Stratigraphic ordering and regionalization of engineering geology in large area of valley plain: a case study along the Yangtze River in Anhui Province
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摘要:
随着中国城市群建设的不断深入, 城市群一体化开发已上升为国家战略, 但跨区域工程建设面临着工程地质层划分标准不统一、工程地质分区不系统等问题, 制约了工程地质资料的区域共享与重大工程的一体化开发。提出了以第四系土体的沉积环境演化为基础, 综合土体结构特征、物理力学状态及空间分布特征的工程地质层序厘定方法。在此基础上, 基于区域沉积环境演化规律提出工程地质分区方法, 对重点地区识别影响工程建设的关键地质层, 划分工程地质段。以安徽沿江地区为例, 结合33个1∶50000标准图幅工程地质调查工作, 系统梳理了安徽沿江地区地貌特征和第四纪地层特征, 建立了标准工程地质层, 共5个主层, 17个亚层; 建立了河谷平原跨区域工程地质分区, 共2个大区, 6个亚区, 为皖江城市群沿江地区工程规划建设提供了工程地质基础格架。研究成果可为河谷平原型城市群的工程地质层序厘定与平面分区提供新思路。
Abstract:With the development of urban agglomeration in China, the integrated development of urban agglomeration has become a national strategy.However, cross-regional engineering construction is faced with the problems of disunity of engineering geological stratum division standards and unsystematic engineering geological zoning.The regional sharing of engineering geological data and the integrated development of major projects are restricted.Based on the evolution of sedimentary environment of Quaternary soils, an engineering geological sequence determination method is present in this paper, which integrates the structural characteristics, physical-mechanical conditions and spatial distribution characteristics of soils.On this basis, the key geological strata affecting the engineering construction are identified, and the engineering geological zoning method based on the distribution of key engineering geological strata is proposed.Finally, taking the area along the Yangtze River in Anhui Province as an example, the geomorphic characteristics and Quaternary stratigraphic characteristics are systematically analyzed through engineering geological survey of thirtythree 1:50000 standard maps.Standard engineering geological strata have been established, including 5 main layers and 17 sub-layers.Besides, engineering geological zoning has been established, including 2 first-level zones and 6 sub-zones.The results provide an engineering geological foundation framework for engineering planning and construction of along the Yangtze River in Anhui Province.The research results can provide new ideas for stratigraphic ordering and regionalization of engineering geology of urban agglomeration in river valley plain.
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表 1 皖江城市群沿江地区第地质单元划分[17]
Table 1. Division table of geological units along the Yangtze River in Anhui
地质单元名称 地貌 沉积相 分布范围 冲积-湖积平原地质单元 河谷平原 河流相、湖相 长江两岸(北岸宽阔，南岸狭窄)，青弋江-水阳江-石臼湖、皖河、秋浦河、滁河、巢湖-裕溪河等支流流域 洪积-坡积岗地地质单元 垄状平原 山麓相 岗地、山前洪积扇 残积-剥蚀丘陵地质单元 低山、丘岗 — 基岩山区 
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表 2 工程地质层组特征
Table 2. Characteristics of engineering geological layer
岩性地层 工程地质组 工程地质层 土层名称 状态/密实度 工程力学性质描述 压缩模量Es /MPa 承载力特征值fak/kPa ① ①-1 填土 松散 灰黄色—灰色，成分以粉质粘土、粉土为主，含较多植物根系，局部含建筑碎石堆积 — — 芜湖组 ②a ②a-1 粉质粘土 可塑 灰黄色，湿，可塑状，中等压缩性，是良好的天然地基持力层 2.85~10.21 100~120 ②a-2 粉质粘土夹粉细砂 软塑 灰褐色—灰黑色，局部夹松散粉细砂，含腐殖物，属高压缩性土，是区内主要不良土体 2.63~8.50 60~70 ②a-3 粉土与粉细砂互层 可塑 灰褐色，刀切面粗糙规则，呈千层饼状，属中-高压缩性土 2.23~10.72 80~100 ②a-4 粉细砂 松散-稍密 灰褐色—灰黄色，成分以石英，长石为主，含少量云母，硅质岩，中等压缩性 8.90~11.80 160~180 ②a-5 中粗砂 中密 灰黄色，饱和，夹少量石英细砾，砾径约0.2~2 cm，是良好的桩基持力层 — 180~200 大桥镇组-青弋江组 ③a ③a-1’ 粉质粘土 可塑-硬塑 灰黄色，切面光滑，含铁锰质结核，干强度高，属超固结、中低压缩性土，是良好的桩基持力层 4.50~7.00 160~240 ③a-1 粉质粘土 可塑-硬塑 灰黑色—青灰色，切面光滑，干强度高，属超固结、中低压缩性土，是良好的桩基持力层 1.85~7.74 160~240 ③a-2 粉细砂 中密-密实 灰褐色—青灰色，局部夹薄层粉土、含粘土团块，属低压缩性土，是良好的桩基持力层 11.40~13.20 180~200 ③a-3 中粗砂 中密 灰黄色，饱和，含砾石，磨圆度较好，是良好的桩基持力层 — 200~220 ③a-4 粉质粘土 硬塑 灰黑色—青灰色，刀切面规则，局部含少量砾石，属超固结、低压缩性土，是良好的桩基持力层 5.60~9.90 180~200 ③a-5 砂砾石 密实 杂色，饱和，砾石成分以石英、硅质为主，砾径0.5~5 cm为主，大者达8 cm，呈次圆状，分选性差，多砂质充填，是良好的桩基持力层 — 300~400 ③a-6 泥砾 密实 杂色，砾径2~8 cm，呈次棱角状，分选极差，泥质充填，是良好的桩基持力层 — 400~500 下蜀组 ③b ③b-1 粉质粘土 硬塑-坚硬 灰黄色—褐黄色，含大量铁锰结核，属低压缩性土，是良好的天然地基持力层和桩基持力层 3.67~17.02 300~490 ③b-2 泥砾 密实 褐黄色，泥质充填，砾石呈次棱角状，砾径多为2~8 cm，是良好的桩基持力层 — 300~400 戚家矶组 ④b ④b-1 粉质粘土 硬塑-坚硬 棕红色，含铁锰质结核及浸染，夹灰白色条带，干强度高，是良好的天然地基持力层 4.00~15.00 300~490 ④b-2 泥砾 密实 棕红色，泥质充填，砾径多为2~8 cm，呈次棱角状，分选性较差，是良好的桩基持力层 — 400~500
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表 3 长江冲积粘土-砂-砾石双层-多层结构亚区工程地质段
Table 3. Engineering geological area of dual-multi layered alluvial clay-sand-gravel of the Yangtze River
工程地质段 主要工程地质特征 ②a-2易触变软土埋藏多层结构段(Ⅰ1-A) 主要分布于长江冲积平原漫滩区，呈条带状展布，主要工程地质层组包括②a-1、②a-2、②a-3、②a-4、②a-5、③a-2、③a-5。其中，②a-2为易触变软土层，区内普遍分布，该段工程建设需重点关注②a-2层不均匀分布造成的场地不均匀沉降问题 ②a-2易触变软土缺失多层结构段(Ⅰ1-B) 主要分布于长江沿岸，呈条带状或面状展布，主要工程地质层组包括②a-1、②a-3、②a-4、②a-5、③a-2、③a-5。其中，②a-3与②a-4层为易液化砂层，在抗震设防烈度Ⅶ度及以上地区，需重点关注场地液化等级 ②a-4易液化粉细砂层埋藏多层结构段(Ⅰ1-C) 主要分布于长江冲积平原沿江地区，呈狭长条带状展布。主要工程地质层组为②a-1、②a-3、②a-4、③a-1、③a-2、③a-3、③a-5和③a-6组成。其中，②a-3与②a-4层为易液化砂层，在抗震设防烈度Ⅶ度及以上地区，需重点关注场地液化等级 ②a-4易液化粉细砂缺失多层结构段(Ⅰ1-D) 主要分布于长江冲积平原沿江靠近岗地地区，主要工程地质层组为②a-1、②a-3、③a-1、③a-2、③a-3、③a-5、③a-6组成。其中③a-1层粉质粘土天然强度较高，是区内主要的地基持力层 ③b-1硬土埋藏双层结构段(Ⅰ1-E) 主要分布于长江北岸漫滩与岗地过度地带，主要工程地质层组为②a-1、②a-2、②a-3、③b-1、③a-1。其中③b-1层粉质粘土天然强度较高，是区内主要的地基持力层
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