楊育文,敖晨霞,熊增強(qiáng)(武漢市測(cè)繪研究院,湖北武漢 430022)

武漢地質(zhì)條件與城市地質(zhì)問(wèn)題概述

楊育文?,敖晨霞,熊增強(qiáng)
(武漢市測(cè)繪研究院,湖北武漢 430022)

摘 要:城市地質(zhì)數(shù)據(jù)是城市建設(shè)和發(fā)展的基礎(chǔ),是建設(shè)文明城市的需要。依據(jù)大量第一手?jǐn)?shù)據(jù),本文介紹了武漢地質(zhì)條件的特點(diǎn),綜合分析了潛在的城市地質(zhì)問(wèn)題,為城市規(guī)劃、建設(shè)、管理提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞:武漢;地質(zhì);環(huán)境地質(zhì)

1 前 言

武漢三鎮(zhèn)是一個(gè)山水城市,地處華中腹地,位于長(zhǎng)江與漢江交匯處,在江漢平原以東,南北扼京廣線之咽喉,東西鎖長(zhǎng)江之要塞,素有“九省通衢”之稱。從土地資源承載力來(lái)看,武漢市國(guó)土面積僅次于北京、天津,是香港的8倍。據(jù)2011年湖北省第六次人口普查,武漢市常住人口近千萬(wàn),是華中地區(qū)特大中心城市,目前正處于大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時(shí)期。據(jù)統(tǒng)計(jì), 2013年武漢建設(shè)工地?cái)?shù)量達(dá)11 012個(gè),部分區(qū)域每平方千米高達(dá)兩個(gè)[1]。位于中心城區(qū)的武漢綠地中心基坑開(kāi)挖深度35 m,土方開(kāi)挖總量約100萬(wàn)m3。目前武漢已運(yùn)營(yíng)的地鐵線路長(zhǎng)78．4 km,未來(lái)6年將建10條地鐵,總長(zhǎng)度達(dá)170 km[2]。2014年12月武漢國(guó)土面積為8 569．15 km2,比原公布的面積增加74．74 km2[3]。城市規(guī)劃選址以及地鐵隧道大范圍的掘進(jìn)等基礎(chǔ)建設(shè),要求建設(shè)者對(duì)武漢市的地質(zhì)條件有全面的掌握和準(zhǔn)確的評(píng)估,城市擴(kuò)建和建設(shè)選址必須選擇地質(zhì)條件較好地段,避開(kāi)巖溶暗河強(qiáng)發(fā)育等不利地段。另外,據(jù)2013年武漢市環(huán)境統(tǒng)計(jì)公報(bào),武漢工業(yè)廢氣排放總量5 632．42億m3,廢水排放量8．54億噸,一般工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量1 381．55萬(wàn)噸。在高層建筑拔地而起、城市街道變得越來(lái)越干凈整潔的同時(shí),城市環(huán)境被污染了,一些有害物會(huì)隨著雨水慢慢地滲入到地下,污染水源和土壤[4]。地質(zhì)環(huán)境對(duì)有害廢棄物有一定的容納能力,但不能超過(guò)其容量。遺憾的是,目前武漢市在這一方面的工作開(kāi)展得不多,這顯然不能適應(yīng)目前武漢市城市建設(shè)和發(fā)展的需要。

本文從工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)多個(gè)角度,特別針對(duì)表層土壤污染,綜合分析武漢市地質(zhì)條件,并根據(jù)地質(zhì)條件的特點(diǎn),分析潛在的城市地質(zhì)問(wèn)題,為城市規(guī)劃和建設(shè)提供依據(jù)。

2 地質(zhì)條件特點(diǎn)

古人講究天人合一,在修建房屋之前要“相土嘗水”,選擇“風(fēng)水”較好的地段。隨著西方的科學(xué)技術(shù)的進(jìn)入,形成了城市規(guī)劃學(xué)和地質(zhì)學(xué)。傳統(tǒng)上,地質(zhì)包括工程地質(zhì),即查明工程場(chǎng)址的地質(zhì)條件、提供地下設(shè)施設(shè)計(jì)參數(shù)和工程措施等以及研究地下水的分布和形成規(guī)律、地下水資源及其合理利用、地下水對(duì)地下工程建設(shè)不利影響及其防治的水文地質(zhì)。另外,還包括了地層學(xué)、巖石學(xué)、第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)、構(gòu)造學(xué)、地貌學(xué)等等學(xué)科。事實(shí)上,地球巖土圈、水圈、大氣圈和生態(tài)圈,它們的相互作用和人類活動(dòng)對(duì)它們的影響,都與城市規(guī)劃、建設(shè)、管理密切相關(guān),直接影響著城市生活,都屬于城市地質(zhì)的研究范疇,這比傳統(tǒng)意義上地質(zhì)的概念要大很多。工程地質(zhì)、水文地質(zhì)研究方法成熟,積累了豐富的信息和大量的數(shù)據(jù),而環(huán)境地質(zhì)正逐步受到重視。

武漢商業(yè)區(qū)大多集中在長(zhǎng)江、漢江兩岸,與三個(gè)級(jí)階地密切相關(guān)。下面針對(duì)武漢市三個(gè)階地,簡(jiǎn)要介紹武漢工程地質(zhì)、水文地質(zhì)的特點(diǎn),并以表層土壤污染為例,介紹土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法和初步評(píng)價(jià)成果。

2．1工程地質(zhì)特點(diǎn)

武漢地處江漢平原東部,地勢(shì)為東高西低,南高北低,中間被長(zhǎng)江、漢江呈Y字形切割成三塊,謂之武漢三填,地貌形態(tài)主要有以下三種類型(如圖1所示)[5]:

(1)剝蝕丘陵區(qū):主要分布在武昌、漢陽(yáng)地區(qū),丘陵呈線狀或殘丘狀分布,如武昌的磨山、珞珈山、漢陽(yáng)的扁擔(dān)山等,丘頂高為80 m～150 m,其地層為志留系與泥盆系的砂頁(yè)巖。

圖1　武漢市地貌分區(qū)圖

(2)剝蝕堆積垅崗區(qū):主要分布在武昌、漢陽(yáng)的平原湖區(qū)與殘丘之間,地形波狀起伏,垅崗與坳溝相間分布,高程為28 m～35 m(相當(dāng)于三級(jí)階地),其地層主要為中、上更新統(tǒng)老黏性土。

(3)堆積平原區(qū):分布于整個(gè)漢口市區(qū)及武昌、漢陽(yáng)沿江一帶,主要為由長(zhǎng)江、漢江沖洪積物構(gòu)成的一、二級(jí)階地。其中以一級(jí)階地為主,廣泛分布于長(zhǎng)江、漢江兩岸地區(qū),地面標(biāo)高19 m～21 m。地層由全新統(tǒng)黏性土、砂性土及砂卵石層構(gòu)成。區(qū)內(nèi)有眾多湖泊、堰塘、殘存的沼澤地及暗溝、暗浜等。二級(jí)階地,僅見(jiàn)于青山鎮(zhèn)及東西湖一帶,地面標(biāo)高為22 m～24 m,地層由上更新統(tǒng)的黏性土與砂性土組成。

漢口至武昌剖面如圖2所示[6]。

圖2　典型地質(zhì)剖面[6]

從地質(zhì)構(gòu)造上來(lái)看,武漢坐落于淮陽(yáng)山字型前弧西翼與新華夏構(gòu)造體系的復(fù)合部位,表現(xiàn)為一系列北西、北西西、北東和近東西的正斷層、逆斷層及逆掩斷層,新斷層僅存在于中更新世地層中。巖性以碎屑沉積巖為主。燕山運(yùn)動(dòng)破壞了巖體的完整性,地應(yīng)力不易大量集中與突然釋放,相對(duì)鄰區(qū)而言,武漢是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定地區(qū)[7]。

與工程建設(shè)密切相關(guān)的三個(gè)階地具有如下地質(zhì)特征:

一級(jí)階地地層屬第四紀(jì)全新統(tǒng)(Q4),為近1萬(wàn)年～1．2萬(wàn)年沖積沉積層,其地層組合呈典型的二元結(jié)構(gòu)特征,即上部為以黏性土為主的一套地層,下部為砂土、礫石、卵石組成的下粗上細(xì)的一套地層,其基底多為基巖,有時(shí)為全新統(tǒng)以前的老土層。近地表部分常分布有湖沼相軟土層或粉土層。上部黏性土與下部砂層之間,通常都存在厚度不等的黏性土與粉砂互層(過(guò)渡層),與下層砂均為連續(xù)含水層[6]。如圖3所示,是位于一級(jí)階地漢口后湖一鉆孔柱狀圖。

圖3　一級(jí)階地典型巖土層分布

分布在長(zhǎng)江、漢江一級(jí)階地的外側(cè),是沖積平原早期形成的組成部分,地層時(shí)代屬第四系晚更新統(tǒng)(Q3),距今2萬(wàn)年～13萬(wàn)年之間。與一級(jí)階地地層截然不連續(xù),呈陡坎式接觸[6]。二級(jí)階地地層也具有典型的二元結(jié)構(gòu)組合特征,即上部為黏性土,下部為砂、卵礫石層,其基底有的為基巖,有的為中更新統(tǒng)Q2老土層。由于古氣候等原因,二級(jí)階地的上部黏性土普遍具有黃土狀土特征(大孔隙、直立性及鈣質(zhì)結(jié)核),其下的砂、卵礫石層一般厚度不大,密實(shí)度較高。位于二級(jí)階地上的漢口東西湖常青花園一鉆孔柱狀圖如圖4所示。

圖4　二級(jí)階地典型巖土層分布

分布在一、二級(jí)階地之外,是江河沖積平原更古老的組成部分,地層時(shí)代屬第四系中更新統(tǒng)Q2,與二級(jí)階地或一級(jí)階地地層截然不連續(xù),呈陡坎式接觸[6]。三級(jí)階地多被長(zhǎng)期剝蝕成隆崗或波狀平原。三級(jí)階地的地層組合,除早—中更新統(tǒng)Q1至Q2的老古河道具二元結(jié)構(gòu)外,一般多以老黏性土為主,二元結(jié)構(gòu)不明顯,只在底部有碎石夾黏性土層。三級(jí)階地上武昌水果湖一古河道鉆孔柱狀圖如圖5所示。

圖5　三級(jí)階地古河道地段典型巖土層分布

2．2水文地質(zhì)

武漢屬于我國(guó)亞熱帶東南季風(fēng)氣候區(qū),具有夏季炎熱、冬季寒冷、降水充沛等主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)[5],年平均氣溫15．9℃。多年平均降水量1 261．2 mm,降水多集中在6月～8月,占全年的41%。武漢地區(qū)的長(zhǎng)江最高洪水位為29．73 m(吳淞高程系統(tǒng)),最低枯水位8．87 m,水位升降幅度達(dá)20．86 m[5]。

按埋藏條件和含水層性質(zhì),武漢市地下水一般分成上層滯水、潛水、承壓水三類,潛水和承壓水包含著按含水介質(zhì)特性劃分的孔隙水、裂隙水和巖溶水三種,如表1所示。

由于武漢市三個(gè)階地地層時(shí)代和地層組合類型不同,其中地下水的埋藏類型、含水性及水量和水力性質(zhì)有很大差別。

一級(jí)階地的水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜,常有多層地下水埋藏。淺部有上層滯水(分布于人工填土、淤泥和淤泥質(zhì)土中)或潛水(分布于臨江一帶或支流故道中)。下部砂層及礫卵石層中有承壓水埋藏,由于該含水層緊鄰長(zhǎng)江或漢江,含水層中水與江水有直接的水力聯(lián)系,因而具有較高的承壓水頭,且承壓水滲流方向有垂直向上滲流的特點(diǎn),是造成深基坑坑底突涌的根本原因[6]。

地下水分類與地下水特點(diǎn)[6]表1

二級(jí)階地的水文地質(zhì)條件較一級(jí)階地簡(jiǎn)單,地下水埋藏類型多為潛水,賦存于粉土質(zhì)土中,但水位較深。局部存在砂、卵礫石層層間水時(shí),具有承壓性,但因密實(shí)度高和粘粒含量多,故含水透水性均小于一級(jí)階地,尤其因其與河床無(wú)直接水力聯(lián)系時(shí),因而承壓水頭不會(huì)太高[6]。

三級(jí)階地的水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單,老黏性土屬不透水非含水層,底部碎石夾黏土中相對(duì)富水。由于這類砂、卵石層屬極密實(shí)土且砂中含粘粒很多,卵石呈半膠結(jié)狀態(tài),屬弱透水層[6]。

2．3環(huán)境地質(zhì)與地質(zhì)環(huán)境

環(huán)境地質(zhì)學(xué),是研究人類活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境相互作用、相互影響的學(xué)科,是以地質(zhì)環(huán)境作為研究對(duì)象的科學(xué)。到20世紀(jì)70年代中期,該學(xué)科才逐步發(fā)展成為一門(mén)較系統(tǒng)的學(xué)科。地球巖土圈、水圈、大氣圈完成著生態(tài)環(huán)境功能,是生物、地球化學(xué)循環(huán)的儲(chǔ)存庫(kù),是人類賴以生存的資源,地球上的一切生物都依存于這一地質(zhì)環(huán)境。城市原生地質(zhì)環(huán)境,是地理位置制約下的各個(gè)要素相互影響、相互制約、共同作用并呈有機(jī)統(tǒng)一的產(chǎn)物。城市工程活動(dòng)和大量有害廢物的排放,不斷地影響和改造著地質(zhì)環(huán)境,使生物圈、巖土圈、水圈原有的物質(zhì)流和能量流發(fā)生著改變,甚至引發(fā)新的地質(zhì)作用。不同地理位置、不同類型、不同功能的城市,其地質(zhì)作用的重點(diǎn)和強(qiáng)度存在著很大的差異。同一座城市,不同城市功能區(qū)的地質(zhì)作用的差異也很明顯。如基礎(chǔ)建設(shè)工業(yè)區(qū)的地基穩(wěn)定、深基坑開(kāi)挖對(duì)周邊環(huán)境的影響、水土污染等問(wèn)題表現(xiàn)得較突出,而住宅區(qū)則主要是生活垃圾對(duì)土壤和水體的污染。

地質(zhì)環(huán)境容量,是地質(zhì)環(huán)境可能承受人類活動(dòng)的影響與改變的最大合理潛能或閾限值、臨界值,與特定的地質(zhì)環(huán)境、環(huán)境目標(biāo)等多個(gè)因素有關(guān)?？諝馕廴救萘康拇笮?取決于城市地理位置制約下的自然環(huán)境背景,如位于向風(fēng)海岸、山地迎風(fēng)坡的城市,大氣易于交流和擴(kuò)散,其環(huán)境容量必然大于位處內(nèi)陸、峽谷的城市。地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣、容量的大小及其變化,直接影響著城市發(fā)展。良好的地質(zhì)環(huán)境為城市的發(fā)展與繁榮提供了必需的物質(zhì)基礎(chǔ),而惡劣的地質(zhì)環(huán)境則將制約城市的發(fā)展。

下面以土壤污染為例,分析武漢市地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。

各種污染物質(zhì)進(jìn)入土壤,引起土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化,使土壤質(zhì)量下降,危害人體健康。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,施用化肥和農(nóng)藥、用被污染的水源污灌溉是污染土壤的主要途徑。垃圾、廢渣、污水都以土壤作為處理場(chǎng)所,大氣中的SO2、重金屬,可以經(jīng)“干降”和“濕降”而進(jìn)入土壤,使土壤“酸化”,造成重金屬污染。位于染料廠、農(nóng)藥廠廠址下面的土壤也易于被污染。赫山地塊位于武漢市漢陽(yáng)區(qū),緊鄰漢江,原屬于武漢農(nóng)藥廠。2006年3月,該地塊在被收儲(chǔ)時(shí)未作環(huán)評(píng)和勘測(cè),隨后被一家房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商。但隨后這家開(kāi)發(fā)商在進(jìn)行施工時(shí),卻遭遇工人中毒事件。主要污染物是有機(jī)磷、有機(jī)氯農(nóng)藥,即滴滴涕和六六六,平均污染深度在1．8 m左右,局部最深達(dá)9 m,赫山地塊70%以上的區(qū)域都受到了污染,污染總土方量達(dá)到29．68 萬(wàn)m3。修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)3年(如圖6所示),從2011年5月開(kāi)始修復(fù)到2014年10月通過(guò)驗(yàn)收[8]。

圖6　正在進(jìn)行土壤修復(fù)的赫山毒地

土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)常用污染指數(shù)法,國(guó)家行業(yè)規(guī)范中有規(guī)定[9]。土壤單項(xiàng)污染指數(shù)P=土壤污染物實(shí)測(cè)值/土壤污染物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。2010年武漢城區(qū)土壤重金屬污染統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出,武漢城區(qū)土壤中Hg、As、Cd、Pb 和Cu含量均超過(guò)湖北省土壤背景值,其中重金屬Hg積累最明顯,其含量為背景值的2．88倍;其次為Pb、Cd、Cu和As,分別超過(guò)相應(yīng)背景值的83．2%,76．6%, 43．5%和14．6%。變異系數(shù)最大的重金屬元素是Hg,表明Hg的分布最不均勻,受人為活動(dòng)的干擾作用比其他5種重金屬?gòu)?qiáng)烈得多[10]。

武漢城區(qū)土壤重金屬含量(mg/ kg)[10]表2

在實(shí)際情況中,常出現(xiàn)多種污染物同時(shí)污染某一區(qū)域土壤的現(xiàn)象,而單因子污染指數(shù)只能反映單個(gè)重金屬污染物的污染程度,不能全面、綜合地反映多種污染物的整體污染水平,而內(nèi)梅羅指數(shù)法是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外進(jìn)行綜合污染指數(shù)計(jì)算最常用的方法之一,它兼顧了單因子污染指數(shù)的平均值和最高值,能較全面地反映環(huán)境質(zhì)量,而且可以突出污染較重的污染物作用,其計(jì)算公式為[9]:

式中ˉP、Pmax分別是平均單項(xiàng)污染指數(shù)和最大單項(xiàng)污染指數(shù)。按內(nèi)梅羅污染指數(shù)劃定的土壤污染評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表3所示[9]。

土壤內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 表3

根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,采用內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),得到2014年武漢市表層土壤環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)分級(jí),如圖7所示[11]。圖7表明,武漢地表土壤污染嚴(yán)重區(qū)域以點(diǎn)狀分布。

圖7　武漢主城區(qū)地表土壤污染指數(shù)分區(qū)圖[11]

3 城市地質(zhì)問(wèn)題

任何一座城市,必須擁有健全的生命支撐系統(tǒng)和安全保障系統(tǒng)。城市地質(zhì)信息和數(shù)據(jù),既是城市規(guī)劃、建設(shè)和管理的依據(jù)之一,也是城市安全的保障之一。武漢曾發(fā)生過(guò)多起巖溶地面塌陷、地下水誘發(fā)的基坑滑塌等事故。充分利用這些數(shù)據(jù),可避免或減輕有可能給城市居民帶來(lái)威脅的地質(zhì)問(wèn)題。武漢地質(zhì)條件決定了城市地質(zhì)問(wèn)題,主要表現(xiàn)在斷裂、巖溶暗河、滑坡、水土污染、軟土及放射性特殊巖土、防洪這些方面,下面分別作詳細(xì)的分析。

(1)巖溶地面塌陷和古河道

武漢市屬鄂東南巖溶地面塌陷易發(fā)區(qū),近幾十年發(fā)生過(guò)多起巖溶地面塌陷災(zāi)害,大部分集中在沿長(zhǎng)江一帶[12]。巖溶地面塌陷不僅與下伏碳酸巖巖溶發(fā)育程度有關(guān),還與上覆松散覆蓋層的工程性質(zhì)及巖溶裂隙水、孔隙承壓水、地表水三者循環(huán)有關(guān),循環(huán)的結(jié)果導(dǎo)致上部土體的潛蝕、吸蝕破壞,發(fā)展到一定程度就會(huì)導(dǎo)致地面塌陷。地下工程施工過(guò)程中,不可避免地要進(jìn)行地下水的降水、排水活動(dòng),無(wú)疑也是地面塌陷的誘因。武漢三鎮(zhèn)局部存在古河道,埋藏較深,部分處于強(qiáng)發(fā)育狀態(tài)。城市基礎(chǔ)設(shè)施選址,必須避開(kāi)強(qiáng)發(fā)育的巖溶和古河道地段。

(2)邊坡滑坡崩塌

雨水、采礦等會(huì)引起山體或防洪堤壩滑塌。據(jù)報(bào)道,2010年7月中旬,武漢市江夏紙坊街青龍山連續(xù)發(fā)生山體滑坡,滑坡土體不僅將坡上的樹(shù)木“洗涮”成赤裸的黃土,沖下山腳的山石還將水泥路面砸裂。另外,采礦也誘發(fā)過(guò)多起巖坡滑塌。城市擴(kuò)建選址,必須避開(kāi)不穩(wěn)定滑坡、崩塌區(qū)。

(3)特殊土

武漢局部存在軟土、老黏土、填土、放射性巖土等特殊土,對(duì)工程建設(shè)不利,如軟土易引起建筑物不均勻沉降、基坑滑塌、樁基承載力低等一系列巖土工程問(wèn)題。以軟土和膨脹土為例分述如下。

軟土。武漢地區(qū)一級(jí)階地廣泛分布淤泥質(zhì)土、淤泥等軟土,厚度1．5 m～18．5 m,局部厚達(dá)35．0 m左右,二、三級(jí)階地坳溝區(qū)分布有厚度1．0 m～15．0 m的軟土。軟土具有低強(qiáng)度、高壓縮性、流變性、觸變性等特點(diǎn),在地下工程建設(shè)過(guò)程中易引發(fā)基坑失穩(wěn)、基樁偏位過(guò)大、斷樁、縮徑等樁等工程事故。如1995年年底,漢口三眼橋18層樓,軟土導(dǎo)致240根樁偏位300 mm以上,個(gè)別達(dá)1 700 mm,使樁基整體失穩(wěn),不得不爆破拆除。另外,以軟土作為持力層的多層建筑、道路等,若地基處理不當(dāng),造成建筑物沉降長(zhǎng)期不穩(wěn)定,甚至導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)破壞等。如一長(zhǎng)江公路大橋漢陽(yáng)連接線近4 km的路面,由于軟土處理不當(dāng),公路建成僅一年多,路基即發(fā)生不均勻沉降,導(dǎo)致路面起伏不平、出現(xiàn)大量裂縫,先后三次治理,每次耗資上千萬(wàn)元,效果并不明顯,不得不全部改為高架橋。深厚軟土上的建筑物,由于軟土的排水固結(jié)等原因,使房屋產(chǎn)生不均勻沉降,甚至出現(xiàn)裂紋。

脹縮性黏土。位于武昌和漢陽(yáng)的第三階地廣泛分布著第四系上、中更新統(tǒng)(局部地區(qū)分布下更新統(tǒng))Q3老黏性土,具有明顯的脹縮性。除個(gè)別地區(qū)老黏土的脹縮變形總量大于15 mm外,絕大部分地區(qū)小于15 mm。對(duì)以老黏土為持力層且荷載輕、排水條件差、淺埋基礎(chǔ)的建(構(gòu))筑物,易因老黏土脹縮變形造成變形或開(kāi)裂。另外,老黏土地區(qū)基坑,如地下水處理不當(dāng),易造成基坑邊坡失穩(wěn)。老黏土有遇水軟化的特點(diǎn),可導(dǎo)致人工挖孔樁承載力降低,也有造成鉆孔樁縮徑的質(zhì)量問(wèn)題。

(4)地下水

武漢市曾經(jīng)發(fā)生幾十起基坑管涌、突涌事故,損失慘重。武漢主城區(qū)第四系全新統(tǒng)孔隙承壓水水頭較高(高程為15 m～20 m),地下水與長(zhǎng)江和漢江水相通,易引發(fā)工程事故。一級(jí)階地上的基坑工程,視其開(kāi)挖深度大小,將會(huì)遭遇上層滯水、潛水、承壓水的困擾。淺基坑一般只涉及上層滯水或潛水,深基坑及超深基坑則往往遇到承壓水。上層滯水和潛水因埋藏淺、透水性弱且與深層很少聯(lián)系,故一般只需側(cè)(豎)向隔滲或簡(jiǎn)單降水即可通過(guò)。深層承壓水則需復(fù)雜、細(xì)致的地下水控制方法,如較深或超深的側(cè)(豎)向帷幕和坑內(nèi)或坑內(nèi)外深井降水,且各種降水方法均要考慮對(duì)周邊環(huán)境的影響[6]。

(5)土壤污染和水體污染

武漢作為全國(guó)老工業(yè)基地之一,隨著城市化進(jìn)程的加快,大量的工業(yè)企業(yè)遷出主城區(qū),但外遷之后留下的毒地問(wèn)題卻頻頻出現(xiàn)。例如[8],武漢漢陽(yáng)區(qū)赫山地塊原屬于武漢市農(nóng)藥廠,70%以上的區(qū)域都受到了污染,污染總土方量達(dá)到29．68萬(wàn)m3。。

武漢淡水資源豐富,總水域面積達(dá)2 217．6 km2,占全市土地面積的26．1%。水域面積占全市國(guó)土面積的1/4,居全國(guó)大城市之首。武漢人均淡水資源量也高居全國(guó)各大城市之首,為北京的71倍、上海的19倍、廣州的5倍。豐富的水資源是城市發(fā)展的最大優(yōu)勢(shì)。但是,由于部分污水滲漏或未經(jīng)處理直接排放等多方面的原因,不少湖泊不同程度地被污染,時(shí)有湖中魚(yú)類因缺氧大量死亡的報(bào)道,也較少看見(jiàn)成群的候鳥(niǎo)在湖中棲息的場(chǎng)景。局部地段的地下水也受到了不同程度的污染。

(6)防洪是武漢城市地質(zhì)的特色之一

武漢地處長(zhǎng)江和漢江交匯處,堤防總長(zhǎng)808 km,其中長(zhǎng)江、漢江干堤420 km。中心城區(qū)和遠(yuǎn)城區(qū)堤防標(biāo)準(zhǔn)分別31．73 m、31．23 m,分別比1954年洪水位(29．73 m)高2 m和1．5 m。當(dāng)夏秋季長(zhǎng)江水位上漲超過(guò)警戒水位,就進(jìn)入城市防洪期。據(jù)1998年統(tǒng)計(jì),武漢市轄區(qū)堤防段險(xiǎn)情達(dá)4 000多起,其中具重大影響的有鼓水8處,管涌75處,堤基沉陷5處,堤面開(kāi)裂15處。潰口則是洪水對(duì)堤防造成的最終災(zāi)害,共發(fā)生重大潰口16次。一般情況下,城市規(guī)劃選址必須避開(kāi)場(chǎng)地標(biāo)高低于設(shè)防洪水位標(biāo)高大于或等于1．5 m的地段。

(7)暴雨引起的城區(qū)漬水

武漢屬于亞熱帶大陸性季風(fēng)氣候,雨量充沛,夏季易發(fā)生強(qiáng)降雨,引起城市內(nèi)澇。2011年6月9日～24 日,5場(chǎng)降雨相繼降臨武漢,主要城區(qū)平均降雨量達(dá)到417．7 mm。特別是6月18日的特大暴雨,降水量達(dá)192 mm,造成盤(pán)龍城、漢陽(yáng)王家灣、金家墩至漢口火車(chē)站、武勝路至航空路、漢街、青年路、徐東居然之家附近、王家灣、汪家墩、臺(tái)北路、三角路涵洞、新華路、頭道街中學(xué)、東西湖十三支溝、淮海路常碼頭到青年路方向等多區(qū)域漬水嚴(yán)重,中心城區(qū)交通體系幾乎癱瘓。

4 結(jié) 論

武漢城市地質(zhì)具有鮮明的特點(diǎn):

(1)夏季炎熱、冬季寒冷、降水充沛是武漢的主要?dú)夂蛱攸c(diǎn);

(2)武漢地形地貌包含有剝蝕丘陵區(qū)、剝蝕堆積垅崗區(qū)和堆積平原區(qū)三種類型;

(3)從地質(zhì)構(gòu)造上來(lái)看,武漢是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定地區(qū);

(4)市區(qū)巖層以碎屑沉積巖為主,碳酸巖巖溶大部分集中在沿長(zhǎng)江一帶;

(5)第四紀(jì)沉積層復(fù)雜多變;

(6)地下水種類較多,承壓水受長(zhǎng)江漢江水位影響,升降幅度大。武漢目前地表土壤污染嚴(yán)重區(qū)域以點(diǎn)狀分布,大多來(lái)源于生活垃圾和工業(yè)生產(chǎn)。

武漢地質(zhì)條件決定了潛在的城市地質(zhì)問(wèn)題,主要表現(xiàn)在斷裂、巖溶暗河、滑坡、水土污染、軟土和放射性土等特殊巖土、洪水這些方面,它們影響到城市規(guī)劃、建設(shè)及管理,也威脅著城市的安全。

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Wuhan Geology and Urban Geological Problems

Yang Yuwen,Ao Chenxia,Xiong Zengqiang
(Wuhan Geomatic Institute,Wuhan 430022,China)

Abstract:Urban geology is the basis of urban construction and development and is also to meet the requirement of construction of civilized city．According to a large number of first-hand data,this paper introduces the characteristics of wuhan geology and puts forward to some of potential geological problems for the reference to urban planning,construction and management．

Key words:Wuhan;geology;environmental geology

文章編號(hào):1672-8262(2015)06-147-07中圖分類號(hào):P642．5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

收稿日期:?2015—05—21

作者簡(jiǎn)介:楊育文(1963—),男,博士,正高職高級(jí)工程師,從事城市地質(zhì)、深基坑、樁基工程理論研究以及城市地質(zhì)、巖土工程信息技術(shù)開(kāi)發(fā)工作。