吉烜莹，张 杰，张生海，王有智，韩明智，原帅帅

(1.山东农业大学水利土木工程学院，山东 泰安 271000；2.山东省第三地质矿产勘查院，山东 烟台 264004)

研究区位于烟台大沽夹河流域中下游区域，北临黄海，面积1 310.00 km2。大沽夹河历来被烟台民众誉为“母亲河”，是烟台市社会经济发展的“水源命脉”，流域中下游作为烟台市主要城区分布地带，人口密集，经济发展水平高、基础建设发展快，而工程地质条件作为城市发展用地条件评价中最主要的因素之一[1]，为城市居民生存提供所必需的条件，深入分析工程地质条件及特征，将有助于城市规划和建设的合理性与经济性，本文通过资料收集、工程地质测绘、工程地质钻探、水化学调查等工作手段，综合分析了研究区岩土体工程地质条件及特征，进行了地下水腐蚀性、天然地基承载力及区域稳定性进行综合评价，为研究区基础设施建设、城市总体规划、建设规划用地布局等提供重要支撑，对研究区城市化建设发展具有重要意义[2-6]。

1 研究区地质背景

1.1 地层岩性

研究区位于华北板块(Ⅰ)胶辽隆起区(Ⅲ)胶北隆起(Ⅲa)胶北断隆(Ⅲa1)烟台凸起(Ⅲa15)地带，北部主要发育新生界第四系地层，南部及东部主要发育古元古界荆山群和粉子山群地层，西部主要发育新元古界蓬莱群及中生界白垩系地层(见图1、见表1)。区内西北及东南岩浆活动强烈，发育有中生代—新太古代的侵入岩，岩性主要花岗岩、闪长岩等。

表1 研究区地层岩性一览表

图1 研究区地质略图

1.2 构造

研究区断裂构造较为发育，走向主要为近东西向和北东向(见图1)。规模较大的区域性断裂主要有近东西向的吴阳泉断裂和北东向的肖古家断裂及桃村断裂；其中，吴阳泉及桃村断裂属于控盆断裂，前者位于臧家庄盆地北部边缘，第四纪以来具有明显的活动特征，切割了肖谷家断裂；后者位于莱阳坳陷盆地东北部，中生代活动最强烈，表现为左旋张性正断活动，最大水平错动达30 km，晚更新世以来，断裂已停止活动[7]。

2 工程地质分区及岩土体工程地质特征

2.1 工程地质分区

受地形地貌、地层岩性及构造、水文地质条件、内外动力地质作用和人类活动的影响和控制，将研究区划分为六个工程地质分区(见图2)。

图2 研究区工程地质分区图

2.1.1 坚硬块状侵入岩类工程地质区

主要分布于大柳行镇、大季家镇及莱山镇一带，岩性以花岗岩为主，面积189.16 km2。新鲜岩石坚硬、致密、块状结构，抗风化能力强，节理裂隙不甚发育，稳定性较好。受地质构造、岩石结构、矿物成分的不同以及地貌形态差异之影响，风化程度及风化带厚度各处不一，地形低缓处10～20 m，地势较高处厚度1～5 m。剥除上部覆盖层可作为各种建筑物的天然地基，强风化带地基承载力特征值fak=500～600 kPa，为较稳定的良好地基。

2.1.2 坚硬层状变质岩类工程地质区

主要分布于高疃镇～庙后镇以南一带片麻岩、古岘镇一带石英岩及黄务街道一带变粒岩、石英岩、片麻岩等出露区，面积372.43 km2，岩石坚硬、致密，具有片麻构造，节理裂隙较发育，岩石力学强度较高，剥除上部覆盖层及全风化带，可作为各种建筑物的天然地基，强风化带地基承载力特征值fak=400～500 kPa，因地形起伏，地势不平坦，挖填量较大。

2.1.3 坚硬—较坚硬变质岩夹大理岩类工程地质区

主要分布于南部山区及西北部沿海一带，岩性以大理岩为主，岩石致密、层状结构，浅部岩溶、裂隙较发育，面积330.15 km2。岩石饱和单抽抗压强度50～100 MPa，因多与片岩形成相互夹层，工程地质性质不均，总体工程地质条件一般。剥除上部覆盖层及全风化带，可作为建筑物的天然地基，强风化带地基承载力特征值fak=300～500 kPa，软弱结构面易产生边坡失稳，工程活动需作必要处理。

2.1.4 块状-似层状喷出岩类工程地质区

主要分布于高疃镇以北，岩性以安山岩、角砾岩、凝灰岩为主，面积为78.57 km2。强风化带地基承载力特征值fak=300～500 kPa，一般可作为多层建筑物地基基础。

2.1.5 松散岩类工程地质区

主要分布于山前平原地带，主要为砂性土、粘性土，总体工程地质条件较差。地基承载力特征值fak=120～260 kPa，一般可作为多层建筑物地基基础。

2.2 岩土体工程地质特征

根据李相然等[8]研究成果，区内岩土体的立体结构主要以双层结构区和四层结构区为主。研究区河流流域土体主要呈单层、双层及多层结构，单层结构主要分布于河床河谷地带，岩性以砂性土为主；双层结构主要分布于山间河谷冲洪积层及河流阶地地带，呈上层黏性土、下层砂性土，由上而下粒径逐渐变粗；多层结构主要分布于河流中下游滨海平原地带，自上而下整体呈细粒砂土、淤泥质软土、粗粒砂土、黏性土层状分布，粒径由上而下逐渐变粗。本文重点以大沽夹河河流多层结构为例进行岩土体工程地质特征介绍。

2.2.1 杂填土(Q4ml)

夹河流域东北部普遍分布，厚度1.00～2.20 m，平均厚度1.50 m，主要因人为生产生活所形成，地基承载力较差。

2.2.2 粉砂(Q4al+pl)

主要分布于幸福街道近海一带，中密，饱和，局部夹有贝壳碎屑，磨圆度较好，分选性较差，颗粒级配一般，厚度2.00～14.60 m，平均厚度5.00 m，地基承载力特征值fak=120～180 kPa。

2.2.3 粉质黏土(Q4al+pl)

流域大范围分布，为区内第一层粉质黏土，根据收集的钻孔资料，厚度1.10～15.00 m，平均厚度3.60 m，天然含水率19.10%～45.60%；天然重度17.00～20.60 KN/m3；天然孔隙比0.60～1.30；饱和度86.00%～100.00%；塑性指数11.10～16.80，液性指数0.10～1.30；粘聚力6.00～53.90 kPa，内摩擦角6.00°～19.80°；地基承载力特征值fak=130～260 kPa。

2.2.4 淤泥质粉质黏土(Q4al+pl)

主要分布于河流流域中下游一带，流塑～软塑，压缩系数大于0.80 MPa-1，具有高压缩性，容易引起建筑物的不均匀沉降，力学强度较低，厚度3.00～8.60 m，平均厚度4.60 m，地基承载力特征值fak=100～150 kPa，属不良工程土体。

2.2.5 中砂(Q4al+pl)

流域普遍分布，多位于第一层粉质黏土及淤泥质粉质黏土之下，中密～密实，稍湿～饱和，厚度为2.00～9.80 m，平均厚度4.98 m，地基承载力特征值fak=150～240 kPa。

2.2.6 粗砂(Q3-4al+pl)

主要分布于河流冲积层地带，稍密～密实，稍湿～饱和，厚度为1.60～10.50 m，平均厚度5.90 m，地基承载力特征值fak=130～300 kPa。

2.2.7 角砾(Q3-4al)

局部分布于河流冲积层地带，中密，饱和，厚度为2.00～11.80 m，平均厚度6.30 m，地基承载力特征值约fak=300～400 kPa。

2.2.8 砾砂(Q3-4al+pl)

河流流域普遍分布，稍密～密实，稍湿～饱和，厚度为1.00～24.00 m，平均厚度8.40 m，地基承载力特征值fak=230～500 kPa。

2.2.9 卵石(Q3-4al+pl)

主要分布于该流域河床冲积层地带，密实，饱和，磨圆度一般，厚度为1.00～7.10 m，平均厚度3.00 m，地基承载力特征值fak=400～500 kPa。

2.2.10 粉质黏土(Q3-4al+pl)

主要分布于近海平原地带，为区内第二层粉质黏土，厚度3.00～26.50 m，平均厚度7.50 m，天然含水率22.5%～33.60%；天然重度19.70～20.20 KN/m3；天然孔隙比0.627～0.667；饱和度94.00%～99.00%；塑性指数12.40～15.60，液性指数0.13～0.44；粘聚力32.00～46.00 kPa，内摩擦角17.20°～24.60°；地基承载力特征值fak=300～500 kPa。

2.2.11 古元古代粉子山群岗嵛组片岩(Htg)

大范围隐伏流域，风化层厚度5.00～18.00 m，强风化片岩，裂隙发育，饱和单轴抗压强度3.57～7.83 MPa，属极软岩～软岩，地基承载力特征值fak=300～400 kPa；中风化片岩，变晶结构，片状构造，饱和单轴抗压强度4.00～15.30 MPa，属极软岩～较软岩，地基承载力特征值fak=300～800 kPa。

3 特殊岩土分布及工程地质特征

3.1 软土

软土是指天然孔隙比≥1.00，且天然含水量大于液限的细粒土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭等。研究区软土主要为分布于大沽夹河中下游一带的滨海湖沼相沉积的淤泥质粉质黏土，面积67.63 km2(见图3)，厚度1.20～12.00 m，具有高压缩性(见表2)，容易引起建筑物不均匀沉降，地基承载力特征值fak=70～90 kPa，不宜进行大型、特殊工程的建设。

图3 研究区软土及砂土液化分布图 图4 研究区地下水对钢结构腐蚀性评价图

表2 淤泥质粉质黏土的主要物理力学指标一览表

3.2 砂土液化

研究区为抗震设防烈度Ⅶ度及以上地区，根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)，Ⅶ度以上地区应判定饱和砂土发生液化的可能性。

根据收集工程勘察孔资料②，研究区砂土液化土层主要分布于大沽夹河流中下游沿海冲积海积平原、河流入海口及沿河冲积平原地带，面积46.30 km2(见图3)，饱和粉土液化层埋深0.90～9.00 m，饱和粉砂液化层埋深2.00～12.00 m，饱和细砂液化层埋深0～18.00 m。

4 地下水腐蚀性评价

研究区整体环境类型较好，但因人类生活生产活动，使部分地区地下水硫酸盐、镁盐等不同程度超标，对混凝土结构产生腐蚀作用，影响工程稳定性。

4.1 地下水对混凝土结构的腐蚀性评价

研究区场地类型属半湿润区，土层特征为直接临水，强透水土层的地下水，根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)，场地环境类型为Ⅱ类。依据地下水水质分析结果，区内大部分地下水对混凝土腐蚀性整体为微腐蚀。

4.2 地下水对钢结构的腐蚀性评价

区内地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋腐性在长期侵水状态整体为微腐蚀；在干湿交替状态腐性评价结果(见图4)。腐蚀性强区主要分布在北沿海区域，面积约2.10 km2；腐蚀性中区主要分于古现街道至福莱山街道间，面积约17.87 km2；腐蚀性弱区主要分布于大沽夹河河流中下游地带，面积约238.39 km2；腐蚀性微区分布于调查区其他区域，面积约1 051.64 km2。

5 天然地基承载力分区评价

基土地基承载力在不同位置、层位有较大变化。天然地基承载力是表征工程地质条件的一个重要因素。承载力的确定主要依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)并结合当地工程建筑经验确定，利用区内50余个工程地质勘探资料，对第一或第二层基土(当第一层厚度小于3m，且第二层基土承载力高于第一层时，取第二层承载力数据)的承载力进行了归类(见表3)，并将研究区天然地基承载力划分为强、中、较低和低四个分区(见图5)。

图5 研究区天然地基承载力分区图

表3 天然地基承载力级分区特征一览表

天然地基承载力强区主要分布在西北部，持力层以花岗岩为主，天然地基承载力400～900 kPa；天然承载力中等区在研究区大面积分布，持力层主要为大理岩、灰岩、变粒岩等，天然地基承载力特征值200～450 kPa，对高层建筑可采用浅基础；天然地基承载力较低区多分布于第四系覆盖区，持力层多为粉质粘土、粉土、细砂，天然地基承载力特征值120～200 kPa，满足一般工业及民用建筑要求，对高层建筑基础可采用桩基础；天然地基承载力低区主要分布于北部海湾及东南部及近海洼地，持力层多为淤泥质粉质黏土及海陆交互相沉积的淤泥质砂、淤泥质砂砾石等，地基承载力特征值40～100 kPa，工程建设时需进行地基处理。

6 区域稳定性分析评价

根据《中国地震动参数区划图(GB18306-2001)》，并结合田德培等[9]对环渤海地区区域地壳稳定性分区与评价研究及相关规范标准，研究区少有发生3级以上地震，虽有多条NE向新近纪活动断裂通过，但弱震密度小，地震动峰值加速度0.10 g，地震区划烈度Ⅶ度，整体属于较稳定区。

7 结语

(1)地下水对处于干湿交替的钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀性中、强区主要集中在沿海地区，主要因海(咸)入侵引起Cl-含量升高所致。建议进一步开展海(咸)入侵监测，区内进行大型、特殊工程建设必须考虑地下水对建筑物混凝土结构的腐蚀作用，进一步查明建设场地工程地质条件，并对地下水腐蚀性采取相应的工程措施，确保建设工程安全。

(2)研究区软弱土层分布区进行大、中型工程建设时，应加强其处理措施研究，应尽量避开软弱土层分布区，无法避开时必须采取相关换土、压实、加筋、注浆、排水固结等方式进行地基处理。

(3)研究区基岩出露区整体工程地质条件较好，天然地基承载力较高，可直接作为天然建筑地基基础持力层或高层建筑可采用浅基础；第四系分布区，天然地基承载力可满足一般工业及民用建筑要求，对高层建筑基础可采用桩基础；特殊岩土分布区，天然地基承载力低，工程建设时需进行地基处理。

(4)研究区属区域较稳定区，但受断裂影响，边界区域基岩破碎、风化较为严重，建议在其附近进行工程建设时，尽量避免跨越断层面，若建筑地基坐落断裂上，建议按照相关规定采取相应措施。