂帶及鄰區(qū)6個(gè)600～1000 m深孔地應(yīng)力實(shí)測數(shù)據(jù)，對(duì)斷裂帶及鄰區(qū)地殼淺層應(yīng)力分布規(guī)律進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)郯廬斷裂帶渤海段主要為“正斷型”，現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場主壓應(yīng)力優(yōu)勢方位N68°E，地震活動(dòng)多發(fā)生在NNE向和NW向斷裂交匯部位。實(shí)測資料表明，現(xiàn)今該區(qū)域處于NE-NEE向的擠壓應(yīng)力狀態(tài)中，目前處于穩(wěn)定狀態(tài)(鄭紅霞等， 2015)。

綜上所述，過去雖然圍繞渤海海峽跨海通道工程開展了大量有價(jià)值的工作，但就工程地質(zhì)條件而言，一方面缺乏系統(tǒng)性的調(diào)查和分析，另一方面鉆探等直觀資料較少，成果可靠性有待檢驗(yàn)。本文通過資料搜集、現(xiàn)場調(diào)查、海上鉆探、海洋物探、室內(nèi)試驗(yàn)等手段，重點(diǎn)圍繞跨海通道沿線工程地質(zhì)特征、特殊巖土性質(zhì)、不良地質(zhì)現(xiàn)象和主要工程地質(zhì)問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究，所得基礎(chǔ)性地質(zhì)資料對(duì)科學(xué)論證海峽跨海通道建設(shè)方案具有重要意義。

蓬萊-長山島段及通道沿線島嶼在以往的各類工程建設(shè)中，開展過一些地質(zhì)勘探工作。本次工程地質(zhì)勘察的重點(diǎn)區(qū)域?yàn)槔翔F山水道及其他幾處大的水道附近歷史地質(zhì)資料空白區(qū)。累計(jì)完成淺層地震勘探測線兩條，測線總長255.6 km，海上地質(zhì)鉆探8孔，孔深合計(jì)900 m，平面布置見圖 1。

圖 1 鉆孔與物探測線平面位置圖Fig. 1 Plan location of borehole and geophysical survey line

1 工程地質(zhì)特征

1.1 地形地貌

渤海海峽既是渤海與黃海的天然分界線，也是兩者之間的水流通道(譚忠盛等， 2013)。該區(qū)西北部為冀北燕山南緣丘陵山地和冀東平原，南部主要為魯北平原和膠東低山丘陵區(qū)，東北部為遼東半島丘陵山地。

如圖 2 所示，海峽沿線海底地勢總體北深南淺，平均水深25 m，局部最大水深超過86 m，位于老鐵山水道。受高速潮流強(qiáng)烈沖蝕和島礁阻流落淤長期作用，海底呈洼槽與壟脊并列相間延伸。

圖 2 渤海海峽水深3D示意圖Fig. 2 3D schematic diagram of water depth in Bohai Strait

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

如圖 3 所示，渤海海峽跨海通道工程位于膠遼隆起區(qū)，西鄰渤海盆地，東面是北黃海盆地(侯方輝等， 2016)。渤海盆地是一個(gè)大型的新生代裂陷盆地，新生代以來其構(gòu)造演化經(jīng)歷了古近紀(jì)斷陷和新近紀(jì)以來拗陷兩個(gè)基本階段，新近紀(jì)中新世晚期以來構(gòu)造運(yùn)動(dòng)比較強(qiáng)烈，北東向?yàn)H坊—營口斷裂帶和北西向張家口—蓬萊斷裂帶構(gòu)成區(qū)內(nèi)主干活動(dòng)構(gòu)造。北黃海盆地是一個(gè)具一定規(guī)模的中、新生代裂陷盆地，新生代以來經(jīng)歷了古新世擠壓、始新世-漸新世斷陷、新近紀(jì)以來拗陷等主要演化階段，構(gòu)造活動(dòng)明顯弱于渤海盆地。

圖 3 研究區(qū)構(gòu)造綱要圖Fig. 3 Structural outline map of the study area

渤海海峽地區(qū)主要受NW向張家口—蓬萊斷裂帶和NNE向郯廬斷裂帶及其分支影響，呈現(xiàn)南部斷裂密集，北部斷裂稀疏的特征。郯廬斷裂自中生代以來一直控制著這一地區(qū)構(gòu)造的發(fā)展，但新生代以來，隨著太平洋板塊向歐亞大陸之下俯沖和印度板塊向北擠壓青藏高原，使得華北地塊向東逃逸，導(dǎo)致了華北平原相對(duì)于燕山塊體向SEE運(yùn)動(dòng)，形成NW向張家口—蓬萊斷裂帶，在渤海海域內(nèi)切割了較為古老的郯廬斷裂帶，并向東南穿越了渤海海峽，形成了渤海海峽南部的NW向蓬萊—威海北活動(dòng)斷裂帶。

圖 4 沿線地質(zhì)縱斷面示意圖Fig. 4 Schematic diagram of geological profile

1.3 地層巖性

本區(qū)出露地層為上元古界的“蓬萊群”，為一套淺變質(zhì)巖系。新生代地層為上第三系和第四系。

1.3.1 元古界

下元古界祝家夼組Pt：黑云變粒巖、淺粒巖，透閃巖夾石墨變粒巖，底部為石榴矽線二云片巖。

震旦系輔子夼組Zp：下部主要為青灰色、紫色板巖與石英巖互層，厚度較大。分布在大欽、小欽，南、北隍城，南北長山，大小黑山諸島。

1.3.2 中生界

白堊系林家莊組Kw：紫紅色粉砂質(zhì)黏土巖，礫巖夾含礫中粗粒巖屑砂巖，主要分布在蓬萊客港碼頭西側(cè)沿岸及登州水道海域第四系地層底部。

1.3.3 新生界

上第三系：主要為兩期火山噴發(fā)形成的玄武巖，分布于大黑山島西部，有枕狀構(gòu)造和火山彈等，不整合覆蓋于蓬萊群地層之上。

第四系：按成因分為殘積層坡積—洪積層、海積層，在多數(shù)島嶼都有分布，其中大欽島、砣磯島、大黑山島、南長山島尤其發(fā)育。

既有資料認(rèn)為沿線海底第四系覆蓋層較薄，北部海域海底基本是基巖裸露(譚忠盛等， 2013； 趙鐵虎等， 2014)，但從本次海上勘探揭露的情況來看，海域第四系覆蓋層厚度差異很大。

如圖 4 所示，蓬萊至長島段第四系覆蓋層厚度0～70 m，長島至砣磯島段第四系覆蓋層厚度20～160 m，砣磯島至大欽島覆蓋層厚度30～100 m，大欽島至北隍城島覆蓋層厚度20～100 m，北隍城島至老鐵山水道中央覆蓋層厚度0～200 m，老鐵山水道中央位置處覆蓋層最厚，ZK1鉆孔至深度為186.3 m處仍未見基巖，靠近旅順口附近海底基巖裸露，僅有少量第四系覆蓋物分布。

1.4 水文地質(zhì)條件

沿線大部分區(qū)域?yàn)楹Ｋ采w，海水對(duì)混凝土具硫酸鹽強(qiáng)侵蝕、鹽類結(jié)晶強(qiáng)侵蝕及鎂鹽弱侵蝕。地表第四系地層中含孔隙潛水，受大氣降水及地表水補(bǔ)給，水位隨季節(jié)變化幅度較大。島嶼區(qū)及海峽下伏基巖區(qū)地下水類型主要為基巖裂隙水，富水性差異很大，一般儲(chǔ)水條件較差，僅在巖體節(jié)理裂隙中富含水，山坡地段偶見裂隙水出露。斷層破碎帶等儲(chǔ)水條件好的地段水量豐富，地下水一般埋深較大，水位變化幅度小。

1.5 隧道圍巖特征

渤海海峽跨海通道所穿越地層主要是震旦系變質(zhì)巖，分別有石英片巖、變質(zhì)砂巖、長石砂巖等，巖性較為堅(jiān)硬。沿線長島、砣磯島、大欽島和南北隍城島都有零星分布的防空洞或在山體內(nèi)開挖的軍事坑道。通過對(duì)這些地下硐室進(jìn)行調(diào)查，可以直觀地掌握震旦系地層隧道圍巖特征。

以大欽島為例，坑道內(nèi)出露地層與地面調(diào)查、鉆孔揭露地層基本一致，以層狀石英片巖為主，局部夾薄層狀板巖。石英片巖為灰黃色、淺肉紅色，中厚層狀，飽和單軸抗壓強(qiáng)度大于90 MPa，屬極硬巖。板巖為黃灰色、青灰色、紫紅色，薄層狀，質(zhì)不純，屬軟質(zhì)巖?？拥纼?nèi)洞壁潮濕，局部有滴水現(xiàn)象。圍巖自穩(wěn)能力較好，如圖5所示，跨度3 m的坑道不做任何支護(hù)措施可保持長期穩(wěn)定，圍巖基本分級(jí)為Ⅲ～Ⅳ級(jí)。

圖 5 坑道內(nèi)圍巖狀況Fig. 5 Surrounding rock condition in tunnel

已有地應(yīng)力測試結(jié)果表明，海峽通道范圍內(nèi)基巖最大水平主應(yīng)力為4.38～11.6 MPa，最小水平主應(yīng)力為2.8～7.2 MPa，地應(yīng)力狀態(tài)總體呈σH>σh>σv特點(diǎn)，最大地應(yīng)力平均方位為NE53°(鄭紅霞等， 2015)。初步判定跨海通道面臨高地應(yīng)力的風(fēng)險(xiǎn)較低，但海底隧道穿越構(gòu)造破碎帶容易發(fā)生塌方掉塊和突涌水問題，需注意。

2 特殊巖土性質(zhì)及不良地質(zhì)作用

2.1 特殊巖土性質(zhì)

2.1.1 填筑土

填筑土主要分布在島嶼上和海岸線附近，其中以蓬萊港西側(cè)的人工島最為顯著。

2.1.2 新近黃土

在廟島群島的各座島嶼上均有分布，但各個(gè)地點(diǎn)保存的完好程度不同，其中：南北長山島、廟島和砣磯島的全新世黃土剖面較為完整，層序清楚。一般呈淺棕黃色，砂質(zhì)黃土，質(zhì)地均勻疏松，含蟲孔，底部有少量散布的礫石及蝸?；?。

2.1.3 軟 土

分布在蓬萊至北隍城島之間海底表層，厚度5～20 m不等，成分為灰黑色淤泥質(zhì)土，流塑、軟塑狀，平均重度19 kN · m-3，地基承載力一般小于90 kPa, 其物理力學(xué)試驗(yàn)指標(biāo)見表1。

表 1 淤泥質(zhì)軟土物理力學(xué)試驗(yàn)指標(biāo)Table 1 Physical and mechanical test indexes of mucky soft soil

2.1.4 膨脹巖

白堊系泥巖，主要分布在蓬萊與長島之間登州水道海域下部。紫紅、棕紅色，局部夾砂巖，中厚層狀結(jié)構(gòu)，強(qiáng)風(fēng)化-弱風(fēng)化，節(jié)理裂隙較發(fā)育，實(shí)測單軸飽和抗壓強(qiáng)度不足2 MPa，屬于極軟巖。泥巖遇水崩解、軟化特征明顯，具弱膨脹性。

2.2 不良地質(zhì)作用

2.2.1 危巖落石

危巖落石現(xiàn)象在廟島群島廣泛分布，通常出現(xiàn)在海岸線附近陡崖位置，在長島、砣磯島、大欽島和南北隍城島均有發(fā)生，北長山島尤其突出，個(gè)別地方甚至發(fā)展為大型巖體滑坡，危及公路安全?？梢酝ㄟ^詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查工作，查清危巖落石分布范圍，并在通道方案設(shè)計(jì)中選擇繞避處理，以減少其不利影響。

2.2.2 人為坑洞

人為坑洞主要為墓穴、防空洞和各類軍事坑道、地下掩體等軍事設(shè)施。墓穴分布在村莊附近山坡上，開挖淺，零星分布，對(duì)工程影響較小。防空洞和各類軍事設(shè)施在長島、砣磯島、大欽島和南北隍城島均有分布，大多為零星分布的防空洞和在山體內(nèi)開挖的軍事坑道，這些坑道的位置一般高于海平面。需要特別注意的是大欽島南側(cè)某廢棄軍事基地，見圖6。該基地開挖規(guī)模大，硐室眾多，中間分布大量連接通道，整個(gè)山體從海平面以下5 m到山頂近乎被挖空，對(duì)通道選線影響較大。

圖 6 大欽島南側(cè)密集的軍事坑道口Fig. 6 Military tunnels on the south side of Daqin Island

2.2.3 水下岸坡

根據(jù)沿線海底排查情況，海底表面普遍分布10～20 m厚淤泥質(zhì)土，呈飽和、流塑狀，海底地形坡度以0°～3°為主，未發(fā)現(xiàn)海底滑坡現(xiàn)象。砣磯島南側(cè)和北隍城島北側(cè)兩處洼地，最大坡度約6°，地震條件下存在發(fā)生水下滑坡的風(fēng)險(xiǎn)，潛在滑面范圍為表層0～30 m，對(duì)橋梁基礎(chǔ)可能存在影響，對(duì)海底隧道的影響微乎其微。

2.2.4 淺層氣

研究區(qū)淺層氣埋藏深度為8～13 m，平面分布局限于遼東半島西部廟島群島附近海域。這些地區(qū)末次冰期古河道發(fā)育，富含陸源碎屑沉積物，這些有機(jī)物質(zhì)經(jīng)細(xì)菌腐化轉(zhuǎn)化為甲烷或沼氣。此外，該區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)較為發(fā)育，淺層氣也可能由深部油氣經(jīng)斷層運(yùn)移至淺部形成(陳曉輝等， 2014)。

本次勘察8個(gè)地質(zhì)鉆孔中，北隍城島北側(cè)1 km處的ZK2在鉆進(jìn)到10 m處有淺層氣間歇性以氣泡形式冒出，持續(xù)約1個(gè)小時(shí)，疑為第四系地層中有機(jī)物分解產(chǎn)生的有害氣體，規(guī)模較小。未發(fā)現(xiàn)成規(guī)模的淺層氣富集區(qū)，對(duì)工程建設(shè)影響較小。

3 主要工程地質(zhì)問題

3.1 海底隧道突涌水風(fēng)險(xiǎn)

海底隧道的建設(shè)往往伴隨著高風(fēng)險(xiǎn)，而水害則是海底隧道建設(shè)期間最主要的風(fēng)險(xiǎn)來源(李克蓬等， 2017)。隧道涌水對(duì)施工安全和建成后運(yùn)營成本的控制有著重要影響，因此對(duì)海底隧道進(jìn)行涌水量計(jì)算便顯得尤為重要。這里采用地下水流模型預(yù)測海底隧道施工條件下地下水滲流場變化進(jìn)行分析。計(jì)算模型長和寬均為2 km，總面積4 km2，內(nèi)置隧道單元長度為350 m。在垂向上，上部以海平面為界，下部以節(jié)理裂隙不發(fā)育的基巖為界，模型厚度為300 m。

海底基巖主要由石英片巖組成，表層有粉質(zhì)黏土覆蓋層。由于地質(zhì)構(gòu)造、節(jié)理比較發(fā)育，空隙連通性較好，宏觀上基巖含水介質(zhì)可以等效為連續(xù)介質(zhì)?？紤]到節(jié)理裂隙分布較均勻，根據(jù)模擬區(qū)地層情況，可將水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)概化為均質(zhì)各向異性的單層或雙層結(jié)構(gòu)兩種情況，對(duì)應(yīng)的地下水流系統(tǒng)分別概化為平面二維或三維流動(dòng)系統(tǒng)，其中海水面標(biāo)高為0 m，海底標(biāo)高為- 40 m，隧道底部標(biāo)高約- 150 m，見圖7。

圖 7 海底隧道涌水計(jì)算模型示意圖Fig. 7 Water inflow calculation models of subsea tunnela. 單層結(jié)構(gòu)含水系統(tǒng)； b. 雙層結(jié)構(gòu)含水系統(tǒng)

模型區(qū)四周邊界距離海底隧道相對(duì)較遠(yuǎn)，對(duì)水位降低后引起的邊界效應(yīng)可以忽略，故可將模型四周邊界概化為定水頭邊界。頂面為海水面，可定為第三類混合邊界即河流邊界，下界面為隔水底板，概化為隔水邊界。數(shù)學(xué)模型求解采用MODFLOW軟件進(jìn)行，模擬區(qū)面積為4 km2，根據(jù)模擬區(qū)含水層結(jié)構(gòu)和地下水滲流特征，將計(jì)算域在垂向上分為一層和二層兩種情況，平面上按Δx=Δy=10 m的網(wǎng)格剖分，剖分時(shí)抽水井盡可能地放在格點(diǎn)上，據(jù)此全區(qū)分別剖分成40 000和80 000個(gè)單元，均為活動(dòng)單元。

根據(jù)地層巖性特征、含水層性質(zhì)及現(xiàn)場水文試驗(yàn)成果，確定模擬區(qū)粉質(zhì)黏土含水巖組滲透系數(shù)為0.0005 m · d-1，一般基巖區(qū)滲透系數(shù)為0.01 m · d-1，裂隙較發(fā)育帶滲透系數(shù)為0.05 m · d-1，裂隙發(fā)育帶滲透系數(shù)為0.1 m · d-1，彈性釋水率Ss為1×10-6，給水度μ為0.03，空隙度n為0.05，有效空隙度ne為0.03。

分6種工況對(duì)長度350 m的海底隧道涌水量進(jìn)行模擬計(jì)算和對(duì)比分析。由表 2 可以看出，在圍巖滲透系數(shù)不變的情況下，基巖直接出露的海底隧道涌水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于海底有粉質(zhì)黏土覆蓋層的情況，兩者相差達(dá)到5～10倍。在海底基巖出露或上有覆蓋層的情況下，隧道涌水量與圍巖滲透系數(shù)成正比關(guān)系。需要說明的是，滲透系數(shù)取值對(duì)涌水量計(jì)算結(jié)果有很大影響，本文計(jì)算中應(yīng)用的圍巖滲透系數(shù)為壓水試驗(yàn)測試值，而上覆粉質(zhì)黏土滲透系數(shù)取的是經(jīng)驗(yàn)值。后續(xù)應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場地質(zhì)及水文測試工作，以便獲取更多、更準(zhǔn)確的水文地質(zhì)參數(shù)。

表 2 ,6種工況條件下350 m長海底隧道正常涌水量計(jì)算結(jié)果Table 2 Calculation result of normal water inflow of 350 m long subsea tunnel under 6 working conditions

3.2 斷裂帶地震風(fēng)險(xiǎn)

圖 8 區(qū)域破壞性地震震中分布圖(M≥4.7，公元前231～2019)Fig. 8 Distribution of regional destructive earthquakes

區(qū)域內(nèi)小震活動(dòng)較為活躍，現(xiàn)代儀器記錄地震與歷史地震活動(dòng)的空間分布特征基本一致，NW向地震條帶更為明顯，同時(shí)在區(qū)域西部的渤海海域，出現(xiàn)了NNE向地震條帶，空間上對(duì)應(yīng)郯廬斷裂帶，見圖9。歷史地震與現(xiàn)代小震活動(dòng)在空間分布上的一致性及區(qū)域上的穩(wěn)定性說明，歷史地震和現(xiàn)代小震的集中活動(dòng)區(qū)，仍是未來強(qiáng)震活動(dòng)的主要場所(周本剛， 2020)。

圖 9 區(qū)域現(xiàn)代儀器記錄小震震中分布圖Fig. 9 Distribution of small earthquakes recorded by regional modern instruments

根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2015)及《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010， 2016年版)，渤海海峽通道沿線地震動(dòng)峰值加速度為0.15 g，抗震設(shè)防烈度為7度。鐵路工程抗震設(shè)防類別為A類，屬于中等強(qiáng)度震區(qū)。

目前抗震問題相對(duì)突出的是結(jié)構(gòu)跨越斷裂帶位錯(cuò)處理(宋成輝等， 2020)，已有資料表明區(qū)內(nèi)活動(dòng)斷裂最大垂直活動(dòng)速率為0.2～0.3 mm · a-1。根據(jù)國內(nèi)外已經(jīng)建成的跨海通道工程調(diào)研成果，在降低橋梁和隧道在穿越活動(dòng)斷層錯(cuò)動(dòng)作用下結(jié)構(gòu)破壞效應(yīng)方面，已初步形成了具有一定抗斷能力的工程措施體系。參考印尼雅萬高鐵(地震設(shè)防烈度為9度)和國內(nèi)在建川藏鐵路(穿越多條區(qū)域性活動(dòng)大斷裂)，通道建設(shè)可行性基本不受地震因素制約。

4 結(jié) 論

(1)渤海海峽跨海通道位于膠遼隆起區(qū)，出露地層主要為元古界“蓬萊群”淺變質(zhì)巖系。通道沿線地層巖性主要有石英片巖、變質(zhì)砂巖、長石砂巖、片麻巖等，巖性較為堅(jiān)硬，巖體質(zhì)量基本分級(jí)以Ⅲ～Ⅳ級(jí)為主。通道沿線海底第四系覆蓋層厚度深淺不一，鄰近島嶼附近埋藏較淺，海峽腹地、峽道中部厚度較大。

(2)沿線特殊巖土主要有填筑土、新近黃土、軟土和泥質(zhì)膨脹巖4類。其中填筑土和新近黃土分布范圍較小，其對(duì)通道建設(shè)影響不大。軟土主要分布在蓬萊至北隍城島之間海底表層，厚度5～20 m不等，成分為灰黑色淤泥質(zhì)土。蓬萊與長島之間登州水道海域下覆白堊系泥巖具有弱膨脹性，屬于極軟巖。

(3)沿線不良地質(zhì)類型主要有危巖落石、人為坑洞、有害氣體和地震地質(zhì)災(zāi)害等，前三者均為零星分布，通過詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查工作，查清不良地質(zhì)體分布范圍，并在通道方案設(shè)計(jì)中選擇繞避處理，以減少其不利影響。就地震條件來說，渤海海峽通道位于中等強(qiáng)度震區(qū)，抗震方面相對(duì)突出的是跨越斷裂帶的問題，建議進(jìn)一步開展專題研究。

(4)海底隧道突涌水是渤海海峽跨海通道工程面臨的主要地質(zhì)問題。通道所經(jīng)海域大部分段落海底有平均厚度超過40 m的第四系土層覆蓋，該土層滲透系數(shù)較小，具有良好的隔水作用。隧道突涌水風(fēng)險(xiǎn)集中在斷裂破碎帶附近，需要特別注意海底基巖出露，且?guī)r體中裂隙密集分布的區(qū)段。