山東省濟寧市主城區巖土工程勘察標準地層劃分

摘 要：濟寧市主城區在工程建設活動中積累了大量巖土工程勘察數據，因缺乏統一的巖土工程勘察地層標準，限制了這些寶貴的數據資源整合與共享。文章通過對“濟寧市城市地質調查”項目施工的382個工程地質鉆孔數據及“濟寧市環城高架”等212個建設項目的巖土工程勘察數據進行系統的分析研究，開展了60 m以淺地層的系統梳理和劃分工作。根據沉積時代、成因類型與沉積環境、物質成分與結構特征和物理力學指標，60 m以淺地層可劃分為10個工程地質層組。依據地層年代、成因類型、巖性、顏色、物理力學性質等地質特征，進一步劃分為24個巖土工程勘察標準地層主層，44個亞層。為了便于推廣使用，圈定了分布廣泛、便于識別的3個標志層：⑦層黏土、?層黏土和?層黏土。

關鍵詞：濟寧市；主城區；工程地質層組；巖土工程勘察；標準地層

Stratigraphic division of geotechnical engineering survey standards in main urban area of Jining City， Shandong Province

TAN Xiuquan1，2， HU Bo1，2， XU Shuming1，2， LI Sen1，3， LUO Xuejun1， WANG Yanming1，

ZHANG Fan3

（1.Shandong Provincial Lunan Geology and Exploration Institute（The 2nd Geological Brigade of Shandong Provincial Bureau

of Geology and Mineral Resources）， Jining 272100， Shandong， China;

2.Jining Key Laboratory of Karst Geology， Jining 272100， Shandong， China;

3.Shandong Provincial Geology Construction Ltd.， Jining 272100， Shandong， China）

Abstract： A large amount of geotechnical engineering investigation data has been accumulated of the main urban area of Jining City during various construction activities. However， the lack of a unified standard for geotechnical engineering investigation strata has limited the integration and sharing of these valuable data resources. This paper studies the data from 382 engineering geological boreholes conducted during the \"Jining Urban Geological Survey\" project and from 212 construction projects such as the \"Jining Periphery Overpasses.\" A systematic review and classification are conducted of strata shallower than 60 meters. According to the age of deposition， genesis type and depositional environment， material composition and structural characteristics， and physical and mechanical properties， the strata shallower than 60 meters can be divided into 10 engineering geological layer groups. Based on stratigraphic age， genesis type， lithology， color， and physical and mechanical properties， they can be further subdivided into 24 standard main layers and 44 sub-layers for geotechnical engineering investigations. To facilitate promotion and use， this paper identifies 3 marker layers with widespread distribution and easy recognition： Layer ⑦ clay， Layer ? clay， and Layer ? clay.

Keywords： Jining City; main urban area; engineering geological layer group; geotechnical investigation; standard strata

濟寧市在改革開放以來實現了快速的現代化建設進程，主城區各類建設工程積累了大量的巖土工程勘察數據。在前人研究成果中，多從勘察場地角度分析巖土體工程地質特性，總結工程勘察質量通病，提出地基處理建議（張存亮，2020），關于區域標準地層劃分方面的研究相對較少，各勘察單位對地層劃分標準不一致，導致這些寶貴的數據資源難以有效整合與標準化管理。近年來，大量學者開展了工程地質層組和標準地層劃分研究（王林軍等，2023；王建偉等，2021），天津、南京、濟南、沈陽等城市先后以地方標準的形式發布了當地的巖土工程勘察地層層序劃分標準。巖土工程勘察標準地層的制定對于增強地勘單位的市場競爭力、促進勘察資料社會化利用和提升行業信息化能力具有重要意義（喬平等，2007；李凱等，2022；劉立群等，2022）。

研究區范圍為“濟寧市城市地質調查項目”參照主城區周邊城鎮開發邊界劃定的主要工作區（山東省魯南地質工程勘察院（山東省地質礦產勘查開發局第二地質大隊），2023）。根據地區經驗，工程建設密切相關的巖土層一般在地表下60 m。本文通過對該項目施工的382個工程地質鉆孔數據及“濟寧市環城高架”等212個建設項目的巖土工程勘察數據進行了系統的分析研究，以期建立60 m深度以淺的巖土工程勘察標準地層，推動巖土工程勘察地質數據成果的規范化、標準化，促進工程勘察大數據的共享開放及二次開發。

1 "地質概況

1.1 "地貌

研究區地貌單元類型主要為沖洪積平原，剝蝕殘丘分布局限。平原區分為汶泗河沖洪積平原和黃河泛濫影響沖洪積平原（圖1）。汶河、泗河分別自寧陽縣及曲阜防山成扇形向平原展開，二者在研究區北合二為一，組成聯合沖洪積平原（山東省地質調查院，2021）；研究區內的黃河泛濫影響沖洪積平原是黃河下游沖積大平原的一部分。

1.2 "巖性地層

研究區屬華北地層區魯西地層分區（山東省自然資源廳，2014），地表下60 m以淺地層劃分為沂河組、白云湖組、黃河組、臨沂組、黑土湖組、平原組、五陽山組、三山子組、炒米店組9個組級巖石地層單位（表1）。

2 "工程地質層組的劃分

工程地質層組劃分主要考慮沉積時代、成因類型與沉積環境、物質成分與結構特征和物理力學指標4個方面（茍富剛等，2018；胡夏嵩等，2001；李曉昭等，2004；李浩民等，2024）。研究區內60 m以淺的地層可劃分為10個工程地質層組，以羅馬數字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ表示（表2）。

3 "巖土工程勘察標準地層劃分

3.1 "劃分依據及原則

標準地層以工程地質鉆孔資料及收集到的巖土工程勘察數據為基礎，結合測年成果及《山東省巖石地層》（山東省地質礦產局，1996）等文獻資料，同時考慮地方勘察單位的分層習慣，按照詳略得當、簡便易用的原則劃分（李鋒等，2019）。

1）地層定名按照GB 50021—2001《巖土工程勘察規范》（2009年版）、DB 37/5052—2015《建筑巖土工程勘察設計規范》執行。

2）根據地層年代、成因類型、巖性、顏色、物理力學性質、風化類型、標志層與包含物等因素進行巖土層劃分（仝霄金等，2016）。

3）按成因類型劃分，土層分為人工填土（ml）、沖積（al）、沖洪積（al+pl）、坡洪積（dl+pl）、湖積（l）5種類型。

4）考慮到砂土層的成因及工程影響，為避免劃分過多的亞層，對砂土層按巖性進行了合并（杜亞楠等，2023），如粉砂、細砂合并為粉細砂，細砂、中砂合并為中細砂。

3.2 "編碼規則

遵照反映地層新老次序的原則進行地層編碼，形成時代早的巖土層層序在下，層序序號大，形成時代晚的巖土層層序在上，層序序號小（表3）。部分亞層在同一埋深、標高，按照顆粒由細到粗進行編碼，顆粒粗的編碼大。

編碼格式按照按“①、②、③、……”的格式進行編碼，亞層采用主層序號添加下標，如“①1、①2、①3、......”。

3.3 "標準地層結構特征

3.3.1 "全新統

底界埋深一般3～6 m，分為6個工程地質層組，7個主層。

工程地質層組Ⅰ

①層填土：主要分布于城市建成區。成分復雜，分布及厚度變化無規律。

工程地質層組Ⅱ

②層粉質黏土：主要分布于近代—現代湖泊、河間洼地等，力學性質差。屬白云湖組。

工程地質層組Ⅲ

③層粗礫砂：主要分布于現代河流的河床及河漫灘內，力學性質差。屬沂河組。

工程地質層組Ⅳ

④層粉土：主要分布于京杭運河以西。具中壓縮性，物理力學性質一般，局部輕微液化。屬黃河組。

工程地質層組Ⅴ

⑤層黏土：主要分布于洸府河以東一帶。具弱—中等膨脹潛勢，中壓縮性，液性指數0.03～0.36，壓縮系數0.22～0.37 MPa-1。屬臨沂組。⑥粉質黏土：主要分布于京杭運河以東。中壓縮性，液性指數0.20～0.46，壓縮系數在0.31～0.42 MPa-1。屬臨沂組。

工程地質層組Ⅵ

⑦層黏土：普遍分布，含有機質，見貝殼等生物碎屑。本層具弱—中等膨脹潛勢，孔隙比0.722～1.386，液性指數0.19～0.59，壓縮系數0.31～0.51 MPa-1。屬黑土湖組。

3.3.2 "上更新統

底界埋深一般20～28 m，均為平原組地層，分為1 個工程地質層組，7個主層。

工程地質層Ⅶ

⑧層粉質黏土：普遍分布，含少量生物碎屑，可塑—軟塑，壓縮系數0.25～0.58 MPa-1，物理力學性質相對較差。⑨層粉質黏土：普遍分布，含鈣質結核，局部密集，壓縮系數0.15～0.37 MPa-1。層頂埋深1.5～11.3 m。⑩層黏土：普遍分布，含少量鐵錳質氧化物及鈣質結核，液性指數0.01～0.25，壓縮系數0.10～0.29 MPa-1。層頂埋深3.0～12.9 m。?層黏土：普遍分布，液性指數0.02～0.41，壓縮系數0.11～0.38 MPa-1，物理力學性質較好。層頂埋深5.5～15.1 m。?層粉質黏土：較普遍分布，液性指數0.11～0.45，壓縮系數0.15～0.40 MPa-1，物理力學性質一般。層頂埋深9.1～20.0 m。?層粉質黏土：普遍分布，含鐵錳質氧化物，液性指數0.08～0.32，壓縮系數0.19～0.31 MPa-1，物理力學性質較好。層頂埋深7.2～21.1 m。?層黏土：普遍分布，含大量鈣質結核，液性指數0.04～0.30，壓縮系數0.15～0.29 MPa-1，物理力學性質較好。層頂埋深13.1～28.5 m。

3.3.3 "中更新統

底界埋深一般50～60 m，均為平原組地層，分為1 個工程地質層組，4個主層。

工程地質層組Ⅷ

?層黏土：普遍分布，含鐵錳質氧化物，多為硬塑，壓縮系數一般小于0.3，物理力學性質較好。層頂埋深19.5～36.3 m。?層黏土：普遍分布，含鐵錳質氧化物及鈣質結核，多為硬塑，壓縮系數一般小于0.3，物理力學性質較好。層頂埋深25.3～44.3 m。?層中粗砂：較普遍分布，力學性質較好，是淺部重要的含水層位。層頂埋深27.0～50.3 m。?層黏土：普遍分布，含鐵錳質氧化物及鈣質結核，多為硬塑，壓縮系數一般小于0.3，物理力學性質較好。層頂埋深35.8～56.3 m。

3.3.4 "下更新統

除基巖淺埋區，60 m以淺未見下更新統底界。均為平原組地層，分為1個工程地質層組，3個主層。

工程地質層組Ⅸ

?層中粗砂：較普遍分布，力學性質好，是淺部重要的含水層位。層頂埋深41.6～57.2 m。?層黏土：較普遍分布，含鐵錳質氧化物及鈣質結核，多為硬塑，物理力學性質好。層頂埋深47.6～58.7 m。21層黏土：主要分布于基巖淺埋區山前地帶，含鐵錳質氧化物及鈣質結核，多為硬塑，物理力學性質好，底部與基巖接觸。層頂埋深18.8～54.6 m。

3.3.5 "奧陶系、寒武系

研究區60 m以淺發育有白云巖、石灰巖，主要分布在基巖淺埋區，其力學性質相似，劃分為1個工程地質層組。

工程地質層組Ⅹ

22層中風化石灰巖：主要分布于嵫陽山附近，為較軟—較硬巖，飽和單軸抗壓強度18.2～59.9 MPa，巖體基本質量等級分類為Ⅲ—Ⅳ級，是重要的巖溶裂隙水富水層位。屬五陽山組。23層中風化白云巖：主要分布于濟徐高速以西，為較硬巖，飽和單軸抗壓強度32.1～70.1 MPa，巖體基本質量等級分類為Ⅲ級，是重要的巖溶裂隙水富水層位，層頂埋深44.9～57.8 m。屬三山子組。24層中風化石灰巖：埋深60 m內，僅在研究區西南角分布。為較硬巖，巖體基本質量等級分類為Ⅲ—Ⅳ級。屬炒米店組。

4 "重要標志層

總結關鍵層位的地質特征是保證勘察活動科學地層劃分的重要支撐。研究區位于山前沖洪積平原與黃泛平原的交匯地帶，地層以第四紀和新近紀松散沖洪積物為主，地層結構復雜、巖性相變快、物理力學性質相近，野外地層劃分難度較大。本文在同一年代的地層中按照分布廣泛程度、巖性、顏色、硬度、典型包含物確定了標志層。確定標志層的第一要求是層位穩定、分布廣泛，其次是特征鮮明、便于識別，比如有特殊的顏色、硬度異于上下層、有特殊的包含物。研究區內共有3個具有典型特征的重要標志層，可作為地層劃分的重要依據。

4.1 "⑦層黏土

⑦層黏土屬黑土湖組（圖2），淺灰色、灰黑色，是濟寧市更新統與全新統分界的重要標志層，厚度一般為0.5～2 m，層底標高一般30～44 m，該層與上下層位顏色區別明顯（圖3），土體孔隙比一般大于0.8，易于辨識。通過14C同位素測年，黑土湖組黏土年齡為6 150（±30）～8 100（±80）a。

4.2 "?層黏土

?層黏土光釋光測年結果為121.82（±7.14）ka，研究區上/中更新統界線在標高、埋深上與該層層底相吻合。?層黏土為鈣質結核富集層，含量20%～60％，平面分布范圍廣，厚度1～3 m。上下大約5 m之內不發育或少發育其他含鈣質結核層，易于區分（圖4），具有標志性意義。其層底標高一般為5～25 m（圖5）。

4.3 "?層黏土

?層黏土電子自旋共振測年（Electron Spin Resoance，ESR）結果為756±83 ka，結合古地磁測試結果，判定中/下更新統界線在標高、埋深上與該層層底相吻合。?層黏土為鈣質結核富集層，鈣核含量不均，界線上下包含物種類及含量差異明顯，顏色由黃褐色夾蘭灰條紋變為棕黃色，下部地層明顯偏深，顏色變化大，鐵錳質結核含量明顯增高，易于辨別（圖6）。其層底標高一般在-20 m至0之間（圖7）。

5 "結論

1）根據沉積時代、成因類型與沉積環境、物質成分與結構特征、物理力學指標，研究區內60 m以淺的地層可劃分為10個工程地質層組，分別為工程地質層組Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ。

2）通過工程地質分區和層組的劃分，根據地層年代、成因類型、巖性、顏色、物理力學性質等地質特征，對60 m以淺的地層進一步劃分為24個巖土工程勘察標準地層主層，共44個亞層。

3）為了便于巖土工程勘察標準地層的使用，圈定了3個重要的標志層：⑦層黏土、?層黏土和?層黏土。其具有巖性穩定、分布廣泛、具有顯著特征且易于辨認的特性。標志層可作為確定上下地層關系，進行地層劃分的重要依據。上述標志層的確立為魯中南低山丘山前與黃泛平原交匯的地區開展巖土工程勘察標準地層劃分提供了參考。

4）基于當前研究條件及作者專業水平所限，對于巖土工程勘察標準地層的具體劃分方案，有待通過更多的工程實例予以驗證和完善。

參考文獻

杜亞楠，李傳金，朱輝云，張曦，龔雪，閆曉然，馬震，董濤，2023. 雄安新區巖土標準地層序列劃分［J］. 地質通報，42（9）：1 494-1 504.

茍富剛，龔緒龍，梅芹芹，2018. 長江三角洲北岸土體工程地質層組劃分及其應用［J］. 地質論評，64（1）：237-245.

胡夏嵩，趙法鎖，馬雙科，2001. 運用層序地層學劃分工程地質巖組新方法探討［J］. 西安工程學院學報（3）：55-59.

李鋒，徐坤，丁運濤，孫華東，李忠運，2019. 徐州市第四紀標準地層劃分研究［J］. 能源與環保，41（12）：75-83.

李浩民，季文婷，陸燕，武健強，2024.無錫市區土體工程地質層組劃分及其應用［J］.城市地質，19（2）：195-208.

李凱，李瀟，李勇，郭亞杉，于喆，許飛青，2022. 關于城市地質產品共享服務的思考［J］. 城市地質，17（1）：106-112.

李曉昭，羅國煜，龔洪祥，嚴三保，張迪，2004. 土體工程地質層組的劃分［J］. 巖石力學（5）：759-763.

劉立群，何巧靈，馬玉飛，2022. 濟南標準地層劃分及其在市政工程中的應用［J］. 城市勘測（3）：196-198.

喬平，柳忠杰，李德柱，2007. 工程地質勘察信息資源研究與應用［J］. 鐵道工程學報（2）：13-16.

山東省地質調查院，2021.中國區域地質志·山東志［M］.北京： 地質出版社.

山東省地質礦產局，1996.山東省巖石地層［M］.武漢：中國地質大學出版社.

山東省魯南地質工程勘察院（山東省地質礦產勘查開發局第二地質大隊），2023. 濟寧市城市地質調查報告［R］.

山東省自然資源廳，2014.關于印發《山東省地層侵入巖構造單元劃分方案》的通知［EB/OL］. （2014-03-10）［2024-09-23］.http：//dnr.shandong.gov.cn/zwgk_324/xxgkml/ywdt/tzgg_29303/201603/t20160323_2452907.html.

仝霄金，程愛華，樊祜傳，2016. 濟南市市區標準地層劃分研究［J］. 城市勘測（2）：165-171.

王建偉，佟智強，宋林旭，楊洪祥，劉浩，2021. 牡丹江市工程地質層組劃分與分區研究［J］. 城市地質，16（3）：267-275.

王林軍，劉雪梅，葉向前，2023. 杭州第四紀標準地層劃分及應用［J］. 地基處理，5（S1）：153-160.

張存亮，2020. 巖土工程地質勘察中存在的通病及破解措施［J］. 工程建設與設計（17）：134-136.

收稿日期：2024-02-26；修回日期：2024-06-24

基金項目：濟寧市財政項目濟寧市城市地質調查（SZBM-2021-G0024）資助

第一作者簡介：譚秀全（1982- ），男，學士，高級工程師，主要從事水工環地質勘查工作。E-mail：155371050@qq.com

通信作者簡介：胡波（1986- ），男，學士，高級工程師，主要從事水工環地質勘查工作。E-mail：280710948@qq.com

引用格式：譚秀全，胡波，徐書名，李森，羅學俊，王彥明，張帆，2024.山東省濟寧市主城區巖土工程勘察標準地層劃分［J］.城市地質，19（4）：521-528