滨海城市工程地质环境类型划分及其特征研究.doc

第28卷 第3期 长春科技大学学报 Vol.28 No.3 1998年7月 JOURNALOFCHANGCHUNUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY July1998 滨海城市工程地质环境 类型划分及其特征研究 ,摘要 ,又处于大陆与海洋交界地带, ,将滨海城市按照工程地质、滨海山地平原型城市、滨海平原山地型城市、,。 工程地质环境 工程地质环境类型 滨海城市 中图分类号 P642.2 滨海城市littoralcities地带有良好的交通条件,工农业、科学文化基础也较好,是我国经济发展的重要区域,我国70以上的大中城市和55的国民生产总值集中在这一地区。然而,滨海地区地处大陆与海洋交界地带,地质构造复杂,自然环境有一定的脆弱性,加之人口密集,经济发展迅速,基础工程建设和城市化进程加快及资源开采的加剧等引起的工程地质环境EGE恶化和激发的环境工程地质问题EEGP日益突出,已经影响国民经济的持续稳定发展,给人民生活和工农业建设带来了严重威胁或危害[1,2]。因此,研究滨海城市环境工程地质问题,对滨海城市的工程地质环境进行预测、评价,探讨预防工程地质环境恶化和防治环境工程地质问题的对策,已引起世界各国的普遍重视[3,4],是一项具有战略意义的重要课题[5,6]。本文对滨海城市工程地质环境类型进行了系统划分,并对其工程地质特征进行了研究。 1 滨海城市工程地质环境类型划分原理 1.1 滨海城市地质环境的南北分异 滨海城市地质环境表现出较为明显的地域分异特点表1,这些分异特点决定了滨海城市地质环境的不同,也是滨海城市工程地质环境类型划分的主要依据。 1.2 滨海城市工程地质环境类型划分原则 城市工程地质的重要特点在于它明显地受自然和社会双重因素的制约,所以,城市工程地质本身就具有环境意义[7]。城市空间分布的不均衡性、自然条件的多样性和职能的特殊性及城市开发历史的阶段性,对城市工程地质类型及特点都具有直接或间接的作用。因此,城市工程地质类型划分原则为 作者简介 李相然 男 34岁 博士生 副教授 工程地质专业 已发表“城市工程地质环境与工程建设协调 发展研究”等论文 收稿日期 19971030 310长 春 科 技 大 学 学 报 1998年 1按照滨海城市所处的自然地理位置、地质条件以及所担负的职能为主要依据; 2突出体现滨海城市的地质地貌景观,因为城市的地貌景观不仅对城市发展有直接限制作用,也决定着城市的工程地质类型和特点; 3。 表1Table1 Regionaldifferentiationcharacteristicsoftincities 地质环境要素 地形地貌 海岸类型 地表水流 地下水化学成分 水资源条件 地震活动 ;南部全为隆起的山地丘陵海岸,以下降为主;中部垂直运动较弱,且平稳;南部以上升为主北部风区小、风时短、潮差小;南部风区大、风时长、潮差大 北部水量季节性变化大,河水含沙量大;南部水量季节性变化小,河水含沙量小北部矿化度大;南部矿化度小北部水资源缺乏;南部水资源丰富 北部地震活动强烈;南部地震活动较弱除台湾 2 滨海城市工程地质环境类型的划分 根据上述原则,将中国东部滨海城市的工程地质类型划分为4类滨海平原型、滨海山地平原型、滨海平原山地型和滨海山地型。其具体特征如表2所示。 表2 滨海城市工程地质类型划分一览表 Table2 Tableoftypesdivideforengineeringgeologyinlittoralcities 主要类型滨海平原型 亚型与代表城市天营型 天津、 工 程 地 质 特 征 地形地貌平原或微起伏 平原或微起伏 以平原为主 以山地为主 岩土条件软土发育 软土很发育 软土较厚 软土之上有好土或基岩 构造分区拉张型盆地 拉张型盆地 隆起区 断隆区 地震特征环渤海地震区 长江中下游地震区 长江中下游地震区 环渤海地震区 地下水松散岩类孔隙水 松散岩类孔隙水 松散岩类孔隙水为主基岩裂隙水为主 水化学 咸水 盐水淡水 淡水 淡水 地质灾害地面沉降海水入侵港口淤积地面沉降海水入侵 海水入侵地面沉降 滨岸侵蚀海水入侵 营口上南型 上海、 南通 滨海山地平原型 滨海平原山地型 宁温型 宁波、 温州等烟秦型 烟台、 秦皇岛 第3期 李相然滨海城市工程地质环境类型划分及其特征研究 续表2 主要类型滨海平原山地型 滨海山地型 亚型与代表城市广汕型 广州、 311 工 程 地 质 特 征 地形地貌以山地为主 绝大多数为低山丘为低山丘陵 岩土条件软土之上有好土或基岩以基岩为主 为主 构造分区断隆区 断隆区 地震特征东南沿海地震区 东南沿海地震区 地下水基岩裂隙 水为主 基岩裂隙水 淡水 淡水 地质灾害地震、港淤积、地面沉降崩塌、水土流失、海水入侵水土流失河道淤积 汕头等青大型 青岛、 大连等深圳 3 不同类型城市的工程地质特征 3.1 滨海平原型城市工程地质特点 中国东部分布着著名的下辽河、华北和江淮大平原,还有南部珠江、闽江等大河口三角洲平原区,属于新生代构造断陷沉积平原,新生代以来仍在持续缓慢下降,沉降速率1～5mm ～1000a。第四纪堆积物厚度极大,多大于100m,最厚者达1000m,如天津800～300m。滨海平原基底断裂发育,主要是北北东向断裂和北西西m,营口400m,上海200 向断裂,北北东向断裂规模大,活动强烈,著名的郯庐大断裂使华北平原东北部成为中国沿海地震活动最强烈的地区。场地条件开阔,地下水埋藏浅,地层强度低,土层大部分处于次固结状态,且饱水。在开发历史悠久的中心城市、港口城市场地,多数有数米至数十米的人工堆积杂填土层覆盖,致使场地和地质条件复杂化。该类型城市总的特点是,地形平坦或微起伏,第四纪堆积物厚度较大,软土层广泛分布。根据其地质环境条件,尤其是地震活动程度的南北差异,分为两个亚型天营型和上南型。 天营型 该类型分布在环渤海地区,以天津、营口为代表,为河口冲积海积平原,地势平坦,高程一般为1.5～5.0m;第四纪堆积物厚度较大,巨厚的新生界松散堆积物直接覆盖在古老地层上;区内浅层地下水为孔隙潜水,主要是大气降水补给,以蒸发形式排泄,地下水位随地形起伏及岩性变化,埋深为0.5～1.2m,水化学类型为氯化物-钠型水,局部为氯化物-钠镁型和氯化物・重碳酸钠镁型水;构造位置处于华北平原沉降带的东北部,为沿海地震活动最强烈的地区。1976年的唐山地震严重危及天津地区,根据震后塘沽、汉沽、灯河、大港等地的现场调查及唐山地震烈度分布图等有关资料,在同一地震烈度区内,天津滨海地区震害较其它地区高1度,局部地区可达2度,地震烈度 度的塘沽、大港,液化指数一般为0.83～4.55,液化等级为1～3级,液化程度属轻微-中等,地震烈度 度区的宁河、汉沽,饱和粉土和粉砂土层多存在液化可能性,淤质粘性土还有震陷作用。1976年,唐山地震在天津造成的软土地基建筑物普遍震陷量10～30cm,平均15.5cm,自然地 312长 春 科 技 大 学 学 报 1998年 面震陷约8cm。此外,该类城市还存在着大量的填土,随着港口码头和地下工程的开发,软土地基将面临着较为复杂的工程地质问题。城市大规模开发,使得城市缺水问题日益严重,地表水资源远远不能满足城市需要,,从而造成了大面积地面沉降。目前,天津最大累计沉降量2.6m,沉降速率154上南型 该类型以上海、南通为代表,地势平坦,造上属下扬子断块;属长江中下游地震亚区,,相对比较缓和的地区,具有震级小,,属于强度弱,频率低的 度地震烈度区;,m以上,一般150～400m,沉积、;地下水埋藏浅,资源较为丰富,,25m以上的全新世河口滨海相粉细砂,31g 二承压含水层组成,上部为上L,中层含水系统由第一、 、淤泥质粉质粘土互层,厚100～130m,下部为中更新统早期滨海相含砾中细砂、粉质粘土互层,水位埋深3～5m,矿化度小于1g L,为重碳酸-钙镁型,深层含水系统为早更新世河湖相含砾中细砂及砂砾石层,埋深200～300m,为主 [9]要淡水层,矿化度小于1g L,水质重碳酸-钙钠型;该类城市的主要环境工程地质问 题有地面沉降、河口淤积、口岸胀塌多变、软土地基问题和自然环境的人为污染。 3.2 滨海山地平原型城市工程地质特征 滨海平原山地型城市总的特点是地貌上既有平原又有山地,但以平原为主,处于中国滨海城市地带中部,其工程地质环境特征具有中间过渡型特征,为一个亚型,称宁温型。 宁温型 该类城市以宁波、温州、福州等城市为代表,主要特点是地貌单元有平原,有丘陵,但以平原为主,土层较厚。以宁波为例,第四系厚50～120m,平原地区,特别是老市区,软土厚度10～20m以上,硬土层黄色粉质粘土埋深大于19m。中更新统为冲洪积层,分布零星,埋藏在平原盆地的底部,上更新统中下部为河湖相沉积,普遍分布两个含水层,晚更新世晚期至全新世堆积,以海相为主,超覆在早期地层之上。地下水有两个含水层,第一含水层由上更新统中段冲积层组成,矿化度介于1～10g L之间,水化学类型为镁钙型;第二含水层为上更新统下段冲积层组成,内有一流水体,中心矿化度0.5g L,边缘矿化度0.7～1g L,水化学类型依次为Na2CO3过渡到MgCl2型,淡水体外大面积分布咸水,矿化度为1～6g L。该类城市地壳以整体活动为主,断裂活动不发育,地震活动较弱,是我国东南沿海地震带从福建向北伸向陆地的一个分支镇海温州弱震带。该类城市主要地质灾害有地面沉降、河岸滑坡、软土地基问题等。 3.3 滨海平原山地型城市工程地质特征 滨海平原山地型城市总的特点是地貌上既有平原又有山地,在靠近山坡处,基岩埋藏浅,上有坡积物覆盖,在滨海地段,地表有1～3m的硬壳层,其下为海相淤泥,最厚达20多米,再下为较为坚硬的粘性土和基岩。可进一步分为二个亚型烟秦型、广汕型。 烟秦型 该种类型以烟台和秦皇岛为代表。地处山区向海滨过渡地带,地貌类型多变,呈现低山、丘陵、台地、平原、海滩的层次,根据成因类型,可划分为构造剥蚀低山丘陵区,剥蚀平原残丘台地区和淤积平原区。城市岩土类型有基岩、风化岩、砾石、砂类土、粘土和淤泥质粘土等类型。地下水类型有松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、岩浆岩、变质 第3期 李相然滨海城市工程地质环境类型划分及其特征研究313岩裂隙水和少量碳酸盐岩岩溶裂隙水;一般低山丘陵区为贫水或缺水区,山间盆地和冲积、海积平原区为粗颗粒松散层,主要补给来源为大气降水的渗入,该类城市位于华北地台,构造上以断裂活动为特征,活动断裂发育,地壳差异性升降运动显著。6级左右地震活动为主,市区可以遭受到的地震裂度为 度或 度强,果表明,如烟台市在5010。该类城市的主要地质灾害有海水入侵、滨岸侵蚀广汕型 该类型以广州、汕头、、潮汕平原和雷州半岛地区,,又有残丘平原,第四系厚度不大,m。,大部分地区是工程地质条、埋藏条件及物理力学性质等,可细分为三个,台地风化土工程地质类,平原沉积松软土工程,地表水系发育,各时代基岩均有含水岩层,其中碳酸盐岩含水岩层水量丰富,地下水类型大多为重碳酸钙型淡水,次为重碳酸氯型淡水;在滨海台地与平原区,台地多数由基岩构成,岩石含水性较差,滨海平原沿海岸断续分布,地势平坦,地表水系发育,河网密布,地下水化学类型为氯-重碳酸盐淡水及氯-钠型咸水。该类城市多属于南岭纬向构造带南缘,新构造运动的特征主要表现为断块的不均匀升降,且大面积的上升具有普遍性。地震活动属东南沿海型,局部地区地震活动具差异性雷州半岛上的滨海城市地震烈度为 度湛江,珠江三角洲为 度广州,潮汕平原达 度汕头、惠来、南澳,但该区在长达600多年的两个地震活动周期中,只是大释放阶段才会产生7级以上地震共5次,它们非常集中,只占全部时间的1,在其余的99的时间里,从未发生过Ms≥7级地震,因此,在未来发生7级以上大震的可能性是很小的。该类城市主要环境地质问题有河道和港口淤积,地面沉降,地面塌陷和不均匀沉降。 3.4 滨海山地型城市工程地质特征 该类城市地质环境的突出特点是基岩直接出露地表或埋藏很浅,第四系松散沉积物分布面积小,厚度薄,建筑物地基和场地以基岩为主。为两个亚类青大型和深香型。 青大型 该类城市以青岛、大连为代表,地貌单元以低山丘陵为主,山地之间有少量山间平原,滨海地带有狭窄的滨海平原。地表水系不发育,地下水总体贫乏,主要赋存在岩石裂隙中,水位埋藏深浅不一,水质水量不同,有的以泉的形式出露于地表或形成山间流水,滨海平原处松散岩类孔隙水多遭污染。该类城市地壳活动以稳定上升为主。地震活动属华北地震区,青岛市地震烈度为 度,为构造上相对稳定地带;大连市是华北地区12个重点抗震防震区之一,也是全国8个重点地震危险监视区之一。该类城市主要地质灾害有岩土体边坡失稳,水土流失,海水入侵,水质污染等。 深香型 该类城市分布在东南沿海地区,以深圳、香港、厦门、珠海、澳门等城市为代表。地貌单元以山地丘陵为主,如香港,平原只占总面积的16,近八成土地都是30～40倾斜的山坡。地下水有松散岩类孔隙水和基岩裂隙水,前者主要分布在滨海平原和冲积平原,含水层为冲积、海积和洪积层,可分为孔隙承压水和孔隙潜水;后者以块状基岩裂隙水为主,次为层状基岩裂隙水、风化带裂隙水和构造裂隙水。基岩裂隙水大部分无侵蚀性,松散岩类孔隙水以弱分解侵蚀为主,广泛分布于冲积平原下游和滨海平原一带。该类 314长 春 科 技 大 学 学 报 1998年 城市地质构造复杂,以断裂构造为主。地震活动属东南沿海地震区,地震烈度 ～ 度。该类城市主要地质灾害有水土流失崩塌、滑坡,海岸带变迁与泥沙淤积,不良地基土体问题。 在撰写本文过程中,得到胡广韬教授的精心指导,谨表真挚谢意。 参考文献 1 何椿霖主编11,19922 任美锷,曾昭璇1论中国热带的范围1地理科学1013 DonaldRCoates.Environmentalgeology,.,1981 4 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.e.lit2intofourtypesaccordingtotheirengineeringgeologicalenvironmentfeaturesi toralplaintypes,littoralmountainplaintypes,littoralplain2mountaintypesandlittoralmountaintypes,andtheirengineeringgeologicalenvironmentfeaturesarealsostudiedinthispaper. Keywords engineeringgeologicalenvironment,typesofengineeringgeologicalen2vironment,littoralcities