《地质调查与研究》13-4

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夷匹幸
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1 第 36 卷第 4 期地质调查与研究 Vol.36 No 年 12 月 GEOLOGICAL SURVEY AND RESEARCH Dec 奉化江姚江流域工程地质分区和工程地质问题 1,2 孙快忠 (1. 南京大学地球科学与工程学院, 南京,210093; 2. 江苏省有色金属华东地质勘查局, 南京 ) 摘要 : 根据钻孔原位测试和岩土样品试验室分析结果, 对奉化江姚江面积约 600 km 2 流域的工程地质结构进行了研究, 并对流域地表以下 60 m 范围内进行了工程地质分区和工程地质问题探讨结果表明 :(1) 全新镇海组有 3 个工程地质层和 5 个亚层, 上更新宁波组有 3 个工程地质层和 20 个亚层, 下伏基岩归入 1 个基岩工程地质层 ;(2) 可选用的持力层为工程地质亚层和基岩工程地质层, 持力层地基承载力特征值 f ak 160 kpa;(3) 流域内有两个硬土层, 即岩性为粉质粘土的第一硬土层 4 1 和第二硬土层 5 1; (4) 根据各持力层的厚度和组合分布特征, 研究区被划为 6 个工程地质分区, 并提供了每一个工程地质分区的持力层基础类型 ;(5) 主要工程地质问题是地面沉降和软土震陷关键词 : 工程地质分区 ; 工程地质层 ; 持力层 ; 奉化江 ; 姚江中图分类号 :P642 文献标识码 :A 文章编号 : (2013) 引言奉化江姚江流域位于宁波市西部和南部, 行政隶属奉化市鄞州区和余姚市奉化江姚江分别由西南西北向东在宁波市区汇入甬江, 向东流入东海 ( 图 1) 奉化江姚江流域是宁波市周边经济发展迅速的地区, 为了满足该流域的可持续发展对工程地质的需求, 开展工程地质分区具有现实意义工程地质分区是指在研究区内, 依据工程地质条件相似或相近的原则进行的区域划分, 目的是结合工程类型和分布进行工程地质分区评价, 说明各区的工程地质特征, 为工程规划勘察设计和施工提供科学依据, 保护生态环境, 促进地方经济的发 [1-3] 展以往以地形地貌地质结构物理 ( 自然 ) 地质现象作为研究区工程地质分区的指标, 所涉及的深 [4] 度有限随着高大深工程数量越来越多, 工程基础的深度越来越大因此作者根据持力层的厚度和组合分布特征, 对 60 m 深度范围内, 面积约 600 km 2 的奉化江姚江流域进行了工程地质分区, 并提供了每个工程地质分区的持力层基础类型设计参数和主要工程地质问题及处理措施 2 研究区地形地貌地层分布特征研究区地面黄海标高 1~3 m, 由姚江谷地宁奉平原两个地貌单元组成 ( 图 1) 姚江谷地是指慈南山区与四明山区所挟持的姚江中下游地区, 总体呈北西向展布 ; 宁奉平原是四明山地区与宁东山区之间奉化江下游宁波城区以南以西的地区, 西北侧与姚江谷地交汇研究区绝大多数地方被第四系覆盖, 其从上至下划分和岩性及分布特征见表 1 [5-7] 第四系下的基岩, 形成时代皆为早白垩世, 从老到新依次为高坞组 (K 1g) 茶湾组一段 (K 1c1 ) 馆头组一段 (K 1gt1 ) 馆头组二段 (K 1gt2 ) 朝川组一段 (K 1cc1 ) 方岩组 (K 1f) [5] 姚江谷地西侧基岩为馆头组一段的砂岩砂砾岩凝灰质砂岩, 东侧基岩则以高坞组的凝灰岩为主, 也分布有一定面积的馆头组二段的凝灰岩砂岩含砾粗砂岩 ; 宁奉平原的基岩主要以朝川组一段的砂岩凝灰质砂岩为主, 南部则以方岩组的砂砾岩凝灰质砂砾岩为主, 东部近山前地带则分布有一定面积的茶湾组一段的凝灰岩在整个研究区内, 基岩主要出露在研究区与周边山区的交界部位 ( 图 1) 收稿日期 : 基金项目 : 中国地质调查项目 : 浙江省 1 5 万鸣鹤镇澥浦镇慈城镇鄞江镇姜山镇幅区调 ( ) 作者简介 : 孙快忠 (1969-), 男, 高级工程师, 硕士研究生, 从事岩土工程的生产工作, @qq.com

2 306 地质调查与研究第 36 卷图 1 研究区地貌单元划分及地层分布示意图 Fig.1 Sketch map of landscape unit division and strata distribution in the research area 表 1 研究区第四纪地层划分表 Table 1 Division of the Quaternary strata in the research area 系组段岩性及分布特征上段 Q hzh 3 全新镇海组 Q hzh 下段 Q hzh 1 第四系中段 Q hzh 2 上段 Q pn 2 上更新中更新宁波组 Q pn 下段 Q pn 1 东浦组 Q pd 上段 Q pd 2 下段 Q pd 1 上段 Q pq 2 前港组 Q pq 下段 Q pq 1 灰色流塑淤泥质土淤泥质土与粉土互层次为灰黄-灰绿色粉土和灰黄色软塑粉质粘土其中淤泥质土分布于整个研究区该组在姚江谷地西侧厚度 5 15 m 东侧厚度相对较大与宁奉平原交界部位厚度最大可达 36 m 而在宁奉平原厚度 6 44 m 西南侧西坞街道至姜山镇一带普遍缺失镇海组下段地层厚度相对较薄岩性较为复杂包括可塑粉质粘土砂砂砾石淤泥质粘土粉土分布于整个研究区该组在姚江谷地顶板埋深 5 31 m 厚度 4 30 m 而在宁奉平原项顶板埋深 6 41 m 厚度 m 上段为可塑性粉质粘土细砂和砂砾石下段为可塑粉质粘土分布于宁奉平原顶板埋深 60 m 左右厚度数米 28 m 可塑状粉质粘土和砂砾石可见纹网构造上部为绿灰色至灰色中部为紫灰色下部为褐黄色棕黄色分布于宁奉平原顶板埋深 m 厚度 m 3 研究区工程地质条件岩与工程建设关系密切但岩性单一把下伏基岩归 3.1 工程地质层 3.2 工程地质特征鉴于工程基础通常不超过 60 m 加上研究区内东浦组顶板埋深 60 m 左右作者对镇海组宁波组进行了工程地质层的划分表 2 其中层与表 1 中的段相对应而工程地质亚层的划分以成因类型为主要依据同时参考了岩土工程勘察规范 GB [8]中关于土体的物理力学性质指标要求由表 2 可知地表以下 60 m 范围内地层为镇海组宁波组其中镇海组有3个层① ② ③和5个亚层宁波组有 3 个层④ ⑤ ⑥和 20 个亚层由于基入1个基岩工程地质层以文献 8 为参考根据已有大量不同用途钻孔的原位测试和岩土样品试验室分析结果的计以本次及为了工程地质分区而施工钻孔的原位测试和岩土样品试验室分析结果把研究区地基土的工程地质特征列于表 2 由表 2 可知 1 研究区地表以下 60 m 以内可选用的第四系地基持力层为宁波组④ ⑤ ⑥工程地质层具体为④ 1 ④ 3-2 ④ 3-3 ⑤ 1 ⑤ -1 ⑤3-2 ⑥1 ⑥3-1 ⑥3-2 ⑥4 共十个亚层 2 持力 3 层为硬土层砂砂砾石层地基承载力特征值 fak

3 第 4 期孙快忠 : 奉化江姚江工程地质分区和工程地质问题 307 表 2 研究区第四系工程地质层特征表 Table 2 Characters of the Quaternary engineering geological layers in the research area 组段成因类型层号名称计厚度 (m) 塑性指数工程地质特征液性压缩模量指数 (MPa) 承载力特征值 (kpa) 地下水特征上段冲湖积 1 1b-1 粉质粘土 0.3~ ~120 潜水, 透水性差, 水量贫乏, 埋深 0.5~1 m 镇海组中段湖沼积海积 2 1b 2 2 淤泥淤泥质粘土 0.8~ ~ 潜水, 透水性极差, 水量极贫乏, 埋深 0.5 m 左右下段海积冲海积淤泥质粘土粉土 5.5~ ~ 承压水, 零星分布, 厚度 2~3 m 水量小冲湖积 4 1 粉质粘土 ( 第一硬土层 ) 0.5~ ~180 湖沼积 4 2 粉质粘土 0.8~ ~140 冲积粉质粘土夹粉砂砂 0.4~9 0.2~ 上段冲洪积海积冲海积砂砾石淤泥质粉质粘土淤泥质粉质粘土夹粉砂淤泥质粉质粘土夹粉砂 1.5~ ~ ~ ~ ~ ~130 90~110 Ⅰ 1 层承压水, 出水量一般超过 100 t/d 宁波组海积冲积冲洪积冲湖积淤泥质粉质粘土砂砂砾石粉质粘土 ( 第二硬土层 ) 2.8~ ~ ~ ~ ~ ~ ~180 Ⅰ 2 层承压水, 出下湖积冲积冲洪积粉质粘土砂砂砾石 1.8~ ~ ~ ~ 水量一般超过 100 t/d 冲湖积 6 1 粉质粘土 1.0~ ~180 段湖积湖沼积冲积冲洪积残坡积坡洪积粉质粘土砂砂砾石含碎石粉质粘土 0.9~ ( 平均 ) 6.5( 平均 ) ~ ~220 Ⅰ 3 层承压水, 出水量一般超过 100 t/d 160 kpa;(3) 研究区内有二个分布全区的硬土层, 即岩性为粉质粘土的第一硬土层 4 1 和第二硬土层 5 1; (4)4 5-2 亚层 f ak=400 kpa, 但由于零星分布于研究区内, 所以没有计入到持力层中而第四系下的基岩, 全风化砂岩 f ak=160~200 kpa, 全风化砂砾岩 f ak=180~200 kpa, 全风化凝灰岩 f ak=180~200 kpa, 上述不同风化程度的基岩, 承载力特征值皆不小于 160 kpa, 所以研究区内的基岩工程地质层也为持力层 4 研究区工程地质分区根据地貌单元相同, 地层结构相近, 岩性特征类似工程地质条件一致的分区原则, 把 60 m 深度范围内的研究区划分为 6 个工程地质分区 ( 表 3 图 2 3 4) 根据各工程地质特征不同, 各工程地质分区对建筑物基础类型的要求也不同在各工程地质分区内, 低中高建筑物的适宜性如下 :

4 308 地质调查与研究第 36 卷表 3 研究区各工程地质分区重要特征信息表 Table 3 Important information of every engineering geological zoning in the research area 编号 Ⅰ区范围分布面积较小主要位于姚江谷地丈亭镇以北凤凰山四周河姆渡镇西侧宁奉平原江口街道和洞桥镇之间姜山镇附近西坞街道白杜村一带持力层组合特征硬土+基岩双层结构工程地质层主要特点分布有④1 或⑤1 硬土层其埋藏深度小硬土层以下无砂砾层且基岩埋藏深度小于 60 m 60 m 以浅无砂砾石层分布但分布有一个或两个硬土层 Ⅱ区分布面积较小主要位于宁奉平原下应街道的北西侧硬土层结构 Ⅲ区分布最广在姚江谷地宁奉平原均有大面积分布姚江谷地自西向东分布面积逐渐变大宁奉平原北西侧较南东侧分布面积大硬土+砂砂砾层双层或多层结构 Ⅳ区分布面积仅次于Ⅲ区姚江谷地呈条带状分布于丈亭镇河姆渡镇三七市镇一带宁奉平原大面积分布其中南东侧分布面积远大于北西侧砂砂砾石层结构 Ⅴ区姚江谷地在慈城镇以南有小面积分布宁奉平原西坞街道西侧横溪镇东浅湖镇东吴镇近山前地带塘溪镇一带有较大面积分布砂砂砾石+基岩结构 60 m 以浅无硬土层砂砂砾石层埋藏浅厚度薄基岩埋藏相对较浅 Ⅵ区仅在慈城镇东侧近山前有较小面积分布基岩单层结构 60 m 以浅无砂砾石或硬土层分布基岩埋藏相对较浅 60 m 以浅分布有硬土层和砂砂砾石层其中硬土层位于上部, 砂砂砾石位于下部工程地质层的特点为 60 m 以浅无硬土层或硬土层深埋于砂砂砾石层以下砂或砂砾石为最经济合理的桩基础持力层图 2 研究区工程地质分区图 Fig.2 Map of engineering geological zoning in the research area 1 工程地质Ⅰ区荷载要求一般的多层及小高层建筑物可以④1或⑤1硬土层为持力层荷载要求大的高层建筑物和重大工程则以下伏的基岩为持力层 2 工程地质Ⅱ区适宜采用预制桩但单桩承载力有限应增大桩的布置密度 3 工程地质Ⅲ区不同深度不同岩性的持力层可满足不同载荷的持力层需求对于荷载要求一般的多层小高层建筑物一般采用预制桩以硬土层

5 第4期孙快忠奉化江姚江工程地质分区和工程地质问题 309 图 3 宁奉平原地质剖面图 Fig.3 Geological profile of the Ningfeng plain 图 4 姚江谷地地质剖面图 Fig.4 Geological profile of the Yao River valley 为桩基础持力层而对于荷载要求大的高层超高层围内的主要工程地质问题及相应的预防处理措施建筑物则一般采用钻孔灌注桩并以下部的砂砂砾研究区区域稳定性较好[9],属于地质灾害不易发区石层为桩基础持力层主要工程地质问题是地面沉降软土震陷 4 工程地质Ⅳ区对于荷载要求相对较小的多研究区地下水资源丰富发育了三层承压水在层建筑上部有一定厚度粉土分布的地段可采用短利用承压水时如不及时径流补充容易发生地面沉桩荷载需求大的小高层高层以及超高层建筑物则降地面沉降具有不可逆性累进性和广泛性的特以下部的砂砂砾石为持力层桩类型可选用预制桩点已给研究区的城市建设土地利用防洪排涝航或钻孔灌注法道交通等方面造成了严重危害主要表现为降低了 5 工程地质Ⅴ区多层小高层高层建筑物荷水利工程防洪抗灾功能地面易发生大面积积水载需求一般可直接以砂砂砾石展为桩基础持力下水道排污口和江水之间高差减少小江水沿下水层选用预制桩和钻孔桩均可对于超高层建筑物道倒灌地面高程失真危及可持续发展而开采承因荷载需求巨大以砂砂砾石为桩基持力层则单压水是引起地面沉降的主要原因从 2009 年开始桩荷载不能满足需求应采用钻孔灌注桩以下伏基宁波市全面禁采地下水地面沉降已得到初步遏岩为持力层来满足荷载要求制当前要特别重视由于城市建筑基坑开挖高 6 工程地质Ⅵ区基岩埋藏相对较浅可选用的桩基础持力层为基岩桩基础类型一般采用钻孔灌注桩 5 研究区工程地质问题工程地质分区的实质是要指出工程地质分区范速公路轨道交通等工程活动引发的地面沉降研究区②lb ②2 和③1-1 ③1-2 工程地质亚层岩性为淤泥或淤泥质粘土地基承载力特征值一般为 kpa,且埋藏浅在地震作用下会产生软土震陷表现为桩的负磨摩阻力基坑沉降建筑物的沉降量过大等方面当进行工程规划勘察设计和施

6 310 地质调查与研究第 36 卷工时, 应充分考虑软土的不利影响, 加强基坑的支护强度地基土的强度, 以保证上部结构的整体性 6 结论 (1) 研究区地表以下 60 m 范围内, 全新镇海组有 3 个工程地质层 (1 2 3) 和 5 个工程地质亚层 ; 上更新上部地层宁波组 3 个层 (4 5 6),20 个亚层把下伏基岩归入 1 个基岩工程地质层 (2) 研究区地表以下 60 m 以内可选用的地基持力层为宁波组的工程地质层和基岩工程地质层, 持力层地基承载力特征值 f ak 160 kpa 其中前者具体为工程地质亚层 (3) 研究区有两个分布全区的硬土层, 即岩性为粉质粘土的第一硬土层 4 1 和第二硬土层 5 1 (4) 根据各持力层的厚度和组合分布特征,60 m 深度范围内的研究区可划分为 6 个工程地质分区硬土 + 基岩双层结构区硬土层结构区硬土 + 砂砂砾层双层或多层结构区砂砂砾石 + 基岩结构区基岩单层结构区 (5) 研究区主要工程地质问题是地面沉降和 2 lb 2 2 和工程地质亚层的软土震陷参考文献 : [1] 张咸恭, 王思敬, 张倬元. 中国工程地质学 [M]. 北京 : 科学出版社,2000. [2] 樊敬亮. 高山峡谷地区大跨度桥梁岸坡稳定性分析趋势预测及应用研究 [D]. 北京 : 中国科学院地质与地球物理研究所,2005. [3] 方鸿琪, 杨闽中. 工程场地的特征与工程地质分区 [J]. 工程地质学报,2002,10(3): [4] 庞设典, 熊毅明, 肖炎明. 武汉市工程地质分区的构想 [J]. 城市勘测,2005,10(2): [5] 周宗尧, 董学发, 余国春. 中华人民共和国区域地质调查成果报告慈城幅鄞江镇幅姜山镇幅 [R]. 杭州 : 浙江省地质调查院,2011. [6] 浙江省第五地质大队宁波幅柴桥幅区域地质调查报告 [R]. 宁波 : 淅江省第五地质大队,1987. [7] 浙江省地质矿产局. 浙江省岩石地层 [M]. 北京 : 中国地质大学出版社,1996. [8] 岩土工程勘察规范 (GB )[S]. 北京 : 中国建筑工业出版社,2009. [9] 邵云惠, 吴金章, 叶定衡. 宁波地区区域稳定性研究 [M]. 北京 : 地质出版社, Engineering Geologic Zoning and Engineering Geologic Problem in the Fenghua River and Yao River Basin SUN Kuai-zhong 1,2 (1.School of Earth Sciences and Engineering, Nanjing University, Nanjing , China; 2. East China Mineral Exploration and Development Bureau for Non-Ferrous Metals, Nanjing , China) Abstract: Based on the data of in-situ tests and experimental analysis on rock and soil samples from different drills, engineering geologic structure of Fenghua River and Yao River basin whose acreage is about 600 square kilometers has been researched. From then, engineering geologic zoning and engineering geologic problem discussion have been carried on within sixty meters from the surface. The results are as follows:there are three engineering geologic layers and five engineering geologic subhorizons in Zhenhai Formation of Holocene. There are three engineering geologic layers and twenty engineering geologic subhorizons in Ningpo Formation of upper Pleistocene. The underlying bedrock is summed up one bedrock engineering geologic layer. The bearing strata of foundation are engineering geologic subhorizons of 4 1, 4 3-2, 4 3-3, 5 1, 5 3-1, 5 3-2, 6 1, 6 3-1, 6 3-2, 6 4 and bedrock engineering geologic layer whose f aks are also more than 160kPa. There are two hard pans of 4 1 and 5 1 whose lithological characters are also silty clay in the basin. According to features of depth, combination and distribution between every bearing stratum, the basin can be divided into six engineering geologic zonings. Moreover, bearing strata and foundation type of every engineering geologic zoning have been suggested. Geological disasters are ground setting and soft soil subsidence during the earthquake. Key words:engineering geologic zoning;engineering geologic layer; bearing stratum; Fenghua River; Yao River

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01-0982.doc 第 32 卷第 7 期岩土工程学报 Vol.32 No.7 2010 年 7 月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering July 2010 沿海碎石回填地基上高能级强夯系列试验对比研究年廷凯 1,2, 水伟厚 3, 李鸿江 4, 杨庆 1,2, 王玉立 (1. 大连理工