廣東省某城區(qū)工程地質(zhì)分區(qū)劃分與地質(zhì)特性評(píng)價(jià)

張 哲

(廣東省水文地質(zhì)大隊(duì)，廣東 廣州 510080)

0 引言

在工程施工過(guò)程中地質(zhì)條件對(duì)施工有著重要影響，針對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件進(jìn)行工程地質(zhì)分區(qū)十分有必要，工程地質(zhì)分區(qū)不僅影響工程質(zhì)量還會(huì)對(duì)工程的施工周期造成影響。所以，在工程施工前，需要對(duì)工程周?chē)牡刭|(zhì)情況做好勘探工作，做好地質(zhì)分區(qū)，了解地質(zhì)條件并采取對(duì)應(yīng)措施，才能提高工程的可靠性[1]。本文以廣東某城區(qū)為例，對(duì)該地區(qū)工程地質(zhì)分區(qū)與地質(zhì)特性評(píng)價(jià)方法及過(guò)程進(jìn)行研究，以期為區(qū)域工程建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1、市政府駐地；2、區(qū)政府駐地；3、鎮(zhèn)政府駐地；4、市界；5、鎮(zhèn)、區(qū)界；6分區(qū)界線(xiàn)；7、低山丘陵基巖碎屑巖較軟—較堅(jiān)硬巖工程地質(zhì)段；8、低山丘陵基巖碎屑巖較堅(jiān)硬—半堅(jiān)硬巖工程地質(zhì)段；9、低山丘陵基巖侵入巖較堅(jiān)硬—堅(jiān)硬巖工程地質(zhì)段；10、低山丘陵基巖變質(zhì)巖較堅(jiān)硬—堅(jiān)硬巖工程地質(zhì)段；11、丘陵基巖碎屑巖軟—較堅(jiān)硬巖工程地質(zhì)段；12、丘陵基巖侵入巖較堅(jiān)硬—堅(jiān)硬巖工程地質(zhì)段；13、丘陵基巖紅層碎屑巖軟—較堅(jiān)硬工程地質(zhì)段；14、丘陵基巖碳酸鹽巖較堅(jiān)硬—堅(jiān)硬巖工程地質(zhì)段；15、丘陵臺(tái)地及殘丘基巖碎屑巖軟—較堅(jiān)硬巖工程地質(zhì)段；16、丘陵臺(tái)地及殘丘基巖紅層碎屑巖軟—較堅(jiān)硬工程地質(zhì)段；17、平原松散土與侵入巖工程地質(zhì)亞區(qū)；18、平原松散土與碎屑巖工程地質(zhì)亞區(qū)；19、平原松散土與紅層碎屑巖工程地質(zhì)亞區(qū)；20、平原松散土與薄層碎屑巖及碳酸鹽巖工程地質(zhì)亞區(qū)；21、平原松散土與碳酸鹽巖工程地質(zhì)亞區(qū)；

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

該地區(qū)位于廣東省中部，北江中下游，地處珠江三角洲沖積平原與粵北山地交界地帶上，在我國(guó)東部最低的地貌階梯內(nèi)。地貌區(qū)主要由山區(qū)、丘陵、臺(tái)地、平原等地貌組成，地貌單元由沖積洪積平原地貌、侵蝕剝蝕紅層臺(tái)地地貌、侵蝕剝蝕沉積碎屑巖高起伏丘陵地貌、剝蝕巖漿巖高起伏丘陵地貌、剝蝕巖漿巖低起伏丘陵地貌、侵蝕剝蝕變質(zhì)巖-碎屑巖中低山地貌、侵蝕剝蝕沉積碎屑巖低起伏丘陵地貌組成。地貌成因類(lèi)型為堆積地貌、剝蝕地貌、侵蝕地貌三種。

2 研究區(qū)工程地質(zhì)分區(qū)評(píng)價(jià)

2.1 分區(qū)原則

根據(jù)綜合工程地質(zhì)編圖規(guī)范并結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，工程地質(zhì)區(qū)的劃分主要是考慮地殼的穩(wěn)定性與地貌形態(tài)。工程地質(zhì)亞區(qū)的劃分主要是考慮巖性特征、成因類(lèi)型、巖土體結(jié)構(gòu)等；工程地質(zhì)地段的劃分主要是考慮巖土體地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征、環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題及建筑物的適宜性[2-3]。

2.2 工程地質(zhì)分區(qū)評(píng)價(jià)

根據(jù)以上的劃分原則同時(shí)結(jié)合該地區(qū)實(shí)際情況可將該地區(qū)劃分為4個(gè)區(qū)14個(gè)亞區(qū)和10個(gè)地段。工程地質(zhì)分區(qū)結(jié)果詳見(jiàn)表1。工程地質(zhì)區(qū)、亞區(qū)、地段的分布見(jiàn)圖1。

3 研究區(qū)工程地質(zhì)特性評(píng)價(jià)

3.1 低山丘陵基巖工程地質(zhì)區(qū)(Ⅰ)

3.1.1 碎屑巖工程地質(zhì)亞區(qū)(Ⅰ1)

較軟—較堅(jiān)硬巖工程地質(zhì)段(Ⅰ1-1)

地貌以低山丘陵為主，地形起伏較大。巖性以泥盆系春灣組(D2-3c)粉砂巖、泥巖、泥質(zhì)粉砂巖與粉砂質(zhì)泥巖為主。巖體多為薄—中厚層狀，多為單一巖土體結(jié)構(gòu)，地表多覆蓋有殘積土層，其中風(fēng)化殘積土(Qel)厚度一般為3～10 m，局部山坡大于10 m，巖性主要為灰黃色、黃褐色粉質(zhì)黏土、粉土、含碎石粉質(zhì)黏土等，可—硬塑，屬中—高壓縮性土，地基土承載力特征值fak=150～300 kPa。風(fēng)化基巖從淺至深有全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化及未風(fēng)化，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ-Ⅲ類(lèi)。該區(qū)地表出露基巖較少，多被風(fēng)化土層覆蓋。上部坡洪積含碎石粉質(zhì)黏土和碎石可作為一般工業(yè)和民用建筑物(低矮建筑物)的天然地基，對(duì)于高層建筑和振動(dòng)荷載工程，可用樁基，以中—微風(fēng)化巖作持力層。不同巖性的巖石堅(jiān)硬程度差異較大，表層風(fēng)化破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，軟弱結(jié)構(gòu)面易使巖石失穩(wěn)，產(chǎn)生滑塌，邊坡不穩(wěn)定，各種工程盡量避開(kāi)易產(chǎn)生滑坡的不穩(wěn)定地段，或采取一定邊坡支護(hù)措施。對(duì)于邊坡及巖體穩(wěn)定地段，剝?nèi)?qiáng)風(fēng)化層，可作為建筑物天然地基，山坡坡腳處，地面坡度和地形起伏較大，可對(duì)邊坡采取相關(guān)支護(hù)措施，保證邊坡穩(wěn)定，該區(qū)適宜工業(yè)與民用建筑[4]。

表1 工程地質(zhì)分區(qū)表

3.1.2 較堅(jiān)硬—半堅(jiān)硬巖工程地質(zhì)段(Ⅰ1-2)

該區(qū)主要分布于區(qū)域的北部、西南部北江西側(cè)一帶，地形起伏大，地貌以低山丘陵為主，“V”型谷發(fā)育，地勢(shì)較陡峭。以泥盆系楊溪組(D1-2y)與老虎頭組(D2l)砂巖、礫巖與砂礫巖為主。巖體多呈中厚層—塊狀，多為單一結(jié)構(gòu)，地表多覆蓋有殘積土層，其中風(fēng)化殘積土(Qel)厚度一般為2～5 m，局部山坡大于5 m，地基土承載力特征值fak=150～300 kPa。地表巖體風(fēng)化破碎較嚴(yán)重，構(gòu)造節(jié)理裂隙發(fā)育，多呈共軛狀節(jié)理，密度多數(shù)為3～6 條/m，延伸1～15 m，節(jié)理裂隙面多為鐵錳質(zhì)浸染，多以閉合狀為主，充填體主要以泥質(zhì)、鐵質(zhì)物質(zhì)為主，局部呈張開(kāi)狀，張開(kāi)度為1～3 mm，由于節(jié)理裂隙面的切割，形成較多危巖體，易發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害，各類(lèi)工程建設(shè)應(yīng)注意危巖體的影響。該區(qū)剝?nèi)ワL(fēng)化層均可作為建筑物的天然地基，但地形起伏大，地勢(shì)陡峭，不適宜工業(yè)與民用建筑。

3.1.3 侵入巖工程地質(zhì)亞區(qū)(Ⅰ2)、變質(zhì)巖工程地質(zhì)亞區(qū)(Ⅰ3)

侵入巖工程地質(zhì)亞區(qū)主要分布于區(qū)域北部，北江西側(cè)，地形起伏大，地貌以低山丘陵為主，“V”型谷發(fā)育。以晚侏羅世(ηγJ32b、ηγJ32c、ηγJ32d)與早白堊世侵入巖(ηγK13d、ηγK13e)為主，巖性以黑云母花崗巖與黑云母二長(zhǎng)花崗巖為主。地表多被較厚的風(fēng)化土及全—強(qiáng)風(fēng)化花崗巖覆蓋，遇水易發(fā)生崩解，邊坡穩(wěn)定性較差，易發(fā)生崩塌或滑坡地質(zhì)災(zāi)害。同時(shí)，部分地段由于風(fēng)化不均產(chǎn)生花崗巖孤石，對(duì)邊坡穩(wěn)定性及工程建設(shè)都有較大影響。出露基巖處節(jié)理裂隙稍發(fā)育，以風(fēng)化節(jié)理裂隙和構(gòu)造節(jié)理裂隙為主。剝?nèi)ワL(fēng)化層，完整基巖天然承載力較高，均可作為建筑物的天然地基，但地形起伏大，地勢(shì)陡峭。變質(zhì)巖工程地質(zhì)亞區(qū)各種巖性多呈互層狀，表層風(fēng)化破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，局部地段節(jié)理裂隙面、軟弱結(jié)構(gòu)面與層面相互切割，形成危巖體，邊坡易失穩(wěn)，地勢(shì)陡峭。因此，侵入巖工程地質(zhì)亞區(qū)與變質(zhì)巖工程地質(zhì)亞區(qū)均不適宜工業(yè)與民用建筑。

3.2 丘陵基巖工程地質(zhì)區(qū)(Ⅱ)

3.2.1 碎屑巖工程地質(zhì)亞區(qū)(Ⅱ1)、侵入巖工程地質(zhì)亞區(qū)(Ⅱ2)

以上兩個(gè)亞區(qū)主要分布于區(qū)域東北部，東部及東南部，北江東側(cè)，地貌以丘陵地貌為主。丘間谷地較發(fā)育，地形起伏較大，山體坡度較緩。地表出露巖石多為強(qiáng)—中風(fēng)化巖，風(fēng)化破碎較嚴(yán)重，風(fēng)化與構(gòu)造節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，不同巖性物理力學(xué)差異較大，存在風(fēng)化不均及軟弱夾層現(xiàn)象，對(duì)邊坡穩(wěn)定性及工程建設(shè)都有較大影響。由于節(jié)理裂隙面的切割，形成較多危巖體，易發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害，各類(lèi)工程建設(shè)應(yīng)注意危巖體的影響。剝?nèi)ワL(fēng)化層，完整基巖天然承載力較高，均可作為建筑物的天然地基，總體來(lái)說(shuō)，做好邊坡防護(hù)，一般適宜工業(yè)與民用建筑。

3.2.2 紅層碎屑巖工程地質(zhì)亞區(qū)(Ⅱ3)

紅層碎屑巖形成較為獨(dú)特的丹霞地貌，地表多出露為中—微風(fēng)化巖，節(jié)理裂隙較不發(fā)育，邊坡較穩(wěn)定。完整微風(fēng)化礫巖、砂礫巖、砂巖、粉砂巖多為較軟—較堅(jiān)硬巖，完整微風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖以及泥巖為軟—較軟巖，基巖天然承載力較高，工程條地質(zhì)件較好。但地形起伏較大，邊坡坡度較陡，一般不適宜工業(yè)與民用建筑。

3.2.3 碳酸鹽巖工程地質(zhì)亞區(qū)(Ⅱ4)

該區(qū)局部處可見(jiàn)有溶洞發(fā)育，溶洞分布不均，同時(shí)巖溶地面起伏不平，挖填工程量大，對(duì)基礎(chǔ)穩(wěn)定不利，溶洞應(yīng)做跨蓋、灌注填充等地基處理，洞室隧道工程要嚴(yán)防大量涌水，水庫(kù)工程要采取一定的防滲措施，溶洞不發(fā)育地段完整基巖天然承載力較高，可作為建筑物的天然地基，總體上該區(qū)巖溶發(fā)育地段，對(duì)工程建設(shè)影響較大。

3.3 丘陵臺(tái)地及殘丘基巖工程地質(zhì)區(qū)

碎屑巖工程地質(zhì)亞區(qū)地表出露巖石多為強(qiáng)—中風(fēng)化巖，風(fēng)化破碎較嚴(yán)重，風(fēng)化與構(gòu)造節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，需要做好邊坡防護(hù)。紅層碎屑巖工程地質(zhì)亞區(qū)紅層碎屑巖形成較為獨(dú)特的丹霞地貌，地表多出露為中—微風(fēng)化巖，節(jié)理裂隙較不發(fā)育，邊坡較穩(wěn)定。完整微風(fēng)化礫巖、砂礫巖、砂巖、粉砂巖多為較軟—較堅(jiān)硬巖，完整微風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖以及泥巖為軟—較軟巖，基巖天然承載力較高，工程條地質(zhì)件較好。該工程地質(zhì)區(qū)適宜工業(yè)與民用建筑。

3.4 平原沉積土工程地質(zhì)區(qū)

平原沉積土工程地質(zhì)區(qū)地勢(shì)平坦，地面坡度一般小于6°，相對(duì)高差小于20 m。地表局部地段分布有人工填土層，以雜填土和素填土為主，近期堆填，欠固結(jié)，厚度2～15 m，承載力特征值fak=100～170 kPa；向下分布有第四系土層，按成因主要以沖洪積層、湖積層及殘坡積層為主，巖性包括黏性土、砂土、軟土及花崗巖殘積土。其物理力學(xué)性質(zhì)基本相似，液性指數(shù)IL>0.75，N=0～2.1擊，ω=36.51%～65.86%，fak=70～100 kPa。為軟—流塑、高壓縮性土。下伏基巖主要為紅層碎屑巖，巖性包括礫巖、砂礫巖、砂巖、粉砂巖、粉質(zhì)泥巖、泥巖及泥質(zhì)粉砂巖等。該區(qū)域?yàn)槎鄬咏Y(jié)構(gòu)，部分地區(qū)巖溶發(fā)育較強(qiáng)烈，上部松散土層巖性種類(lèi)多，力學(xué)性質(zhì)差異大。人工填土層與軟土層，為軟弱土層，易發(fā)生不均勻沉降。砂土透水性好，富水性豐富，與周?chē)乇硭?lián)系緊密，在進(jìn)行地下工程建設(shè)時(shí)，需作好截排水工程。人工填土層和軟土層一般不宜作為工業(yè)與民用建筑物的天然地基，如果要作為建筑物天然地基，必須對(duì)地基土進(jìn)行處理。砂土和碎石土層天然承載力較高，一般可作為工業(yè)與民用建筑物(低矮建筑物)的天然地基。下覆基巖中—微風(fēng)化巖天然承載力高，可作為樁基樁端持力層。對(duì)于巖溶較發(fā)育處，需注意巖溶塌陷問(wèn)題，總體上講，該區(qū)不良地質(zhì)現(xiàn)象較發(fā)育，在對(duì)存在的工程地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行預(yù)防處理后，可作為工業(yè)及民用建筑用地。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)綜合工程地質(zhì)編圖規(guī)范及廣東省該城區(qū)工程地質(zhì)特征的實(shí)際情況分析，對(duì)該地區(qū)做出了工程地質(zhì)分區(qū)。根據(jù)不同區(qū)域的地質(zhì)條件對(duì)建筑物的適宜性進(jìn)行了簡(jiǎn)要評(píng)述。按照上述分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)制定合適的工程建設(shè)方案將更具有可操作性，也能更好地對(duì)后期的工程建設(shè)等工作起到指導(dǎo)和推動(dòng)作用。