廣州市大夫山北部地區水文地質、工程地質和環境地質特征研究

栗海宇

（廣州市地質協會，廣東 廣州 510030）

1.引言

隨著社會經濟的快速發展，廣州城市建設日益推進，為最大程度地防范和治理工程建設過程中或建成后的地質災害，需對建設區的水文、工程和環境地質進行充分的論證研究。通過綜合地理條件、區域地質環境、氣象、水文等方面的條件，進行詳細的水文地質、工程地質和環境地質調查，配合鉆探等手段，揭露大夫山北部地區的地質條件，并針對可能引發的地質災害，提出防治措施和建議。

2.區域地質背景

廣州市大夫山北部地區位于番禺區，屬鐘村街道管轄。綜合地質環境上屬南嶺構造帶南緣，屬于新華夏系隆起帶的次一級斷陷沉降區[1]。

區域地層：出露的地層有震旦系石英巖、片麻石英巖、片麻狀變質巖；白堊系百足山組礫巖、砂巖和砂質頁巖；第四系第一階地海成顯著的海陸混合沉積粘土、砂、砂礫等。

區域構造環境：位于萬頃沙斷陷的中間地段，被沙灣—白坭斷裂和化龍—黃閣斷裂兩條區域大斷裂所圈閉。該區可見明顯現代構造運動，雖地震頻繁，但強度不大，可見出露沿斷裂地震帶的熱礦水資源。

新構造運動：在該區域明顯且較頻繁，但強度不大，危害性小，具普遍大面積垂直升降運動，成陸現象迅速。沿斷裂分布地震運動以及熱礦水資源。從全新世以來很少有活動的構造活動，對大夫山北部地區的影響幾乎可以不予考慮[2]。

3.氣象與水文特征

研究區屬亞熱帶季風氣候區，陽光充沛，雨水充足[3]。據番禺及南沙氣象部門1960～2019氣象資料，該調查區全年年平均氣溫21.8℃。平均降雨量1725.9 mm（1951～2017年），4～9月為雨季。相對濕度年平均78%，蒸發量年平均1598.4 mm，熱帶氣旋登陸次數年平均4～5次，廣州7～9月最為常見。登陸時風暴潮、暴雨往往會接踵而至，臺風影響帶來大風和暴雨[4]。

研究區位于珠江三角洲，周圍河網隸屬于珠江水道，均通過珠江口匯入伶仃洋。區域上每年4～9月份為汛期，河道年內徑流量不均勻，若受同期臺風大潮影響，水位出現暴漲暴跌[5]。距離研究區較近的河道為市橋水道，位于研究區南側約3000 m，寬度 60～100 m，航道水深約 3～5 m[6]。

4.研究區地質構造特征

從全新世以來很少有活動的構造活動，對大夫山北部地區的影響幾乎可以不予考慮。研究區內第四系覆蓋層較厚，未發現斷裂構造，基巖埋深較小，推測地質構造對研究區影響相對較小。大夫山北部地區在中全新世為抬升的海沖積平原，在晚全新世為沉降的沖積平原，以0.43 mm/年的速率沉降[7]。

5.水文地質特征

5.1 地下水類型及其特征

松散巖類孔隙水，填土層是該類水的主要賦存體，承壓性幾乎為0。降水和地表水是最主要的來源，季節雨量的變化對其影響顯著。地下水位線較緩，埋深大致分布于2.1～10.3 m，水位變動范圍不大，控制在0.9～1.8 m，水量貧乏，單井涌水120～285 m3/d，水化學類型為 Cl·HCO3-Na·Ca及 Cl-Na，礦化度 2.2～6.5 g/L，水溫 24～27℃。

塊狀巖類裂隙水，賦存的地層是震旦系混合花崗巖，主要集中在強風化帶和中風化帶。富水性及透水性主要決定于構造條件和風化作用，富水性和透水性有明顯的不均勻性，區內混合花崗巖節理裂隙以閉合型為主，因此該巖類的富水性屬貧乏[8]。單井涌水量26～169 t/d，Cl～Ca型水是主要的類型，礦化度 0.035～0.2 g/l，總硬度 0.05～1.5 mol/l。

5.2 地下水的補徑排條件與動態特征

地區上降雨量的變化引起地下水的季節性動態起伏。首先是降雨的季節性變化，引起的蒸發度和濕度不一致，進入土體和基巖的補給量也隨著改變，即降雨豐富的雨季就是補給量體積最大的時期。除此以外，大氣降雨對孔隙潛水影響較深，水位和水量受降雨大小的控制。地表水和其他區域的補給也是孔隙潛水的重要補給來源。基巖上部的松散巖類孔隙水和區域外的側向補給是裂隙水的補給。滲入潛流和蒸發是地下水的排泄方式。

地下水動態變化明顯受降雨量及地貌影響，從補給區、徑流區到排泄區，徑流速度從急到緩，動態變化幅度從大到小。降雨后水位線較淺的松散巖類孔隙水會水位快速上漲，水位會相應滯后數天至1個月不等。高水位期集中在4～9月，豐水期的最高值集中在6月。9月之后，水位隨著降雨量的減少而降低。低水位期集中在10月～第二年3月，最低值集中在1月，水位變幅0.5～1.5 m。基巖裂隙水與松散巖類含水層的動態變化基本相同，但是其動態變化往往具滯后現象。大夫山北部地區地下水動態變化的主要特征表現為和大氣降水的季節性變化緊密相關，氣象的影響因子相對顯著，且較淺部位的變化幅度較深部地區大。

5.3 地下水的腐蝕性

本次共采集了2件地下水，通過測試分析發現，大夫山地區的地下水對混凝土結構具有一定程度的腐蝕性，對混凝土結構中的鋼筋具有輕微的腐蝕。

6.工程地質特征

6.1 巖土體類型及主要特征

6.1.1 松散土類

根據巖土的工程特征、成因類型，將研究區內松散土類分為人工素填土、海陸交互相沉積層。

灰褐色的人工填土層，主要成分是黏性土、碎石、石英質砂為主的素填土，呈松散或稍壓實的狀態，伴隨有少量塊石，頂部0.1 m為砼。人工填土層的厚度約1.50～9.90 m，平均值約7.38 m，頂面標高為5.70～18.22 m，平均17.03 m；混合花崗巖風化殘積土層，為砂質黏性土，呈黃褐色、紅褐色，硬塑狀，土質不均勻，土的成分包括粉質、砂紙顆粒及少量碎石，碎石是混合花崗巖受風化后形成的碎塊，碎石含量約15%～30%。鉆探出的巖心遇水易軟化、崩解。層厚約3.60～4.80 m，平均4.35 m，頂面埋深為7.20～9.90 m，平均9.28 m。

6.1.2 塊狀巖類

大夫山北部地區發育的基巖為震旦系混合花崗巖。

參照巖石的風化程度來劃分，分為全風化混合花崗巖、強風化混合花崗巖和中風化混合花崗巖。全風化混合花崗巖，顏色呈灰黃色、黃褐色，礦物和巖石結構構造均已破壞，鉆取的巖芯呈堅硬土狀，厚度約2.60～3.70 m，平均3.15 m，埋深12.00～13.60 m，平均 12.80 m。

強風化混合花崗巖，顏色呈黃褐色、灰黃色，礦物風化強烈，但是原巖的結構構造相應地保留完整，巖芯呈半巖半土狀、碎塊狀、塊狀，手可掰斷，風化不均勻，風化差異明顯，局部巖芯偏中風化。厚度約7.90～38.20 m，平均19.21 m，埋深7.20～19.40 m，平均16.25 m；中風化混合花崗巖，顏色呈灰褐色、青灰色，細粒半自形結構，節理裂隙發育，表面有浸染狀的鐵錳氧化物，鉆取的巖芯呈短柱狀或塊狀，巖石風化相對不均勻，局部夾有強風化，底部巖芯主要呈青灰色，風化程度較上部巖石輕微，厚度約3.11～6.25 m，平均5.25 m，埋深13.80～35.00 m，平均25.92 m。

6.2 工程地質條件評價

6.2.1 地基土工程地質力學性質評價

填土層，廣泛分布于地表，土層強度低，厚度較大，多呈松散狀，承載力偏小，一般不宜做持力層。殘積土層，硬塑狀砂質黏性土為主，具有較高的強度，結合建筑物荷載條件及基礎埋藏的深度條件，埋藏的深度較深，不適宜成為低層工程建設項目的基礎持力層高。強風化層可作為預應力管樁樁端持力層。中風化混合花崗巖層，在研究區內廣泛分布，承載力相對較高，可作為樁基持力層。基巖層，在大夫山北部地區的埋藏深度不一致，變化幅度較大，但總體的地基強度高，可以作為樁基的良好持力層。

6.2.2 不良工程地質問題

強風化花崗巖在區內廣泛分布且厚度較大，這些巖土層具高強度、低壓縮性等特性，作為地基其工程性質較好。但其具有很多不良的地質特性，這些強風化花崗巖顆粒較粗，主要礦物包括石英、長石及硬水鋁石等粘土礦物，粘土礦物主要是高嶺石和伊利石。這些粘土礦物引起巖石的空隙較大，土層粘性差，且遇水易軟化崩解[9]，工程穩定性較差。

7.環境地質特征

大夫山北部地區的水文地質、工程地質條件較簡單且穩定，基本不發育已發地質災害，僅在建設工作過程中可能誘發地面沉降的地質災害，在建成后，工作區可能面臨地面沉降和自然斜坡崩塌/滑坡的危害[10]。地面沉降和自然斜坡崩塌/滑坡潛在的地質災害的危害程度和危險性均為小。

8.結語

大夫山北部地區區域地質背景復雜程度為中等，地形地貌為殘丘地貌，地層與巖石條件簡單，地質構造條件較穩定，水文地質條件相對較簡單，松散巖類孔隙水和塊狀巖類裂隙水是主要的地下水類型，富水性貧乏。地下水對工程建設的影響較小，巖土工程地質條件相對穩定，環境地質條件較為簡單，不發育已發地質災害，工程建設項目結束后可能遭受地面沉降和自然斜坡崩塌/滑坡的危害。