松原市城区岩土工程地质概况.doc

松原市城区岩土工程地质概况董 凯松原市建筑质量监督站松原市城区岩土工程地质概况前 言松原市市区位于吉林省的西部，第二松花江从城市中间横穿而过，将城区自然划分为江南、江北两部分。考虑到岩土工程地质所涉及到的地层深度及松原市岩土工程地质的实际情况，本文仅以第四纪覆盖层为主，着重介绍050米内土层的岩土工程地质情况。一、 地形地貌特征松原市市区在区域地貌上处于松辽盆地腹地东部斜坡带的前缘，以西为松嫩低平原，海拔130160米左右；以东为相对上升的长白山山前台地，海拔200米左右。松嫩低平原为中生代沉降区，由于差异性沉降运动，平原内部基底波状起伏，总体上向西倾斜，西翼较陡，新生代覆盖厚度大；东翼较舒缓，新生代覆盖厚度较薄。两种地貌景观反差非常明显，形成了盆地两翼的不对称性的特点。松原市城区以第二松花江北岸为分界线，总体地势南高北低，分界线两侧地形地貌特征差异很大，各自特点显著。其中江北地势较高，海拔高度在135160米左右，总体上向第二松花江河谷倾斜，为微波状岗阜平原。岗阜区地面坡度较大，达5%以上，岗阜顶面开阔平缓。沿第二松花江北岸发育一级阶地，地面平坦，海拔130135米，高出江水位5米左右，前缘以35米的陡坎与现代河床接触，阶面较狭窄，出露范围较小，后缘以斜坡与岗阜平原过渡。江南一级阶地大面积发育，地形开阔平坦，标高在130135米左右，以斜坡与现代河谷缓慢过渡，无明显前缘陡坎。在一级阶地上零星分布有以风成黄土状粉土和粉质粘土构成的小型岗阜，相对高度在510米，海拔高度一般在140米左右。在阶面的低洼处，河流故道、沼泽湿地多有分布，发育有淤泥质粉质粘土和软粘性土夹层。二、 第四系覆盖层及基底情况（一）第四系覆盖层松原市城区第四系覆盖层厚度在50米左右，属于第四纪河流冲积相、湖积相和冰水沉积相地层，其地层时代、沉积环境及岩性物质等地层标志明显，划分清晰，自下而上依次为：1、早更新统白土山组（Q1）地层：属于冰水沉积的灰白色砂砾石层，成份以石英、长石为主，分选性较差，粒径多在13cm，大者5cm以上，次棱角状，密实半胶结状态。该层埋藏在地表以下4050米左右，全区均有分布。2、中更新统大青沟组（Q2）地层：为一套湖相沉积的粉质粘土层，灰绿灰黑色，含云母片，硬塑至坚硬状态，埋深在20米以下，该层广布全区。3、上更新统顾乡屯组（Q3）地层：属于冲洪积相的一套地层，以中粗砂为主，含少量砾石，夹粉质粘土薄层和透镜体，灰绿色，分选性较差。该层在江北微波状岗阜地区，以黄土状风成粉细砂和粉质粘土出露于地表，从而形成了江北局部全新统地层缺失的情况。4、全新统（Q4）地层：为近代河流冲积相粉细砂夹粉质粘土薄层。其中粉细砂多为黄色，成分以石英、长石为主，颗粒均匀，分选性较好；粉质粘土层多为灰褐色，软塑至可塑状态。（二）基底松原市城区内构成基底的地层以白垩系地层为主，顶板在地表以下50米左右，厚度达数千米，为一套巨厚层湖相沉积物，上层为粉细砂岩、泥质细砂岩、砂质泥岩，岩心柱状良好、稍干、致密、坚硬状态。局部基底出露上第三系泥岩、泥质粉细砂岩。上第三系地层具有两个沉积旋回，在层位上由下而上，岩性物质颗粒由粗到细，覆盖在白垩系地层之上，由西向东逐渐变薄，至江北一带尖灭。三、 水文地质条件1、地表水松原市城区内地表水主要位于以北西向斜贯城区，宽达两公里，十分开阔的第二松花江河谷内。第二松花江水量较为丰富，但近四、五年内水量有所减少，河道内保持常年流水的河床有3条：主航道靠近北岸，宽约250米，水深23米；另外两条河床分别宽50米和100米，水深2米左右。第二松花江历史最高水位134.96米，最低水位129.93米；最大流量6750米3/秒，最小流量63.30米3/秒。2、地下水松原市城区内地下水蕴藏丰富，可分为上层孔隙潜水和深层承压水两种类型。上层潜水主要分布在第二松花江两岸的一级阶地和微波状岗阜平原。其中江南岸的河漫滩和一级阶地高程较低，潜水埋藏较浅，约1.5米4.0米左右；江北岸的微波状岗阜平原地带地势较高，潜水埋藏较深，一般在6米10米以上。该层潜水含水层为冲积相的中细砂层和软塑至可塑粉质粘土层，厚度较大，一般在1020米左右，透水性良好。该层潜水主要靠大气降水补给，但因为潜水层与第二松花江河道的砂层相通，因此与江水有明显的水力联系，随季节变化二者之间存在明显的互补互排关系。承压水主要分布在早更新统白土山组砂砾石层中，其隔水底板为上第三系（或白垩系）的泥岩、泥质砂岩地层，隔水顶板为中更新统大青沟组湖相沉积的灰绿色粉质粘土层。该层承压水上下隔水层厚度大，分布广，隔水性能好。该层承压水具有明显的承压性，承压水头高大3035米，水位接近地表。承压水主要靠补给区和隔水顶板相对薄弱地段的潜水补给，其地下径流比较迟缓。3、地下水物理性质及化学类型松原市城区内作为地表水主要分布区的第二松花江水源经分析鉴定结果为无色、无味、混浊、含悬浮质。该区潜水的化学类型属重碳酸氯化钙镁型水，PH值为7.1，总矿化度为1.097克/升，属中性淡水，对钢筋混凝土无侵蚀性。该区承压水属于矿化度小于1克/升的淡水，对钢筋混凝土无侵蚀性。四、 场地土层的工程地质特性松原市城区内第四系覆盖层分布较为稳定，其岩土类型在平面上变化不大，但在立面上有较大的变化。该区内地层自上而下可分为五层：依次为粉细砂层夹粉质粘土、中粗砂层夹粉质粘土、粉质粘土层、砂砾卵石层和巨厚泥岩层基岩。根据我们十几年来积累的有关松原市城区内各层土的岩土工程勘察资料，经过对这些数据进行整理，现将各类土层的物理力学指标分述如下：1、砂类土的物理力学特征松原市城区的砂类土分布极广，以河流冲积相的粉细砂和中粗砂为主，具有埋藏浅、厚度大、连续性强、粘粒含量低、分选性好的特点。表1和表2分别按照粒径给出了其物理力学特征数值。表1 砂类土的粒度组成砂土名称样品个数有效粒径D10mm平均粒径D5mm控制粒径D60mm粘粒含量%不均匀系数Cu粉细砂1200501601846054中 砂250150370421040粗 砂503207608441砾 砂603011114638表2 砂类土的力学指标砂 土名 称自 然状 态天 然 斜 坡 角标 贯击 数干燥状态水下状态粉、细砂稍中密324264116中、粗砂中密实3152601702、粉质粘土的物理力学特征该区域内粉质粘土大致可分为两层，上层为Q3以来的粉质粘土，一般呈褐黄灰黄色，埋藏深度在10米以上，厚度在0.5米到3.0米不等，含水量较高，以可塑状态为主，部分位置呈软塑状态。下层为埋藏深度约20米左右的大青沟组（Q2）湖相沉积灰绿色粉质粘土，厚度较大，该层粉质粘土结构密实，土质较纯，以硬塑状态为主，局部为可塑或坚硬状态，稳定性较好。表3根据已有土工试验数据对以上两层粉质粘土层的物理力学指标进行了统计，从中可以看出它们之间的差别。五、 建筑场地分区按照我国建筑抗震设计规范（GBJ1189）中建筑场地分类标准的规定，根据我们所掌握的松原市城区内钻孔的实测波速资料及大量的勘察数据，结合松原市城区内地形地貌和土层结构特点，对松原市城区的建筑场地分区得出如下结论：松原市城区内场地土以中软中硬场地土为主，软弱场地土仅局部零星分布，范围较小。根据该区域内场地覆盖层厚度在50米左右，而且分布稳定的实际情况，松原市城区内建筑场地类别大部分划分为类建筑场地，局部为类建筑场地。表3 粉质粘土物理力学指标分 层指标参数含水量容重孔隙比液限塑限液性指数塑性指数压缩系数内聚力内摩擦角标贯击数W(%)(KN/M3)eWL(%)WP(%)ILIPMPa1C(KPa)(度)N灰黄褐黄色粉质粘土（埋深10米以上）样品数44444344223范围值19.731.51.861.90.7440.87531.239.420.024.00.520.6711.218.70.110.54263041258平均值28.11.910.8235.521.50.6014.20.372886均方差4.90.030.053.01.50.062.80.1624灰灰绿色粉质粘土（埋深20米左右）样品数44444444443944204141范围值19.834.01.722.060.5671.20318.348.914.524.60.020.777.625.80.1050.59060130343平均值24.81.990.70138.120.20.3217.80.2549.920.615均方差1.30.020.0384.22.30.213.400.1133.28.1其中类建筑场地的中硬场地土主要分布在松花江江北岸的岗阜状平原，地势普遍较高，面积较大，地表土层以上更新统（Q3）的粘性土和砂类土为主，地下潜水埋深较大，水位一般在5米以下，土质较密实、稳定。平均剪切波速在250330米/秒。在江南岸，中硬土的类建筑场地也有出露，分布范围较小，以冲积砂土为主，地势较低，水位在35米左右，土的密实程度和稳定性比江北岸稍差，平均剪切波速在250270米/秒左右。类建筑场地的中软场地土主要分布在松花江江南岸开阔平坦的一级阶地上，地表以全新统（Q4）河流相和湖沼相的细砂夹粘性土为主，土质稍松散，地势较低洼，地面高程一般在132135米左右，地下水位较高，一般23米左右，平均剪切波速一般在170240米/秒。松原市城区内类建筑场地主要为软弱场地土土的类建筑场地，主要分布在东起宁江区面粉厂西至吉林石油集团公司团结西区的沿松花江江北岸一带和江南一级阶地低洼的故河道及湖沼湿地地带。主要为松散的粉细砂和较软弱的粘性土，局部有淤泥质的粉细砂、粉土和粉质粘土，平均剪切波速100130米/秒，土的稳定性较差。六、 砂土液化分布依照吉林省抗震设防烈度分区图（1992）的规定，松原市城区的抗震设防烈度为八度。由于松原市城区内的饱和砂土非常发育，且存在着厚度较大、地下水位较高、地表粘性土覆盖层较少较薄、砂土颗粒较细、砂土密实度较差等不利因素，因此在松原市城区内的部分地段的的确确存在着砂土液化的危险性。根据我们在实际工作中取得的大量有关饱和砂土的标贯数据和土工实验数据，经过对其进行分析、整理和计算，对于松原市城区内饱和砂土液化的分布问题，我们得出了以下结论：中硬场地土的类建筑场地，其地下砂土层一般都形成于晚更新世以前，密实度较好，地下水埋藏较深，基本上不存在砂土液化问题。这类场地土主要分布在松花江江北岸的岗阜状平原和松花江南岸一级阶地上零星分布的小型岗阜。中软场地土的类建筑场地，其地下砂土层一般都形成于全新世，为稍密中密状态的粉细砂，地下水位埋藏较浅，根据地面标高的差异和密实度的不同，处于砂土液化和非砂土液化之间。其中地面标高为135米左右的地区，基本上不存在砂土液化的影响；地面标高在133米左右的地区，大多数存在轻微砂土液化的可能性，其砂土液化影响深度一般在5米左右。这类场地土主要分布在松花江江南岸开阔平坦的一级阶地上。软弱场地土的类建筑场地内由于地下水位普遍较高（1米左右），土层密实度较松散，基本上全部为中等液化程度的砂土液化土层，砂土液化影响深度一般在10米左右。因此可以说松原市城区内的类建筑场地是对建筑抗震非常不利的地段，作为建筑用地应引起足够的重视。其分布范围为东起宁江区面粉厂西至吉林石油集团公司团结西区的沿松花江江北岸一带和江南一级阶地低洼的故河道及湖沼湿地地带。