郭炳躍，王 毅，戴俊成，周海濤，郭東峰，張 斌，蘇晶文

(1.江蘇省地質(zhì)勘查技術院，江蘇 南京 210049；2.中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心，江蘇 南京 210016)

0 引 言

工程地質(zhì)分區(qū)根據(jù)工程地質(zhì)條件相似原則對研究區(qū)進行區(qū)域劃分，客觀反映了各區(qū)工程地質(zhì)條件和巖土體工程地質(zhì)特征(方鴻琪等，2002；孫毅力，2015)。工程地質(zhì)分區(qū)是對一個地區(qū)工程地質(zhì)條件的高度總結，是工程地質(zhì)編圖的工作基礎，也是工程地質(zhì)調(diào)查工作服務城市建設規(guī)劃或重大工程選址的重要支撐。

沿江丘陵平原地貌是長江中下游地區(qū)廣泛分布的一種地貌類型，區(qū)內(nèi)城市在地貌形態(tài)、地質(zhì)背景等方面存在很多相似性。近年來，在該類地區(qū)開展了大量的1∶5萬水工環(huán)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和城市地質(zhì)調(diào)查工作(嚴學新等，2006；江蘇省地質(zhì)勘查技術院，2018；李長安等，2019)。以安慶地區(qū)為例，開展具有沿江丘陵平原地貌、地質(zhì)特征的工程地質(zhì)分區(qū)研究，旨在為同類區(qū)域水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查、城市地質(zhì)調(diào)查研究提供借鑒。

1 研究區(qū)概況

1.1 地形地貌

研究區(qū)地處安徽西南部，包括安慶市、東至縣等地區(qū)(圖1)，面積約880 km2，主要有沖湖積平原、波狀-淺丘狀平原、丘陵及山地等幾種地貌類型(圖2、圖3)(程言新等，1996)。① 沖湖積平原地貌沿長江兩側(cè)呈狹條狀分布，寬10～15 km，包括沖積平原、破崗湖湖積平原和升金湖湖積平原，海拔8～15 m，地勢平坦，湖沼、洼蕩星羅棋布。② 波狀-淺丘狀平原分布于丘陵山地與沖湖積平原貌交會地帶，海拔20～50 m，高差10～30 m，主要由崗地及崗地間沖溝組成。③ 丘陵地貌海拔50～400 m，高差30～200 m，地表多為林地覆蓋。④ 山地地貌海拔400～700 m，主要分布在安慶西北側(cè)大龍山及研究區(qū)東側(cè)南唐田鎮(zhèn)一帶，高差>200 m，植被發(fā)育。

圖1 研究區(qū)地理位置Fig.1 Geographical location of the study area

圖2 研究區(qū)典型地貌照片F(xiàn)ig.2 Photographs of typical geomorphology of the study area(a)alluvial plain;(b)undulate-shallow mound plain; (c)hilly area;(d)mountainous area

圖3 研究區(qū)地貌分區(qū)1-城鎮(zhèn)；2-鄉(xiāng)村；3-道路；4-地貌分布界線；5-水系；6-沖湖積平原；7-波狀-淺丘平原；8-丘陵；9-山地Fig. 3 Geomorphic zoning of the study area

1.2 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于揚子地層區(qū)，前第四系發(fā)育較齊全，自下而上發(fā)育了志留系高家邊組、墳頭組、茅山組濱海相砂頁巖沉積；泥盆系五通組河流-三角洲相碎屑巖沉積；石炭系黃龍組、船山組，二疊系棲霞組海相碳酸鹽巖沉積；二疊系孤峰組、龍?zhí)督M、大隆組海陸過渡相砂頁巖沉積；三疊系殷坑組、和龍山組、南陵湖組、周沖村組海相碳酸鹽巖沉積；三疊系黃馬青組、范家塘組，白堊系赤山組，古近系望虎墩組，新近系安慶組陸相碎屑巖沉積。

區(qū)內(nèi)第四系主要分布于沖湖積平原與波狀-淺丘狀平原地區(qū)，自下而上分別形成了2套地層系統(tǒng)(于振江等，2008；郭炳躍等，2020)，厚0～70 m。① 沖湖積平原以河流相沉積為主，自下而上分別為下—中更新統(tǒng)青弋江組、中—上更新統(tǒng)大橋鎮(zhèn)組和全新統(tǒng)蕪湖組，巖性為含礫粗砂、中砂、粉細砂、黏土等，形成多個由粗到細沉積韻律旋回。② 波狀-淺丘狀平原第四系含殘坡積、風積等多種成因，自下而上分別為下—中更新統(tǒng)戚家嘰組、中—上更新統(tǒng)下蜀組和全新統(tǒng)近現(xiàn)代堆積物，巖性以含礫黏土、網(wǎng)紋紅土、棕黃色粉質(zhì)黏土為主，巖性結構緊密。

1.3 水文地質(zhì)條件

根據(jù)賦存條件和含水介質(zhì)，區(qū)內(nèi)地下水可分為碳酸鹽巖巖溶裂隙水、碎屑巖裂隙水、紅層碎屑巖孔隙-裂隙水、松散巖類孔隙水等幾種類型。山地、丘陵地區(qū)主要為碳酸鹽巖巖溶裂隙水和碎屑巖裂隙水；波狀-淺丘狀平原區(qū)主要為下蜀組棕黃色粉質(zhì)黏土和戚家磯組棕紅色網(wǎng)紋紅土、泥礫，富水性貧乏，地下水類型主要為紅層碎屑巖承壓水和安慶組松散巖類孔隙水，其裂隙多為泥質(zhì)充填，富水性皆較貧乏，局部中等；沖湖積平原區(qū)地下水類型主要為松散巖類孔隙水，水位埋深3～5 m，主要含水層組為第四系中下部的砂礫石層，富水性中等—豐富。

1.4 巖土體特征

區(qū)內(nèi)巖體分布于山地及丘陵地區(qū)，主要包括碳酸鹽巖巖組、碎屑巖巖組、紅層碎屑巖(白堊系及古近系)巖組3種類型。根據(jù)巖性、巖體結構、強度等組合特征可進一步劃分為5種巖性綜合體：堅硬—較堅硬薄—中厚層狀砂巖-礫巖巖性綜合體，較堅硬—較軟薄層—中厚層狀紅色粉砂巖-泥巖巖性綜合體，較堅硬—較軟中薄層狀泥頁巖夾砂巖巖性綜合體，較軟—軟弱薄層狀頁巖巖性綜合體，堅硬—較堅硬厚層狀灰?guī)r-白云巖巖性綜合體。

區(qū)內(nèi)土體包括黏性土、砂土、粉土等幾種類型，在沖湖積平原與波狀-淺丘狀平原分布各有特征。沖湖積平原區(qū)工程地質(zhì)層根據(jù)成因、時代、土體性質(zhì)、狀態(tài)等指標，可分為1、2a、3a和5這4個工程地質(zhì)層以及2a-1、2a-2等16個工程工程地質(zhì)亞層(表1)。波狀-淺丘狀平原地貌區(qū)工程地質(zhì)層包括3b、4b層2個工程地質(zhì)層和3b-1、3b-2等4個工程地質(zhì)亞層(表2)(江蘇省地質(zhì)勘查技術院，2018)。

表1 沖湖積平原區(qū)工程地質(zhì)層劃分Table 1 Division of engineering geological strata in alluvial plain area

表2 波狀-淺丘狀平原地貌區(qū)工程地質(zhì)層劃分Table 2 Division of engineering geological strata in undulate-shallow mound plain

1.5 特殊土與地質(zhì)災害

區(qū)內(nèi)特殊土主要為膨脹土、軟土及液化砂土：① 膨脹土為下蜀組粉質(zhì)黏土(3b-1層)，呈弱膨脹性；② 軟土為全新統(tǒng)蕪湖組灰-灰黑色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土(2a-2層)，厚0～10 m，頂板埋深3～7 m，主要分布于沿江安慶長豐、大渡口一帶；③ 液化砂土分布較少，零星見于大渡口西南，液化等級輕微。

區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)災害為滑坡、崩塌，零星分布于山地、丘陵及波狀-淺丘狀平原地區(qū)。

2 工程地質(zhì)分區(qū)方案

2.1 工程地質(zhì)分區(qū)原則

工程地質(zhì)分區(qū)一般包括特性分區(qū)、適宜性分區(qū)、穩(wěn)定性(危險性)分區(qū)3個方面(方鴻琪等，2002)，劃分原則主要有地形地貌、巖土體特征、不良地質(zhì)現(xiàn)象等(李長安等，2019)，目前國內(nèi)尚未形成統(tǒng)一的劃分方法體系(劉長禮等，2019)，常因工作尺度、目標的不同而不同。

工程地質(zhì)分區(qū)原則主要為解決具體的工程地質(zhì)問題(鄧念東等，2017；韓廷文等，2018)。在城市空間尺度，工程地質(zhì)分區(qū)原則不盡相同(嚴學新等，2006；張永軍等，2014；張少賡等，2018；段蕊等，2019)。孫健等(2006)在南京浦口工程地質(zhì)分區(qū)中，一級分區(qū)以地貌類型，二級分區(qū)以巖土體結構、地基土類別為劃分原則；在地貌變化較小的條件下，梅芹芹等(2018)根據(jù)工程建設適宜性對江蘇沿海平原進行了工程地質(zhì)分區(qū)；劉長禮等(2019)指出，在1∶5萬工程地質(zhì)編圖工作中應優(yōu)先選擇差異較大的工程地質(zhì)要素進行分區(qū)，當所有特征要素差異不顯著時可以進行綜合適宜性分區(qū)。

工程地質(zhì)分區(qū)原則應服務于工程地質(zhì)調(diào)查工作目標。在區(qū)域性水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查和城市地質(zhì)調(diào)查中，查明工程地質(zhì)條件和特性是工程地質(zhì)調(diào)查工作的主題，因此工程地質(zhì)特性分區(qū)應是該類工作首先考慮的分區(qū)類型。在沿江丘陵地貌區(qū)，地貌類型對工程地質(zhì)條件常具有明顯的宏觀控制作用(李長安等，2019)，因此地貌類型可作為工程地質(zhì)一級分區(qū)的標準。在相同的地貌類型中，巖土體類型和結構對工程地質(zhì)條件影響較大，可作為工程地質(zhì)二級分區(qū)的標準。在平原區(qū)，當巖土體類型和結構相似時，可依據(jù)重要工程地質(zhì)層(持力層、特殊土層)的分布情況進行二級分區(qū)劃分。

2.2 工程地質(zhì)分區(qū)方案

研究區(qū)位于沿江丘陵平原地貌區(qū)，不同地貌類型的巖土體巖性、成因、結構等有明顯差異。以地貌類型及成因作為工程地質(zhì)一級分區(qū)的劃分原則，將區(qū)內(nèi)分為長江沖積平原、升金湖湖積平原、破崗湖湖積平原、崗地和山地丘陵5個工程地質(zhì)區(qū)。二級分區(qū)劃分原則考慮巖土體類型、結構和重要工程地質(zhì)層的分布，將該區(qū)分為2a-2層軟土埋藏多層結構亞區(qū)、3a-1層硬黏土分布多層結構亞區(qū)等14個工程地質(zhì)亞區(qū)(表3、圖4)。

表3 研究區(qū)工程地質(zhì)分區(qū)Table 3 Engineering geology zoning of the study area

圖4 研究區(qū)工程地質(zhì)分區(qū)圖1-2a-2層軟土埋藏多層結構亞區(qū)；2-2a-2層軟土缺失多層結構亞區(qū)；3-沖湖積物分布區(qū)；4-黃湓河沖湖積平原區(qū)；5-3a-1層硬黏土分布多層結構亞區(qū)；6-破崗湖沖湖積物分布亞區(qū)；7-3b-1層粉質(zhì)黏土出露亞區(qū)；8-3b-1層粉質(zhì)黏土埋藏亞區(qū)；9-4b-1層粉質(zhì)黏土出露亞區(qū)；10-5層砂礫層分布區(qū)；11-巖溶弱發(fā)育中厚—薄層碳酸鹽巖亞區(qū)；12-易崩塌堅硬—較堅硬厚—中厚層碎屑巖亞區(qū)；13-易崩塌堅硬—較堅硬塊狀侵入巖亞區(qū)；14-易坍塌較堅硬—軟弱厚層紅色碎屑巖亞區(qū)；15-工程地質(zhì)區(qū)界線；16-工程地質(zhì)亞區(qū)界線Fig. 4 Engineering geology zoning map of the study area

2.3 分區(qū)方案可行性

在跨多個地貌單元的剖面對比圖中，破崗湖湖積平原、波狀-淺丘狀平原、長江沖積平原的地層形成時代、巖土體結構與特征有著明顯的不同(圖5)，其工程地質(zhì)性質(zhì)、對工程建設活動的影響亦不同，因此以地貌單位作為工程地質(zhì)一級分區(qū)原則。在相同的地貌條件下，以長江沖積平原為例(圖6)，區(qū)內(nèi)有著近似的巖土體結構，淺埋的2a-2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土對區(qū)內(nèi)工程建設有較大影響，因此以2a-2層分布作為長江沖積平原工程地質(zhì)二級分區(qū)的劃分依據(jù)。

圖5 研究區(qū)A-A′工程地質(zhì)剖面1-填土；2-粉質(zhì)黏土；3-粉質(zhì)黏土灰粉細砂；4-粉土與粉砂互層；5-粉細砂；6-中粗砂；7-砂卵石；8-泥礫；9-頁巖；10-砂巖；11-灰?guī)r；12-流塑狀黏土；13-軟塑狀黏土；14-可塑狀黏土；15-硬塑狀黏土；16-松散狀砂性土；17-稍密狀砂性土；18-中密狀砂性土；19-密實狀砂性土；20-蕪湖組；21-戚家磯組；22-大橋鎮(zhèn)組；23-赤山組；24-南陵湖組；25-標貫擊數(shù)；26-工程地質(zhì)層號Fig. 5 A-A′engineering geological profile in the study area

圖6 研究區(qū)B-B′工程地質(zhì)剖面1-填土；2-粉質(zhì)黏土；3-粉質(zhì)黏土夾粉細砂；4-粉土與粉砂互層；5-粉細砂；6-中粗砂；7-砂卵石；8-砂巖；9-灰?guī)r；10-流塑狀黏土；11-軟塑狀黏土；12-可塑狀黏土；13-硬塑狀黏土；14-松散狀砂性土；15-稍密狀砂性土；16-中密狀砂性土；17-密實狀砂性土；18-蕪湖組；19-大橋鎮(zhèn)組；20-赤山組；21-南陵湖組；22-標貫擊數(shù)；23-工程地質(zhì)層號Fig. 6 B-B′ engineering geological profile in the study area

3 工程地質(zhì)分區(qū)特征

3.1 長江沖積平原工程地質(zhì)區(qū)(I1)

分布于長江沿岸，淺表巖性為粉質(zhì)黏土、粉土及粉砂，向下漸變?yōu)榉奂毶?、含礫中粗砂，為長江沖積成因。存在的主要工程地質(zhì)問題為淤泥質(zhì)軟土導致的不均勻沉降，根據(jù)有無2a-2層軟土分布，將該區(qū)進一步劃分為下列2個亞區(qū)。

3.1.1 2a-2層軟土埋藏多層結構亞區(qū)(I1-1) 主要分布于長江沿岸大渡口、江心洲、鐵板洲一帶，呈條帶狀展布，第四系厚40～70 m，主要工程地質(zhì)層包括2a-1、2a-2、2a-3、2a-4、2a-5、3a-2和3a-5。其中2a-2為軟土層，在區(qū)內(nèi)普遍分布，為主要不良土層。

3.1.2 2a-2層軟土缺失多層結構亞區(qū)(I1-2) 主要分布于安慶東、大渡口南，呈條帶狀或面狀展布，第四系厚40～70 m，主要工程地質(zhì)層組包括2a-1、2a-3、2a-4、2a-5、3a-2和3a-5。其中，2a-4為區(qū)內(nèi)主要持力層，主要工程地質(zhì)問題為淺埋的2a-3局部存在液化的可能。

3.2 升金湖沖湖積平原工程地質(zhì)區(qū)(I2)

位于升金湖沿岸及其次級支流區(qū)域，淺表地層為升金湖湖積物或次級支流沖積物。根據(jù)巖土體結構可分為下列2個工程地質(zhì)亞區(qū)。

3.2.1 升金湖沖湖積物分布區(qū)(I2-1) 主要分布于升金湖南岸及唐田鎮(zhèn)一帶，臨湖一側(cè)地勢平坦，淺表為升金湖沖湖積物，下伏為基巖或局部埋藏下蜀組，第四系厚度<15 m。淺表沖湖積物以軟土為主，工程地質(zhì)性質(zhì)較差。

3.2.2 黃湓河沖湖積平原區(qū)(I2-2) 主要分布于黃湓河及其兩側(cè)的升金湖、高橋湖一帶，第四系厚度一般<30 m，主要工程地質(zhì)層為2a-1、2a-3、3a-1、3a-3，其中3a-3中粗砂層為密實砂層，為該區(qū)主要持力層。

3.3 破崗湖湖積平原工程地質(zhì)區(qū)(I3)

位于破崗湖沿岸，地勢平坦，淺表為晚更新世硬黏土層或全新世湖積物。根據(jù)巖土體結構，可分為下列2個工程地質(zhì)亞區(qū)。

3.3.1 3a-1′層硬黏土分布多層結構亞區(qū)(I3-1) 主要分布于破崗湖、石塘湖一帶，地勢平坦，呈面狀展布。第四系厚30～50 m，主要工程地質(zhì)層組包括3a-1′、3a-1、3a-2、3a-3和3a-5。其中，3a-1′為晚更新世硬黏土層，出露地表，工程地質(zhì)性質(zhì)良好，可作為良好的天然地基持力層。3a-2粉細砂層、3a-3中粗砂層、3a-5砂礫石層呈中密—密實狀，工程地質(zhì)性質(zhì)良好，為區(qū)內(nèi)主要的持力層。

3.3.2 破崗湖沖湖積物分布區(qū)(I3-2) 主要分布于安慶東北三義村及楊橋鎮(zhèn)一帶，地勢平坦。淺表為近現(xiàn)代湖積物，第四系厚0～20 m。主要工程地質(zhì)層包括2a-1、2a-2、3a-1、3a-3、3a-5。其中3a-3、3a-5層為區(qū)內(nèi)主要持力層。主要工程地質(zhì)問題為零星分布的軟土層。

3.4 崗地工程地質(zhì)區(qū)(Ⅱ)

崗地工程地質(zhì)區(qū)分布于長江沖湖積平原地貌與丘陵地貌之間，呈波狀-淺丘狀平原地貌特征，地形高差為10～30 m。主要巖土體類型包括下蜀組粉質(zhì)黏土、戚家磯組網(wǎng)紋狀紅土、含礫粉質(zhì)黏土、安慶組砂礫石等。根據(jù)巖土體，可劃分為下列4個工程地質(zhì)亞區(qū)。

3.4.1 3b-1層粉質(zhì)黏土出露亞區(qū)(Ⅱ1) 主要分布于升金湖南北兩側(cè)及安慶市區(qū)東北十里堡鄉(xiāng)一帶，地勢稍有起伏，地層結構為下蜀組3b-1層覆蓋于基巖或戚家嘰組之上。該層粉質(zhì)黏土呈硬塑狀，地基承載力高，是良好的持力層。

3.4.2 3b-1層粉質(zhì)黏土埋藏亞區(qū)(Ⅱ2) 主要分布于安慶市北部山間溝谷，呈條帶狀展布，第四系地層厚度<20 m，淺表為近現(xiàn)代堆積物，巖性復雜，包括含碎石粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土等，為殘坡積、沖洪積成因，下部為3b-1層埋藏，巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)良好。

3.4.3 4b-1層粉質(zhì)黏土出露亞區(qū)(Ⅱ3) 主要分布于安慶市區(qū)，零星分布于升金湖南岸，為戚家嘰組出露區(qū)，主要工程地質(zhì)層為4b-1、4b-2層，呈硬塑或密實狀態(tài)，地層承載力高，工程地質(zhì)性質(zhì)良好。

3.4.4 第5層砂礫層分布區(qū)(Ⅱ4) 主要分布于安慶市西部，主要為第5層砂礫層，呈密實狀態(tài)，承載力較高，是良好的地基持力層。該層巖土體處于半成巖狀態(tài)，邊坡開挖時應注意可能引起的滑坡等地質(zhì)災害。

3.5 山地丘陵工程地質(zhì)區(qū)(Ⅲ)

主要分布于安慶市區(qū)西北部、升金湖南部山地丘陵區(qū)，根據(jù)巖土體類型可分為下列3個工程地質(zhì)亞區(qū)。

3.5.1 巖溶弱發(fā)育中厚—薄層碳酸鹽巖亞區(qū)(Ⅲ1) 主要分布于大龍山山前、唐田鎮(zhèn)附近，巖體類型為石炭系、二疊系、三疊系碳酸鹽巖巖性組，主要為灰?guī)r、白云巖等，巖體呈中厚層狀，堅硬—較堅硬，局部夾頁巖軟弱層。巖體抗壓強度高。局部巖溶發(fā)育，有巖溶塌陷等不良工程地質(zhì)現(xiàn)象。

3.5.2 易崩塌堅硬—較堅硬厚—中厚層碎屑巖亞區(qū)(Ⅲ2) 主要分布于大龍山東南側(cè)、唐田鎮(zhèn)以南，巖土體類型包括志留系、泥盆系、二疊系、三疊系堅硬—較堅硬的砂巖、砂礫巖巖性綜合體及較堅硬—較軟的粉砂巖、泥巖巖性綜合體及較軟—弱軟薄層狀頁巖巖性綜合體。泥頁巖層節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，為軟弱夾層，在外動力作用下易引發(fā)滑坡崩塌等地質(zhì)災害。

3.5.3 易崩塌堅硬—較堅硬塊狀侵入巖亞區(qū)(Ⅲ3) 主要為大龍山巖漿巖侵入體分布區(qū)，巖性包括花崗巖、閃長巖類，巖體堅硬—較堅硬，結構面發(fā)育程度較差，以中風化—微風化程度為主，局部為強風化。巖石風化后強度降低，存在的主要地質(zhì)問題為直立型陡坡的崩塌災害。

3.5.4 易坍塌較堅硬—軟弱厚層紅層碎屑巖亞區(qū)(Ⅲ4) 主要分布于安慶市西部及長江東岸一帶，巖土體類型為白堊系及古近系較堅硬—較軟薄—中厚層狀紅色粉砂巖、泥巖巖性綜合體。巖體易風化，風化后強度低，遇水易軟化，工程建設中進行坡面開挖需注意巖體風化及軟化造成的邊坡失穩(wěn)問題。

4 結 論

(1)基于地貌類型、巖土體類型等因素，將安慶地區(qū)劃分為5個工程地質(zhì)區(qū)和14個工程地質(zhì)亞區(qū)，并對各分區(qū)巖土體類型、結構及可能存在的工程地質(zhì)問題等進行了論述。

(2)沿江丘陵平原地貌區(qū)，不同地貌單元地層的形成年代、巖土體結構等常明顯不同，以地貌類型為一級分區(qū)，巖土體類型、結構和重要工程地質(zhì)層分布為二級分區(qū)的工程地質(zhì)分區(qū)方案，可較好地表征具有沿江丘陵平原地貌特征的區(qū)域工程地質(zhì)條件，具有一定的推廣和借鑒價值。