援建北川新縣城工程地質勘察

胡文奎，樊祜傳

(濟南市勘察測繪研究院，山東濟南 250013)

援建北川新縣城工程地質勘察

胡文奎?，樊祜傳

(濟南市勘察測繪研究院，山東濟南 250013)

通過援建北川新縣城工程地質勘察項目，總結并淺述了北川新縣城地質環境特征、巖土物力力學特征，對北川新縣城建筑場地進行了工程地質評價。

北川新縣城；地質環境特征；巖土物力力學特性；工程地質評價

1 引 言

2008年5月12日14時28分，四川省汶川縣映秀鎮(北緯31°，東經103.4°)發生8.0級強烈地震，地震強度大，源震淺，破壞力強，波及面廣。地震發生后，黨中央、國務院決定由山東省對口支援異址重建北川新縣城。

2 地質環境及巖土物力力學特性

2.1 交通及自然地理

北川新縣城擬建于安昌鎮及黃土鎮之間，地理坐標:東經104°26′15″～104°29′10″，北緯31°35′00″～31°38′02″。擬建場地北為安昌鎮，直線距離約2.0 km，南為黃土鎮，直線距離約1.2 km，西鄰樂興鎮、曉壩鎮，東為江油市八一鎮、方水鎮。距離綿陽市直線距離為27 km，與北川縣城原址直線距離為24 km。

2.2 氣象、水文

北川新縣城地處山前壩丘區，屬中亞熱帶濕潤季風氣候區，具有日照少，冬暖、春早、夏涼、秋短和夏季多暴雨、秋季多綿雨的特點；多年平均氣溫16.3℃，極端最高氣溫36.5℃，最低－4.8℃。多年平均日照1 058.7小時。年無霜期為300天。多年平均降雨量1 261 mm，主要集中在5月～10月，占年降雨量的87%，7月降雨量最多，為309.7 mm，一月上旬最少，為1.4 mm。區內50年一遇最大年降水量為1 521.1 mm(1990年)，最大日降水量為470 mm(1992年)。年平均蒸發量1 084.26 mm，多年平均相對濕度76.1%，年平均霧日15天。

擬建場地中部安昌河，自北西向南東蜿蜒而過，區內長約4.5 km，河床寬150 m～250 m，多年平均流量21.47 m3/s，最大洪峰流量1 300 m3/s，最小流量1.5 m3/s。勘察期間南東端水位542.11 m，北西端水位561.84 m，高差19.73 m，坡降4.38‰。據安縣水文站(距新縣城平距約2 km)資料顯示，安昌河常年洪水位574.83 m，最高洪水位575.19 m(1972年7月8日)。

2.3 地形地貌

北川新縣城用地范圍內地形總體中部低，四周高，北西高，南東低。安昌河于場地中部近北西～南東向展布，最低點位于安昌河南端，高程542.11 m，最高點位于東側丘頂637.96 m，相對高差95.85 m。區內地貌按成因形態可分為三類。

(1)河流沖積平原

分布于安昌河兩側，由河床、河漫灘、一、二級階地組成，高出河水面3 m～15 m，地形平坦，傾向河流下游，地面高程一般534.84 m～567.61 m，相對高差23.77 m，坡降一般2‰～4‰。為場區主要用地。面積11.20 km2，占比77.49%。

(2)河流侵蝕堆積階地

分布于場區西側及南東側，為安昌河三級階地，高出河面15 m～90 m，基座式，地形坡角較緩，一般15°左右。主要為遠景規劃用地。面積1.24 km2，占比8.59%。

(3)構造剝蝕低山～剝蝕淺丘

分布于場區南側、西側、北側的邊緣地帶，地形坡角較大，一般10°～20°，局部形成陡崖，相對高差一般30 m～80 m，多分布基巖。主要為遠景規劃用地。面積2.01 km2，占比13.92%。

2.4 地質構造及區域穩定性

北川新縣城地處新華夏系四川沉降盆地邊緣與龍門山隆起帶之復合部位附近，區內分布榮華寺背斜，背斜軸位于場區北側邊緣，軸向近北東向，長度約11 km，場區主要位于榮華寺背斜南東翼。南東翼地層產狀127°～274°∠74°～87°，主要發育兩組構造裂隙，產狀分別為320°～355°∠63°～84°，240°～274°∠74°～87°，長8 m～10 m，張開寬0.01 m～1.00 m間距1 m～3 m，局部充填粘土。裂隙面結合差，均為硬性結構面。

據1∶5萬安縣幅《地質圖說明書》，經地震資料及航衛片解釋，場區南側分布一條黃土鎮——陳家大山——金字堰隱伏斷層。龍門山前山逆沖斷層帶距場區平距約8 km～20 km，該斷層帶在“5.12”汶川大地震中均有復活。但場地位處四川盆地邊緣的穩定臺地，區域穩定性較好。

2.5 地層巖性及物力力學特性

據地表調查及鉆探揭露，北川新縣城場地上覆土層有第四系全新統沖積卵石土()、上更新統冰水沉積粉質粘土、含卵石砂土、卵石土()、中更新統冰水堆積及冰積含泥卵石土()，出露基巖為白堊系下統劍門關組第一段(K1j1)、侏羅系上統蓮花口組第一段(J3l1)及第二段(J3l2)。

分布于河床漫灘～一級階地。

砂土:灰褐色，含少量卵石或粉質粘土，濕，松散～稍密狀，壓縮性中等。

卵石土:灰褐色，主要由卵石、漂石、砂、粉土、粉質粘土等組成，卵石粒徑一般30 mm～160 mm，含量約50%，漂石粒徑一般210 mm～400 mm，含量約5%，呈亞圓型，母巖主要為灰巖、石英砂巖等，分布不均勻，質堅硬，其間充填砂約20%，砂常呈層狀分層，粉土約10%，粉質粘土約15%，濕，稍密～中密狀，鉆探揭露層厚約3.20 m～5.20 m，其承載力高，壓縮性低。

為場區主要地層，分布于二級階地的廣大區域。

上部為粉質粘土:褐黃色、灰色、深灰色，可塑～硬塑，稍有光滑，韌性中等，干強度中等，壓縮性中等，無搖震反應。頂部0.30 m～0.50 m為耕植土，含植物根系。局部偶含粒徑200 mm～400 mm的漂石，局部呈夾層狀、透鏡體分布于卵石土中。鉆探揭露厚度1.80 m～15.90 m。

下部為含卵石砂土及卵石土:含卵石砂土呈褐黃色，濕、稍密～中密狀。其間夾粉質粘土、圓礫、卵石、漂石等，圓礫粒徑一般2 mm～20 mm，含量約5%～10%，卵石粒徑一般20 mm～120 mm，含量約10%～40%，漂石粒徑一般200 mm～310 mm，砂含量約5%～ 10%，粉質粘土約5%～15%，砂土主要為中粗砂，含量約50%，厚度1.30 m～18.25 m。

卵石土:褐黃色，灰黃色，主要由卵石、漂石、圓礫、砂、粉土、粉質粘土等組成，卵石粒徑一般20 mm～200 mm，含量約50%～60%，漂石粒徑一般200 mm～500 mm，含量約5%～15%，圓礫粒徑一般2 mm～20 mm，含量約5%～10%，母巖主要為石灰巖、石英巖、砂巖等，呈亞圓形，質堅硬，其間充填砂土約10%～25%，粉土約5%～10%，粉質粘土約20%～25%，濕，呈稍密、中密、密實狀態，鉆探揭露最厚約65 m。

分布于四級階地之丘頂。

上部為粉質粘土:棕紅色，可塑～硬塑狀，局部含少量卵石，厚7.80 m。

下部為卵石土:棕黃色，棕紅色，主要由卵石、漂石、圓礫、砂、粉質粘土等組成，卵石粒徑一般20 mm～150 mm，含量約50%，漂石粒徑一般200 mm～260 mm，含量約5%，圓礫粒徑一般2 mm～16 mm，含量約15%，母巖主要為灰巖、砂巖等，呈亞圓形，砂巖部分為強風化狀，分布不均勻，其間充填砂約15%，粉質粘土約15%，稍濕，呈中密～密實狀，厚度約20 m。

(4)白堊系下統劍門關組第一段(K1j1)

礫巖:灰色，礫狀結構，厚層狀構造，鈣質膠結，礫石主要為灰巖，少量石英巖，礫徑2 mm～20 mm，最大100 mm，含量約60%～80%。分布于場區南端，勘探揭露厚度8.80 m。

(5)侏羅系上統蓮花口組(J3l)

二段(J3l2):泥巖夾礫巖。厚1 544 m。

一段(J3l1):礫巖、砂巖夾泥巖。厚249 m。

泥巖:紫紅色，泥質結構，厚層狀構造，主要由粘土礦物組成，局部含砂質條帶、團塊或夾薄層泥質粉砂巖。為區內主要巖性，鉆探揭露最大厚度17.50 m。

砂巖:灰白色，棕～棕褐色，中粒結構，厚層狀構造，主要由長石、石英等礦物組成，局部含礫石，零星分布于場區北側，鉆探揭露最大厚度7.50 m。

礫巖:灰色，礫狀結構，厚層狀構造，鈣質膠結，礫石主要為灰巖，少量石英巖，磨圓度較好，礫徑10 mm～35 mm，最大100 mm，含量約50%～70%。零星分布，鉆探揭露最大厚度10.50 m。

(6)各巖土層地基承載力特征值、變形指標及樁基參數

根據濟南市勘察測繪研究院援建北川新縣城勘察項目大量的試驗數據分析統計，結合當地建筑經驗，各巖土層的主要工程特性指標統計如表1所示。

巖土層的主要工程特性指標 表1

根據場區內大量的土樣土工試驗數據表明，場區內土對混凝土結構、鋼筋混凝土結構中的鋼筋和鋼結構均具微腐蝕性。

2.6 水文地質條件

區內水文地質條件較為復雜，地下水類型主要為第四系松散堆積層孔隙潛水，次為碎屑巖裂隙水及巖溶裂隙水。

(1)第四系松散堆積層孔隙潛水

(2)碎屑巖裂隙水

碎屑巖類裂隙水主要賦存于區內J3l砂巖層，主要接受大氣降雨補給，根據調查在陡坡及陡崖附近以溢流或泉點的形式向外排泄，一般流量在0.10 l/s～0.20 l/s之間。豐、枯期動態變化大。

(3)巖溶裂隙水

J3l1礫巖為鈣質膠結，分布厚度大，裂隙發育，賦存巖溶裂隙水，其補給來源主要是大氣降水及溝谷地表水。

根據場區內大量的水質簡分析，場區內水對混凝土具弱腐蝕性，對混凝土結構中的鋼筋在干濕交替及長期浸水環境中具微腐蝕性。

2.7 不良地質作用

根據現場地質調查及訪問，場區邊緣存在危巖、采空區、巖溶塌陷區、隱伏巖溶區。

危巖:分布于新縣城南側山丘，為K1j1礫巖，危巖體呈柱狀、塊狀，局部地帶在“5.12”汶川地震中出現了掉塊及塌落現象，坡腳可見有較多的崩落體。

采空區:位于場地東側，邊緣中更新統冰積臺地區(調查訪問當地村民而得)，在上世紀30年代及90年代曾采砂金形成，其采空區底板均為基巖。

巖溶及巖溶塌陷區:巖溶分布于場地北側，巖溶塌陷區位于北東角，均位于J3l1礫巖中，溶洞洞口明顯，其中部系推測；巖溶塌陷區系5.12地震中出現陷坑，直徑5 m～7 m左右，陷落深度1 m～2 m左右，應為其下伏礫巖中存在垂直巖溶帶發育的隱伏巖溶漏斗中充填的土體陷落所致。

隱伏巖溶區:位于場地北側，J3l1主要為礫巖，礫巖的主要成分為灰巖，在溶蝕作用下，地表石芽、溶溝等較發育，其下可能存在隱伏巖溶漏斗或溶洞。

3 工程地質評價

3.1 地震效應評價

根據《建筑抗震設計規范》GB50011－2001(2008年版)，本區抗震設防烈度為7°，設計基本地震加速度值為0.15 g，設計地震分組為第二組。

根據統計，場區內等效剪切波速值250 m/s≥υse〉140 m/s者土層厚度4.5 m～21 m，500 m/s≥υse〉250 m/s者土層厚度均大于5 m。據此判別建筑場地類別為II類，設計特征周期為0.40 s。勘察期間，場地下覆未發現粉砂及軟土等軟弱夾層，不存在砂土液化影響。區內的危巖區、巖溶區、采空區及隱伏巖溶區屬建筑抗震危險地段，其余建筑場地處于可進行工程建設的一般地段，屬較穩定的建筑場地，適宜進行工程建設。

3.2 場地穩定性評價

(1)危巖評價

危巖位于場區南端邊緣地帶，呈帶狀斷續分布。危巖帶長約2.4 km，高約20 m～40 m，陡崖頂部卸荷帶寬約8 m～15 m，具統計共12段危巖。危巖均由K1j1礫巖組成，其中危巖體呈塊狀、柱狀，體積一般0.5 m3～10 m3，巖體中主要發育兩組裂隙，產狀為1320°～355°∠63°～84°，2240°～274°∠74°～87°，巖層產狀127°～167°∠8°～18°，陡崖總體坡向320°，坡角約70°～80°。危巖體在暴雨及地震或爆破震動等因素的作用下，將出現掉塊及崩落現象，現狀穩定性差，一定條件下將危及崖腳道路行人及車輛的安全。

危巖區現狀穩定性差，所占比例很小，加之該區地形較陡，危巖區不宜規劃建筑，可采用人工清除或錨固、支撐、水泥漿對裂隙灌漿等措施進行整治，對危巖整治后，可用作公共綠地。屬工程建設適宜性差區。

(2)巖溶區評價

區內K1j、J3l中均分布有鈣質膠結礫巖，屬易溶巖石。經地表調查，基巖露頭中可見石芽、溶溝、溶蝕裂隙(寬0.20 m～1.50 m，局部充填粘土)、溶洞(直徑0.10 m～1.30 m)，在永昌大橋鉆探時其ZK23下部礫巖中出現3.09 m(孔深25.15 m～28.24 m)掉鉆現象，系溶蝕裂隙或孔洞。

溶洞:位于場區東北側，溶洞進口位于東側負地形中，洞口直徑約0.5 m，出口位于西側陡坎底部，洞口直徑約1.0 m，長約160 m，據當地居民介紹，暴雨時東側負地形的積水均進入溶洞，于西側出口流出。

巖溶塌陷:位于場區北東角李家老院子附近，當地村民介紹“5.12”汶川地震后，該地段即出現了57個大小不等的近于圓形的塌陷坑，直徑5.0 m～7.0 m，陷坑深度一般1.00 m～2.00 m。

區內所見溶洞區及巖溶塌陷區，均為不穩定區域，在地表加載及地震等動力作用將可能出現塌陷。該區“5.12”汶川地震時出現巖溶塌陷，其現狀不穩定，可用作公園等公共綠地。屬工程建設不適宜區。面積約0.48 km2，占比3.32%。

(3)采空區評價

采空區位于場區南東角，均為采砂金后遺留，在景山山丘周圍偶見有老洞洞口，洞口直徑1.5 m左右，多數已被損毀。經訪問了解，采空區長約950 m，寬約500 m，面積約4.5×105 m2。據當地村民介紹，采用豎井向下掘進至含砂金層位，再沿砂金層位橫向采取砂金，采砂金同時將其中的漂、卵、礫石回填于采空區中，砂金層位埋深10 m左右。豎井洞口早被回填種植，“5.12”地震時又出現了沉陷，采空區呈帶狀，面積約2.4×105 m2。采空區，在地表荷載及地震等動力作用下將出現采空區塌陷。

該區現狀穩定性差，建議在以后的工作中，查明采空區底板位置，擬建物基礎置于采空區底板以下，同時對地基進行加固處理后，可作為建設用地。屬工程建設適宜性差區。適宜性差區包括危巖區及采空區，總面積約1.03 km2，占7.13%。

(4)隱伏巖溶區及穩定地段

隱伏巖溶區下伏基巖以可溶性礫巖為主，地表溶蝕現象較為發育，估計其下部可能存在隱伏巖溶，地基穩定性較差，地形起伏較大，屬工程建設較適宜區，宜用作公共綠地如公園等，若用作建設工程用地，則必須查明其中的巖溶發育特征，確保地基穩定性無安全隱患。該區面積1.35 km2，占比9.35%。

北川新縣城除危巖區、巖溶區、隱伏巖溶區、采空區外的其他區域，未發現嚴重不良地質作用，場地穩定，地基土質較均勻、地下水對工程建設無影響或影響小，地形平坦，排水條件好。屬工程建設適宜區，屬于穩定地段。該區面積約11.58 km2，占比80.20%。

4 結 語

北川新縣城場區南側邊緣地帶分布有危巖，南東角分布有采空區，穩定性差，屬工程建設適宜性差區，面積約1.03 km2，占比7.13%；北側溶洞及北東角巖溶區，穩定性差，屬抗震不利地段，不適宜區，面積約0.48 km2，占比3.32%；北側的隱伏巖溶區穩定性較差，屬工程建設較適宜區，面積約1.35 km2，占比9.35%。除此而外的其他區域穩定，適宜工程建設，該區域面積約11.58 km2，占比80.20%。適宜及較適宜區面積共計約12.93 km2，占比89.55%，場地適宜建設新縣城及工業園區。

自2009年5月以來，筆者參與了北川新縣城勘察項目共計58項，其溫泉片區現已交付使用，橋梁市政工程亦陸續施工完畢。通過開工后的基坑開挖、樁基施工及地基基礎檢測驗收，北川新縣城建筑場地的工程地質條件得到了充分利用和很好驗證。

[1] 四川蜀西地質工程勘測院.北川羌族自治縣新縣城及工業園區總體規劃階段工程地質勘察報告.

[2] 濟南市勘察測繪研究院.濟南市援建北川新縣城永昌橋工程地質勘察報告.

[3] 四川省地礦局九〇九水文地質隊.四川省安縣地質災害調查與區劃報告.

[4] 中國人民解放軍建字七三〇部隊.1∶20萬綿陽幅區域水文地質普查報告.

[5] 四川省地質局二區測隊.1∶20萬綿陽幅區域地質調查報告.

[6] DB51/T5026－2001.成都地區建筑地基基礎設計規范.

[7] 1988年編制.四川省區域地質志.

Geological Investigation of New Beichuan County Site

Hu WenKui，Fan HuChuan
(Jinan Prospect And Surveying Research Institute，Jinan 250013，China)

This paper presents the characteristics of geological environment，geotechnical properties of new Beichuan county site，based on the writer’s geological investigation which had lasted out 200 days and nights，as well as briefly evaluates the engineering properties for the new construction site of Beichuan county in Sichuan province.

New Beichuan county site；Characteristics of geological environment；Geotechnical properties；Engineering geology Evaluation

1672－8262(2010)06－161－05

P642

B

2010—09—04

胡文奎(1979－)，男，工程師，主要從事巖土工程勘察工作。