海口市江东新区滨海相沉积地层工程地质特性及溶蚀空洞成因分析

王晓晗; 李惠; 齐信; 张彦鹏; 张再天

doi:10.3969/j.issn.2097-0013.2025.01.016

海口市江东新区滨海相沉积地层工程地质特性及溶蚀空洞成因分析

1.
中国地质调查局武汉地质调查中心（中南地质科技创新中心），湖北武汉 430205

2.
中国地质调查局，北京 100037

基金项目: 中国地质调查局项目（DD20221734、DD20190304、DD20243424）

详细信息

作者简介: 王晓晗（1993—），男，硕士，工程师，主要从事水工环地质调查与研究工作，E-mail：wangxiaohan@mail.cgs.gov.cn

通讯作者: 齐信（1983—），男，正高级工程师，主要从事水工环地质的调查与研究工作，E-mail：qx_cdut@126.com

中图分类号: P642

收稿日期: 2024-11-04

修回日期: 2024-12-24

刊出日期: 2025-03-20

Engineering Geological Characteristics and Genesis Analysis of Coastal Sedimentary Strata and Dissolution Cavities in the Jiangdong New Area, Haikou City

1.
Wuhan Center, China Geological Survey (Geosciences Innovation Center of Central South China), Wuhan 430205, Hubei, China

2.
China Geological Survey, Beijing 100037

More Information

Corresponding author: QI Xin, qx_cdut@126.com

Received Date: 04 November 2024

Revised Date: 24 December 2024

Publish Date: 20 March 2025

摘要

摘要:
海口市江东新区大部分隐伏分布的滨海相沉积地层海口组（N₂h）主要由半松散、半成岩的贝壳碎屑岩与贝壳砂砾岩组成，孔隙极为发育，透水性强，容易产生地下空洞，引发空洞塌陷等工程地质问题。基于此，本文首先对海口组的空间分布特征进行了分析，然后以这两种岩石为研究对象，测试了它们的基本物理性质和水理性质指标，并开展了天然和饱水状态下的力学试验，总结了两种岩石的工程地质特性，对其产生的地下空洞的分布特征与成因也进行了初步分析。结果表明：（1）海口组的顶板埋深4.6 ~ 44.4 m，从北西往南东方向越来越浅，且中部区域比北、西、南三个区域浅，两种岩石主要分布在海口组一段和三段中；（2）两种岩石内部的孔隙和裂隙较多，单轴抗压强度平均值分别为24.82、21.46 MPa，软化系数平均值分别为0.58、0.51，遇水软化效应非常明显；（3）两种岩石易溶蚀的特性导致其分布区易产生溶蚀空洞，主要发育在江东新区起步区和云龙-演丰一带；其形成机制首先是两种岩石在沉积胶结的过程中即形成了空洞，然后，地下水溶蚀作用导致空洞进一步发育和扩大。本研究可为海口江东新区的工程建设提供参考。
- 海口组 /
- 贝壳碎屑岩 /
- 贝壳砂砾岩 /
- 工程地质特性 /
- 力学性质 /
- 水理性质 /
- 溶蚀空洞
Abstract:
The majority of the hidden coastal sedimentary strata in Jiangdong New Area, Haikou City, from the Haikou Formation (N₂h), are mainly composed of semi loose and semi diagenetic shell clastic rocks and shell glutenite. The pores are extremely developed, with strong permeability, and it is easy to produce underground cavities, leading to engineering geological problems such as cavity collapse. Based on this, the spatial distribution characteristics of the Haikou Formation were firstly analyzed, and then, the basic physical and hydraulic properties of two types of rocks as the research objects were tested. The mechanical tests were conducted separately under natural and saturated conditions to study the engineering geological characteristics of the rocks. The preliminary analysis on the distribution characteristics and causes of the underground cavities were also conducted. The results show that: (1) The burial depth range of the roof of the Haikou Formation is 4.6-44.4 m, gradually being shallower from northwest to southeast, and the central region is shallower than the north, west, and south regions. The two types of rocks are mainly distributed in the first and third sections of the Haikou Formation; (2) There are many pores and cracks inside the two types of rocks, with average uniaxial compressive strengths of 24.82 and 21.46 MPa, and average softening coefficients of 0.58 and 0.51, respectively. The softening effect is very obvious when encountering water; (3) The characteristic of easy dissolution of two types of rocks leads to the formation of dissolution cavities in their distribution areas, mainly developed in the starting area of Jiangdong New Area and the Yunlong-Yanfeng area. Cavities form during the process of sedimentary cementation of two types of rocks and then the dissolution of groundwater leads to further development and expansion of the cavities. This study can provide reference for the engineering construction of Jiangdong New Area in Haikou city.
- Haikou formation /
- shell clasolite /
- shell glutenite /
- engineering geological characteristics /
- mechanical properties /
- hydraulic properties /
- corrosion cavities

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图 1 江东新区海口组（N₂h）顶板埋深空间分布图

Figure 1.

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图 2 江东新区海口组厚度空间分布图

Figure 2.

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图 3 海口组贝壳碎屑岩与贝壳砂砾岩饱和吸水率对比图

Figure 3.

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图 4 江东新区海口组贝壳碎屑岩与贝壳砂砾岩软化系数对比图

Figure 4.

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图 5 江东新区海口组贝壳碎屑岩与贝壳砂砾岩溶蚀空洞分布图

Figure 5.

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表 1 江东新区海口组贝壳碎屑岩及贝壳砂砾岩物理性质指标结果统计

Table 1. Physical property index results of shell clasolite and shell glutenite in Haikou formation in the Jiangdong New area

岩性	样品编号	取样深度 (m)	取样层位	颗粒密度 (g/cm³)	块体密度 (g/cm³)	饱和吸水率 (%)
贝壳碎屑岩	S01	47.80 ~ 48.20	N₂h³	2.73	1.6	14.71
	S02	96.10 ~ 96.50	N₂h¹	2.71	2.06	8.86
	S03	77.50 ~ 78.00	N₂h¹	2.75	1.85	16.16
	S04	59.00 ~ 59.50	N₂h¹	2.76	2.1	7.94
	S05	67.20 ~ 67.80	N₂h¹	2.71	1.87	13.3
	S06	92.60 ~ 93.00	N₂h¹	2.73	2.28	5.26
	S07	42.40 ~ 42.80	N₂h¹	2.74	2.39	4.51
	S08	90.00 ~ 90.50	N₂h¹	2.76	2.38	3.28
	S09	90.50 ~ 91.00	N₂h¹	2.74	2.39	3.88
	S10	69.00 ~ 69.50	N₂h¹	2.76	2.41	3.48
	平均值			2.74	2.13	8.14
贝壳砂砾岩	L01	54.00 ~ 54.60	N₂h¹	2.74	2.32	4.69
	L02	93.15 ~ 93.63	N₂h¹	2.74	2.18	5.47
	L03	53.00 ~ 53.40	N₂h¹	2.78	2.03	8.49
	L04	83.00 ~ 83.45	N₂h¹	2.78	2.06	8.01
	L05	58.60 ~ 59.00	N₂h¹	2.75	2.04	9.62
	L06	66.50 ~ 67.40	N₂h¹	2.72	2.19	7.19
	L07	47.40 ~ 48.00	N₂h¹	2.72	2.23	8.56
	L08	80.00 ~ 80.65	N₂h¹	2.73	2.2	6.05
	L09	45.35 ~ 45.75	N₂h¹	2.74	2.02	10.83
	L10	99.20 ~ 99.60	N₂h¹	2.74	2.44	4.09
	平均值			2.74	2.17	7.3

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表 2 江东新区海口组贝壳碎屑岩、贝壳砂砾岩单轴抗压强度与抗拉强度结果统计

Table 2. Uniaxial compressive strength and uniaxial tensile strength of shell clasolite and shell glutenite in Haikou formation in the Jiangdong New Area

岩性	样品编号	单轴抗压强度 (MPa)	单轴抗拉强度 (MPa)	岩性	样品编号	单轴抗压强度 (MPa)	单轴抗拉强度 (MPa)
贝壳碎屑岩	S01	4.09	0.74	贝壳砂砾岩	L01	22.6	2.35
	S02	9.63	1.16		L02	15.2	2.98
	S03	13.5	1.69		L03	8.23	1.66
	S04	9.79	1.14		L04	10.9	1.22
	S05	1.5	0.32		L05	10.6	1.74
	S06	38.1	2.23		L06	23.8	1.97
	S07	41	3.93		L07	36.5	2.25
	S08	43.7	2.54		L08	28.3	1.31
	S09	51.9	2.5		L09	9.22	1.21
	S10	35	2.23		L10	49.2	3.09
	平均值	24.82	1.85		平均值	21.46	1.98

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表 3 江东新区海口组贝壳碎屑岩、贝壳砂砾岩室内软化试验结果统计

Table 3. Laboratory softening test results of shell clasolite and shell glutenite in Haikou formation in the Jiangdong New area

岩性	样品编号	天然单轴抗压强度(MPa)	饱和单轴抗压强度(MPa)	软化系数K_R	天然抗拉强度(MPa)	饱和抗拉强度(MPa)
贝壳碎屑岩	S01	4.09	2.7	0.66	0.74	0.6
	S02	9.63	7.17	0.74	1.16	1.12
	S03	13.5	5.15	0.38	1.69	1.62
	S04	9.79	5.87	0.60	1.14	0.89
	S05	1.5	0.44	0.29	0.32	0.04
	S06	38.1	21.1	0.55	2.23	2.02
	S07	41	27.9	0.68	3.93	3.55
	S08	43.7	32.7	0.75	2.54	2.04
	S09	51.9	28.2	0.54	2.5	2.2
	S10	35	21.4	0.61	2.23	1.96
	平均值	24.82	15.26	0.58	1.85	1.60
贝壳砂砾岩	L01	22.6	20.5	0.91	2.35	1.74
	L02	15.2	9	0.59	2.98	2.56
	L03	8.23	3.59	0.44	1.66	1.49
	L04	10.9	4.47	0.41	1.22	1.1
	L05	10.6	4.77	0.45	1.74	1.58
	L06	23.8	9.32	0.39	1.97	1.05
	L07	36.5	15.2	0.42	2.25	0.896
	L08	28.3	15.2	0.54	1.31	0.655
	L09	9.22	1.78	0.19	1.21	0.859
	L10	49.2	38.4	0.78	3.09	1.93
	平均值	21.46	12.22	0.51	1.98	1.39

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表 4 江东新区钻孔揭露溶蚀空洞特征一览表

Table 4. List of characteristics of dissolution cavities exposed by boreholes in the Jiangdong New Area

序号	钻孔编号	地层代号	埋深范围（m）	空洞高度（m）	空洞发育岩层
1	ZK1	N₂h³	33.0 ~ 34.1	1.10	贝壳碎屑岩
2	ZK2	N₂h³	23.8 ~ 24.3	0.50	贝壳碎屑岩
3	ZK3	N₂h³	18.75 ~ 19.6	0.85	贝壳碎屑岩
		N₂h³	23.4 ~ 24.0	0.60	贝壳碎屑岩
		N₂h¹	94.0 ~ 94.9	0.90	贝壳砂砾岩
4	ZK4	N₂h³	29.1 ~ 29.8	0.70	贝壳碎屑岩
5	ZK5	N₂h³	22.5 ~ 25.3	2.80	贝壳碎屑岩
6	ZK6	N₂h³	34.0 ~ 35.4	1.40	贝壳碎屑岩
7	ZK7	N₂h³	19.5 ~ 20.5	1.00	贝壳碎屑岩
8	ZK8	N₂h¹	58.7 ~ 63.5	4.80	贝壳砂砾岩
9	ZK9	N₂h³	17.2 ~ 17.7	0.50	贝壳碎屑岩
10	ZK10	N₂h¹	57.5 ~ 58.8	1.30	贝壳砂砾岩
11	ZK11	N₂h¹	60.0 ~ 60.2	0.20	贝壳砂砾岩
11	ZK11	N₂h¹	61.5 ~ 61.7	0.20	贝壳砂砾岩

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