廣州市大夫山北部地區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)特征研究

栗海宇

（廣州市地質(zhì)協(xié)會(huì)，廣東 廣州 510030）

1.引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，廣州城市建設(shè)日益推進(jìn)，為最大程度地防范和治理工程建設(shè)過程中或建成后的地質(zhì)災(zāi)害，需對(duì)建設(shè)區(qū)的水文、工程和環(huán)境地質(zhì)進(jìn)行充分的論證研究。通過綜合地理?xiàng)l件、區(qū)域地質(zhì)環(huán)境、氣象、水文等方面的條件，進(jìn)行詳細(xì)的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)調(diào)查，配合鉆探等手段，揭露大夫山北部地區(qū)的地質(zhì)條件，并針對(duì)可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，提出防治措施和建議。

2.區(qū)域地質(zhì)背景

廣州市大夫山北部地區(qū)位于番禺區(qū)，屬鐘村街道管轄。綜合地質(zhì)環(huán)境上屬南嶺構(gòu)造帶南緣，屬于新華夏系隆起帶的次一級(jí)斷陷沉降區(qū)[1]。

區(qū)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(zhì)巖；白堊系百足山組礫巖、砂巖和砂質(zhì)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(qū)域構(gòu)造環(huán)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(qū)域大斷裂所圈閉。該區(qū)可見明顯現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，雖地震頻繁，但強(qiáng)度不大，可見出露沿?cái)嗔训卣饚У臒岬V水資源。

新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)：在該區(qū)域明顯且較頻繁，但強(qiáng)度不大，危害性小，具普遍大面積垂直升降運(yùn)動(dòng)，成陸現(xiàn)象迅速。沿?cái)嗔逊植嫉卣疬\(yùn)動(dòng)以及熱礦水資源。從全新世以來很少有活動(dòng)的構(gòu)造活動(dòng)，對(duì)大夫山北部地區(qū)的影響幾乎可以不予考慮[2]。

3.氣象與水文特征

研究區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，陽光充沛，雨水充足[3]。據(jù)番禺及南沙氣象部門1960～2019氣象資料，該調(diào)查區(qū)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(duì)濕度年平均78%，蒸發(fā)量年平均1598.4 mm，熱帶氣旋登陸次數(shù)年平均4～5次，廣州7～9月最為常見。登陸時(shí)風(fēng)暴潮、暴雨往往會(huì)接踵而至，臺(tái)風(fēng)影響帶來大風(fēng)和暴雨[4]。

研究區(qū)位于珠江三角洲，周圍河網(wǎng)隸屬于珠江水道，均通過珠江口匯入伶仃洋。區(qū)域上每年4～9月份為汛期，河道年內(nèi)徑流量不均勻，若受同期臺(tái)風(fēng)大潮影響，水位出現(xiàn)暴漲暴跌[5]。距離研究區(qū)較近的河道為市橋水道，位于研究區(qū)南側(cè)約3000 m，寬度 60～100 m，航道水深約 3～5 m[6]。

4.研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征

從全新世以來很少有活動(dòng)的構(gòu)造活動(dòng)，對(duì)大夫山北部地區(qū)的影響幾乎可以不予考慮。研究區(qū)內(nèi)第四系覆蓋層較厚，未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造，基巖埋深較小，推測地質(zhì)構(gòu)造對(duì)研究區(qū)影響相對(duì)較小。大夫山北部地區(qū)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(zhì)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(jié)雨量的變化對(duì)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(dòng)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(xué)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(qiáng)風(fēng)化帶和中風(fēng)化帶。富水性及透水性主要決定于構(gòu)造條件和風(fēng)化作用，富水性和透水性有明顯的不均勻性，區(qū)內(nèi)混合花崗巖節(jié)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(bǔ)徑排條件與動(dòng)態(tài)特征

地區(qū)上降雨量的變化引起地下水的季節(jié)性動(dòng)態(tài)起伏。首先是降雨的季節(jié)性變化，引起的蒸發(fā)度和濕度不一致，進(jìn)入土體和基巖的補(bǔ)給量也隨著改變，即降雨豐富的雨季就是補(bǔ)給量體積最大的時(shí)期。除此以外，大氣降雨對(duì)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(qū)域的補(bǔ)給也是孔隙潛水的重要補(bǔ)給來源。基巖上部的松散巖類孔隙水和區(qū)域外的側(cè)向補(bǔ)給是裂隙水的補(bǔ)給。滲入潛流和蒸發(fā)是地下水的排泄方式。

地下水動(dòng)態(tài)變化明顯受降雨量及地貌影響，從補(bǔ)給區(qū)、徑流區(qū)到排泄區(qū)，徑流速度從急到緩，動(dòng)態(tài)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(huì)水位快速上漲，水位會(huì)相應(yīng)滯后數(shù)天至1個(gè)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(dòng)態(tài)變化基本相同，但是其動(dòng)態(tài)變化往往具滯后現(xiàn)象。大夫山北部地區(qū)地下水動(dòng)態(tài)變化的主要特征表現(xiàn)為和大氣降水的季節(jié)性變化緊密相關(guān)，氣象的影響因子相對(duì)顯著，且較淺部位的變化幅度較深部地區(qū)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(fā)現(xiàn)，大夫山地區(qū)的地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有一定程度的腐蝕性，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有輕微的腐蝕。

6.工程地質(zhì)特征

6.1 巖土體類型及主要特征

6.1.1 松散土類

根據(jù)巖土的工程特征、成因類型，將研究區(qū)內(nèi)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(zhì)砂為主的素填土，呈松散或稍壓實(shí)的狀態(tài)，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(biāo)高為5.70～18.22 m，平均17.03 m；混合花崗巖風(fēng)化殘積土層，為砂質(zhì)黏性土，呈黃褐色、紅褐色，硬塑狀，土質(zhì)不均勻，土的成分包括粉質(zhì)、砂紙顆粒及少量碎石，碎石是混合花崗巖受風(fēng)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(qū)發(fā)育的基巖為震旦系混合花崗巖。

參照巖石的風(fēng)化程度來劃分，分為全風(fēng)化混合花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖和中風(fēng)化混合花崗巖。全風(fēng)化混合花崗巖，顏色呈灰黃色、黃褐色，礦物和巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造均已破壞，鉆取的巖芯呈堅(jiān)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(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖，顏色呈黃褐色、灰黃色，礦物風(fēng)化強(qiáng)烈，但是原巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造相應(yīng)地保留完整，巖芯呈半巖半土狀、碎塊狀、塊狀，手可掰斷，風(fēng)化不均勻，風(fēng)化差異明顯，局部巖芯偏中風(fēng)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(fēng)化混合花崗巖，顏色呈灰褐色、青灰色，細(xì)粒半自形結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)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(fēng)化相對(duì)不均勻，局部夾有強(qiáng)風(fēng)化，底部巖芯主要呈青灰色，風(fēng)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(zhì)條件評(píng)價(jià)

6.2.1 地基土工程地質(zhì)力學(xué)性質(zhì)評(píng)價(jià)

填土層，廣泛分布于地表，土層強(qiáng)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(zhì)黏性土為主，具有較高的強(qiáng)度，結(jié)合建筑物荷載條件及基礎(chǔ)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(shè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)持力層高。強(qiáng)風(fēng)化層可作為預(yù)應(yīng)力管樁樁端持力層。中風(fēng)化混合花崗巖層，在研究區(qū)內(nèi)廣泛分布，承載力相對(duì)較高，可作為樁基持力層。基巖層，在大夫山北部地區(qū)的埋藏深度不一致，變化幅度較大，但總體的地基強(qiáng)度高，可以作為樁基的良好持力層。

6.2.2 不良工程地質(zhì)問題

強(qiáng)風(fēng)化花崗巖在區(qū)內(nèi)廣泛分布且厚度較大，這些巖土層具高強(qiáng)度、低壓縮性等特性，作為地基其工程性質(zhì)較好。但其具有很多不良的地質(zhì)特性，這些強(qiáng)風(fēng)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(wěn)定性較差。

7.環(huán)境地質(zhì)特征

大夫山北部地區(qū)的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件較簡單且穩(wěn)定，基本不發(fā)育已發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，僅在建設(shè)工作過程中可能誘發(fā)地面沉降的地質(zhì)災(zāi)害，在建成后，工作區(qū)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(zhì)災(zāi)害的危害程度和危險(xiǎn)性均為小。

8.結(jié)語

大夫山北部地區(qū)區(qū)域地質(zhì)背景復(fù)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(zhì)構(gòu)造條件較穩(wěn)定，水文地質(zhì)條件相對(duì)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(duì)工程建設(shè)的影響較小，巖土工程地質(zhì)條件相對(duì)穩(wěn)定，環(huán)境地質(zhì)條件較為簡單，不發(fā)育已發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，工程建設(shè)項(xiàng)目結(jié)束后可能遭受地面沉降和自然斜坡崩塌/滑坡的危害。