曹妃甸滨海新城工程地质环境质量评价探索.doc

曹妃甸滨海新城工程地质环境质量评价探索 海新城是曹妃甸地区重点的规划区域，该区域内环境地质的综合研究．是解决好该区开发建设与地质环境相互关系，实现资源、环境与社会经济可持续发展所要考虑的一个重要课题。由于该区域地质环境复杂，对其进行环境质量的评价就显得尤为重要了。 研究区的工程地质条件研究区总共利用36个钻孑L资料，工程地质勘探线大致按线．E6km、点距3km布置钻孔如图1 钻孔深度多在50m以内，个别钻孔深达100m。 根据钻孔揭露．研究区场地土层为第四纪全新世、晚更新世冲积洪积物及冲积海积物。按埋藏条件、岩性特征和物理力学性质指标，将场地划分为1O个工程地质层 1粉质粘土、 2粉质粘土、 3粉细砂、 4粉质粘土、 5粉细砂、 6粉质粘土、7细砂、 8粉质粘土 {9细砂、 1O粉质粘土。 各土层特征如下 粉质粘土。全区分布，褐一黄褐色．可塑至软塑，厚O．8O～4．00m．平均厚度2．4 5 m ． 层底的深度在O．8 O～ 4．00 m之间， 层底的标高在一1．20～1．33m之间。带入唐山地区经验公式R183，4qc0．531中 得到本层承载力特征值fak1 00kPa，压缩模量Es4．3M Pa。 0淤泥质粉质粘土。黑灰色，软塑至流塑．厚1．90～16．50m，平均厚度8．30m。层底的深度在7．30～11．00m之间， 层底的标高在-8．24～ 一4．28m之间。带入唐山地区经验公式R1 83．4qcO．5-31中．得到本层承载力特征值fak80kPa， 压缩模量ES3．0MPa。 0粉细砂。灰色至灰黑色， 饱和， 松散一中密． 此层粉土． 淤泥含量较高， 物理指标较低． 厚度在O．6O～ 11．20m之间， 层底的深度在6．8O～ 2O．7Om之间．层底的标高在一17．34～一5．30m之间。带入唐山地区经验公式Rm1 9．7qc65．59中，折减系数m取1。经计算本层承载力特征值fakg0kPa， 压缩模量Es5．84MPa。 粉质粘土。灰黑一灰黄 软塑厚度在1．3O～6．30m之间，层底的深度在16．30～22．00m之间． 层底的标高在19．87～一13_75m之间。带入唐山地区经验公式R183．4qc0．531中，经计算本层承载力特征值fak160kPa，压缩模量Es6．0MPa。 粉细砂。黄色，饱和．密实．厚度在0．6O～2．7Om之间，层底的深度在18．6O一34．60m 之间，层底的标高在一32．57～一17．1Om之间。经计算本层承载力特征值fak245kPa 压缩模量Esl8．2M Pa。 粉质粘土。灰黄一灰色．硬塑．厚度在2．60～12．8m之间，层底的深度在28．60～45．50m 之间，层底的标高在一43．24～一25．97m之间。经计算本层承载力特征值fak200kPa，压缩模量Es9．0M Pa0细砂。灰色一灰黄色 饱和，密实，厚度在1．60～13．40m之间 层底的深度在31．50～47．60m之间，层底的标高在一45．69一一35．60m之间。经计算本层承载力特征值fak250kPa，压缩模量Es1 8．5MPa。 粉质粘土。褐灰色一灰黄色，硬塑局部软塑．厚度在1．9O～8．00m之间．层底的深度在41．00～5O．OOm之间，层底的标高在一47．37～-38．96m之间。经计算本层承载力特征值fakl60kPa， 压缩模量Es6．0MPa。 细砂。灰色灰黄色，饱和．密实厚度在1．60～13．40m之间，层底的深度在38．40～47．60m之间．层底的标高在一45．69～-35．60m之间。经计算本层承载力特征值fak250kPa．压缩模量Es18_5MPa0粉质粘土。灰黑色． 可塑．切面光滑， 切感硬． 高干强度． 高韧性，有机质含量较高。经计算本层承载力特征值fak250kPa． 压缩模量Esl 8．5MPa研究区稳定性评价工程地质环境中的稳定性， 主要针对工程建设的安全性。根据杜东菊、谭周地、方鸿琪等人的观点以及其它沿海地区地基稳定性评价资料．其评价指标一般可包括场地土类别、场地平均剪切波速、卓越周期、承载力、地下水条件、地形地貌等内容，但具体到本区，场地类别、卓越周期、地形坡度、地下水质类型等条件均相似， 因此在小区域地基稳定性分析中，评价因子的选取需根据具体情况而定。考虑各工程地质钻孔勘查分析结果，各孔的软土厚度、液化指数、持力层的埋深、等效剪切波速值、表层硬壳层厚度存在着一定差异 在本次工程地质环境稳定性的评价中，则主要根据本场地实际情况选取适宜指标进行定量评价。 根据本区的工程地质环境分析．确定本工作区稳定性评价的评价因素主要包括地基承载力、等效剪切波速、持力层埋深、液化指数、软土厚度、地下水位埋深6个方面。 地基承载力分级如图2不同的建筑对地基的承载力的要求不同．根据大多数资料所划分的标准．把承载力的特征值划分为4个等级．并赋予相应的分值如表1。 等效剪切波速分级如图3根据相应的技术规范结合实地的测量结果 把该区域分为4个等级．并赋予其相对合理的分值f如表2。 持力层埋深分级如图4考虑到经济因素， 持力层越深虽然承载力越大．地基越稳定．但相应的花费也越高，所以参考一些相关的资料文献．把持力层的深度划分为4个等级 并赋予相应的分值如表3。 砂土液化程度分级如图5统计计算在砂土液化分区图上进行．分级的分值为8、6、4、2，依次对应于砂土液化程度级别为无液化区域、较轻微液化区域、中等液化区域、严重液化区域，等级划分及其分值如表4。 软土厚度分级如图6该研究区域普遍的覆盖着一层软土，软土层不能作为地基的持力层，但厚度较小时．对其处理起来比较容易， 花费也比较少 所以厚度越小越好， 因此根据相关规范要求把该研究区域划分为4个等级 并赋予相应的分值如表5。 地下水位埋深分级如图7地表以下一定深度的地层温度， 随大气温度而变化。当地层温度降至摄氏零度以下时，土层中孔隙水将冻结而形成冻土。这种随季节而变化，冬季冻胀，春夏季节天暖解冻融陷的土类称为季节性冻土。在我国季节性冻土分布很广， 以东北、华北、西北地区为主．根据相关的资料可以得知，唐山地区的冻融土的厚度大约在0 70m左右．而且一般建筑物的地基在2．00m以上。在地下水埋深超过2．00m的区域 修建一般多层建筑时，基础埋深一般不超过2．0Om． 因而可以不考虑工程建筑物的抗浮性。而修建高、重建筑时．如果采用箱筏基础，地下水位埋深小于2．00m．而基础的埋深在2．00m以下时，需要考虑工程的建筑的抗浮性。所以，根据这两个条件综合考虑．再结合地下水位的实际埋深值．把研究区域分成4个级别，即0．70～1．10m的区域，该区域的工程地质状况从地下水埋深的角度来说是最差的， 既要考虑地下水对建筑物的作用又要考虑冻融土的作用 1．1O～2．20m之间的区域，该区域不必考虑冻融土的作用 只需要考虑地下水的建筑物地基的腐蚀性即可．所以状况要好于上一种2．20～3．30m的区域，比上两个区域的地质环境要更好一点；3-20～4．00m的区域．就整个研究区域来说．从地下水埋深的角度来说是最好的。表6为地下水位埋深等级的分值。 根据模糊综合评判法，计算得出地质环境评价指标对地质环境质量的重要性权重，见表7。 基于G lS的评价分级及结论综合上述分析可以得出地质环境评价指标的权重．把前面已经在ArcView里处理好了的图件乘以所对应的权重 然后叠加。主要运用的是ArcView里的AnalysisMap Calculator功能。在Map Calculation的对话框中把每一个因子乘以它们所对应的权重并把6个乘以权重的评价因子相叠加．形成该研究区域环境质量评价的综合图件。根据已定研究区范围，将液化分区、软土厚度 承载力等单因素矢量图形进栅格化处理，栅格大小定为5050m ． 各栅格继承各矢量图形下的分值。由于本研究对象为工程地质环境质量．所以用ArcView里的AnalysisReclassify功能．把形成的图件进行重分类。对各单因素栅格数据图层进行加权叠加，得到各栅格的综合分值Q。 QWiPi式中Q为每个栅格的总分值．Pi为i种单因素的分值．Wi为i种单因素的权重值。 经聚类分析 将评价区分为4类 不稳定区，次不稳定区．次较稳定区，稳定区如图8。表8为地基稳定性评价的等级划分。 研究区稳定性的综合评价结果表明．由北向南由较稳定区域过渡为不稳定区域．其中不稳定区域约占6O．9％ ．较稳定区域约占39．1％ 。严重液化区面积为26．38 km 中等液化区面积为11 5．12 km ，较轻微液化区面积为247．83 km ，其余为无液化区面积为259．64 km 。 软土的分布状况为软土层的深度为0．80～16．80m．厚度在1．90～15．50m之间。