武漢都市發(fā)展區(qū)工程地質(zhì)分區(qū)研究

官善友，朱銳，龐設典，江丹

(武漢市勘察設計有限公司，湖北 武漢 430022)

武漢都市發(fā)展區(qū)工程地質(zhì)分區(qū)研究

官善友*，朱銳，龐設典，江丹

(武漢市勘察設計有限公司，湖北 武漢 430022)

在充分搜集資料、現(xiàn)場調(diào)查的基礎上，對武漢都市發(fā)展區(qū)的區(qū)域地質(zhì)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)等做出了全面分析，提出工程地質(zhì)分區(qū)以地形地貌為主控因素，沉積物成因為輔控因素進行一級分區(qū)，按照沉積物成因分并結合不良工程地質(zhì)作用、古河道等因素進行二級分區(qū)，同一個亞區(qū)中，根據(jù)地表出露土體的時代、成因及物理力學性質(zhì)不同，劃分不同的工程地質(zhì)地段。

工程地質(zhì)分區(qū)；地形地貌主控；沉積物成因；不良地質(zhì)作用

1 引 言

武漢市地貌形態(tài)總體屬平原范疇。南部以丘陵、崗地為主，地形起伏，殘丘呈東西向條帶狀斷續(xù)分布；北部以沖積平原為主，地形平坦，松軟土體連片出現(xiàn)，表現(xiàn)出區(qū)域性差異。區(qū)內(nèi)基巖露頭零星出露，大部為第四系堆積物所覆蓋，覆蓋層厚度一般小于 60 m；局部地段因地質(zhì)構造影響或其他原因，覆蓋層厚度大于60 m。

受地質(zhì)構造的影響，武漢市不同時代、成因類型的巖(土)體，分別以一定組合形成不同的地貌單元，既表現(xiàn)了不同區(qū)域工程地質(zhì)條件的差別，又顯示特定環(huán)境中形成的巖(土)體組合，在地層、巖性、結構、構造、水文地質(zhì)及工程地質(zhì)條件等方面，存在共性的規(guī)律，為工程地質(zhì)分區(qū)創(chuàng)造了條件。

以往的武漢市工程地質(zhì)圖因歷史條件限制，其范圍、精度已不能完全滿足當前經(jīng)濟建設的需要。武漢市勘察設計有限公司1997年建成的《武漢市工程地質(zhì)信息系統(tǒng)》，目前已收錄工程勘察鉆孔資料20多萬個，包含工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程物探、巖土水試驗成果等大量信息資源。自2012年開始，武漢市開展了城市地質(zhì)調(diào)查，本次工程地質(zhì)分區(qū)在充分吸收以往成果資料的基礎上，利用最新的調(diào)查成果進行綜合研究。

2 區(qū)域地質(zhì)條件

2.1 地質(zhì)構造

武漢市屬揚子陸塊區(qū)下?lián)P子陸塊之鄂東南褶沖帶的四級構造單元——武漢臺地褶沖帶。該臺地褶沖帶由古生代-中生代沉積地層組成，其間發(fā)育規(guī)模不大的山間凹陷或斷陷小紅盆。多為第四紀堆積物所覆蓋，零星露頭主要為志留紀、泥盆紀和二疊紀地層。區(qū)內(nèi)經(jīng)多期構造改造過程，以褶皺為主，斷裂也十分發(fā)育。構造運動按其作用特點和相互關系，大致可劃分為加里東-海西期、印支期和燕山期三大階段，目前所展現(xiàn)的構造形跡主要是印支期和燕山期的產(chǎn)物，以近東西向線狀褶皺和近東西向、北西、北北(東)向脆性斷裂為主，構造連續(xù)性好，構造特征清晰，宏觀上表現(xiàn)為近東西向的線狀構造。2.2 工程地質(zhì)條件

武漢市分布古生界至新生界地層。古生界地層地表出露不廣，多隱伏于新生界地層之下。新近系地層地表未出露，埋于第四系松散堆積物之下。松散堆積物分布面積約占武漢市區(qū)總面積的三分之二。

由于武漢市地貌多樣、河湖發(fā)育，第四紀期間的氣候冷暖干濕多次變化及振蕩式的升降運動，致使第四紀沉積環(huán)境變遷頻繁，造成第四紀地層分布廣、類型多、相變大、物質(zhì)成分復雜。第四系地層可劃分為下、中、上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)地層。全區(qū)分布有28個巖石地層單位，其中有6條近東西向的碳酸鹽巖條帶。

2.3 水文地質(zhì)條件

按照地下水的性質(zhì)及埋藏條件，將武漢市地下水劃分為4種類型，9個含水巖組及兩個隔水巖組，見表1。2.4 主要環(huán)境地質(zhì)問題

影響都市發(fā)展區(qū)城市建設、安全的環(huán)境地質(zhì)問題主要有巖溶地面塌陷滑坡、崩塌地質(zhì)災害，軟土地面沉降，河流沖蝕塌岸等。巖溶地面塌陷分布于漢陽、武昌、洪山及江夏等有隱伏碳酸鹽巖分布區(qū)；滑坡、崩塌分布在低山、丘陵地帶；軟土壓縮變形和膨脹土脹縮變形則分布于長江、漢江沖積平原、壟崗區(qū)；河流沖蝕塌岸分布在長江、漢江等河流沿岸。

工作區(qū)地下水類型及含水巖組劃分[2] 表1

(1)巖溶地面塌陷

武漢市屬鄂東南巖溶地面塌陷易發(fā)區(qū)，近幾十年發(fā)生過30余起巖溶地面塌陷災害。武漢地區(qū)碳酸鹽巖在自然及人類工程活動(抽取地下水)作用下，自1931年以來，先后在武昌丁公廟、江夏區(qū)馬鞍山井田、漢陽中南軋鋼廠、武昌阮家巷、陸家街、毛坦港、市司法學校、青菱鄉(xiāng)烽火村、長江紫都花園、白沙洲大道、漢南陡埠村、市民政學校、江夏彭湖小區(qū)、漢陽世茂景秀長江等發(fā)生了巖溶地面塌陷。都市發(fā)展區(qū)已發(fā)生的巖溶地面塌陷地質(zhì)災害，大部分集中在中南部、南部碳酸鹽巖條帶。

(2)軟土地面沉降

軟土是淤泥和淤泥質(zhì)土的總稱。具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、承載能力差、固結系數(shù)小、固結時間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學性質(zhì)相差較大等特點。軟土主要分布于東西湖區(qū)大部、漢口、長江和漢江兩岸如漢陽鸚鵡洲、武昌白沙洲、徐家棚及青山東側等一級階地中。長江沿線為南起漢南紗帽、北抵天興洲向西延至新洲漲渡湖出圖，受地形地貌和湖泊分布的控制，漢江左岸分布面積遠大于右岸。近年以，武漢市江岸區(qū)、江漢區(qū)、硚口區(qū)和武昌區(qū)共有40余個小區(qū)、單位相繼發(fā)生了地面沉降，造成建筑物附屬設施及市政道路不同程度開裂、下沉，管道接頭脫節(jié)等，特別是江岸后湖片區(qū)尤為突出。

(3)河流沖蝕塌岸

武漢市雄踞長江與漢江交匯處，江岸線長，受新構造運動和河水流態(tài)的影響，河道變遷擺動強烈，而岸坡以土質(zhì)岸坡為主，主體結構多為黏性土-黏土質(zhì)砂-粉細砂層等多層結構或者為黏土質(zhì)砂-砂層，個別江段有更新統(tǒng)老黏土出露，一般呈互層關系，具多層結構。其土體凝聚力差、結構較松散、抗沖刷能力弱。因主泓貼岸，常年迎流頂沖，不斷沖刷堤岸坡腳，造成堤外無漫灘緩沖保護。洪水期水動力增強且水位漲落幅度大，岸坡在江水沖刷侵蝕作用下，不斷掏蝕坡腳土體，形成臨空面，使土體穩(wěn)定性降低、岸坡失穩(wěn)而發(fā)生河流崩岸險情。

按照崩岸的形態(tài)特征可劃分出窩崩(黏性土層較厚、深泓貼岸、弧形裂縫、崩滑面圓弧形)和條崩(黏性土層較薄、與岸線平行裂縫、崩滑面長條形)兩種主要類型。

(4)其他地質(zhì)災害

主要為滑坡、崩塌，分布于新城區(qū)的丘陵地段，一般為降雨、風化等自然因素及切坡建房、開山采石等人為因素引發(fā)，災害規(guī)模較小。

3 分區(qū)原則

工程地質(zhì)分區(qū)的目的，是為了總結區(qū)域性工程地質(zhì)條件的規(guī)律，劃分工程地質(zhì)單元，更好地為城鄉(xiāng)規(guī)劃、工程建設、地質(zhì)災害防治、城市抗震減災等提供服務。因此工程地質(zhì)分區(qū)應以客觀的工程地質(zhì)條件為基礎，結合主要的工程地質(zhì)問題進行劃分。

3.1 分區(qū)控制因素的選擇

受地質(zhì)構造及外動力地質(zhì)作用的共同影響，形成了武漢市特有地貌類型。目前武漢市無晚更新世以來活動斷裂，且外動力地質(zhì)作用對武漢市的改造作用有限，因此，構造及外動力地質(zhì)作用不是影響工程地質(zhì)分區(qū)的主要因素。同一地貌單元內(nèi)巖土體在地層、巖性、結構、構造、水文地質(zhì)條件等方面具有相似的性質(zhì)，同一地貌單元內(nèi)不同成因類型的巖土體表現(xiàn)出不同的工程地質(zhì)性質(zhì)。因此武漢市工程地質(zhì)分區(qū)應以地形地貌作為主控因素，同一地貌單元內(nèi)以沉積物成因類型、巖土體工程地質(zhì)特征為主控因素進行區(qū)劃。

3.2 分區(qū)原則及方案

一級分區(qū)以地形地貌為主控、沉積物成因為輔控的原則，將武漢市都市發(fā)展區(qū)分為4個工程地質(zhì)區(qū)，即：沖湖積平原區(qū)(Ⅰ)、沖積堆積平原區(qū)(Ⅱ)、剝蝕堆積平原區(qū)(Ⅲ)和剝蝕丘陵區(qū)(Ⅳ)。

二級分區(qū)，按照巖土成因分并結合不良工程地質(zhì)作用等，將平原區(qū)(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū))分為湖積相亞區(qū)、沖積相亞區(qū)、下伏碳酸鹽巖亞區(qū)、古河道亞區(qū)；剝蝕丘陵區(qū)按成因不同分為碎屑巖亞區(qū)、碳酸巖鹽亞區(qū)。二級分區(qū)共分14個亞區(qū)，代號分別為Ⅰ1～Ⅰ4、Ⅱ1～Ⅱ4、Ⅲ1～Ⅲ4和Ⅳ1～Ⅳ2。

同一個亞區(qū)中，根據(jù)地表出露土體的時代、成因及物理力學性質(zhì)不同，又可細分出若干工程地質(zhì)地段。工程地質(zhì)地段主要分布于剝蝕堆積平原區(qū)，主要有Ⅲ1-1、Ⅲ1-2、Ⅲ2-1、Ⅲ2-2、Ⅲ2-3、Ⅲ2-4六個工程地質(zhì)地段。如圖1所示：

圖1 武漢都市發(fā)展區(qū)工程地質(zhì)圖

4 分區(qū)評價

綜合研究各工程地質(zhì)區(qū)的地形地貌、地層巖性、水文地質(zhì)與工程地質(zhì)性質(zhì)、不良地質(zhì)作用與環(huán)境地質(zhì)問題以及工程建設適宜性，對武漢都市發(fā)展區(qū)進行工程地質(zhì)分區(qū)評價，結果如表2所示。

工程地質(zhì)分區(qū)評價表 表2

續(xù)表2

5 結 語

(1)武漢都市發(fā)展區(qū)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件主要受地形地貌控制，本研究提出的以地形地貌為主控因素，沉積物成因為輔控因素進行一級分區(qū)，按照沉積物成因分并結合不良工程地質(zhì)作用、古河道等因素進行二級分區(qū)的工程地質(zhì)分區(qū)原則是合理的。

(2)工程地質(zhì)分區(qū)是城鄉(xiāng)規(guī)劃布局、工程建設的基礎，是進行工程預測評價的重要參考。研究工程地質(zhì)分區(qū)及工程特征，對城鄉(xiāng)規(guī)劃、工程建設等具有重要意義。

[1] 官善友，廖建生，龐設典等. 武漢市都市發(fā)展區(qū)規(guī)劃用地地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與評價[J]. 城市勘測，2011(5).

[2] 官善友，龐設典，龍治國.論武漢市環(huán)境工程地質(zhì)問題[J]. 工程地質(zhì)學報，2007，15(1).

[3] 官善友，廖建生，王甫強. 武漢市都市發(fā)展區(qū)城市用地抗震適宜性分區(qū)研究[J]. 工程勘察，2010(S1).

[4] 龐設典，熊毅明，肖炎明. 武漢市工程地質(zhì)分區(qū)的構想[J]. 城市勘測，2005(2).

The Study for Engineering Geological Zonation of Metropolitan Development Area in Wuhan

Guan Shanyou，Zhu Rui，Pang Shedian，Jiang Dan

(Wuhan Geotechnical Engineering and Surveying Co.，Ltd，Wuhan 430022，China)

On the basis of sufficient data collection and field investigation，the areal geology, engineering geology，hydrology geology and environmental geology of metropolitan development area in Wuhan were analyzed completely in this study. The topography treated as the main control factor and the sediment formation as the secondary factor were put forward in primary partition of the engineering geological zonation. According to the cause of sediment formation，bad engineering geological effect and the ancient river channel factors，the metropolitan development area in Wuhan was partitioned in second-level. In the same subregion，the metropolitan development area was divided into different engineering geological areas based on the era，cause and physical and mechanical properties of exposed surface soil.

engineering geological zonation；landform master control；cause of sediment formation；bad engineering geological effect

1672-8262(2016)06-172-05

P642

A

2016—06—28

官善友(1968—)，男，正高職高級工程師，總工程師，研究方向：巖土工程、地質(zhì)環(huán)境工程、地質(zhì)調(diào)查等。

武漢市政府城市地質(zhì)調(diào)查專項資金計劃項目