王建偉 佟智強 宋林旭 楊洪祥 劉浩

摘 要：為實現(xiàn)地質(zhì)工作有效服務城市建設與規(guī)劃，通過調(diào)查和研究對牡丹江市市區(qū)地貌類型重新進行了劃分和厘定;綜合對比分析鉆孔和測試數(shù)據(jù)，按“時代-成因-巖性”對市區(qū)50 m深度范圍巖土體進行了工程地質(zhì)層組劃分，為牡丹江市工程地質(zhì)勘察工作提供了統(tǒng)一的分層參照準則;最后，依據(jù)地貌成因、形態(tài)及巖土工程地質(zhì)特征，對市區(qū)范圍進行了工程地質(zhì)分區(qū)。研究結(jié)果表明：1）牡丹江市地貌按成因類型可劃分為5類，按形態(tài)類型可劃分為7類;2）市區(qū)50 m深度范圍內(nèi)巖土體可劃分為11個主層，30個亞層;3）市區(qū)范圍內(nèi)可劃分出4個工程地質(zhì)區(qū)和5個松散土體工程地質(zhì)亞區(qū)。

關鍵詞：牡丹江市;巖土體;工程地質(zhì)數(shù)據(jù);工程地質(zhì)層組;工程地質(zhì)分區(qū)

Abstract： In order to effectively serve urban construction and planning with geological work， this paper redefines the division of the geomorphic types of Mudanjiang city through investigation and research. Comprehensive comparative analysis of the drilling and test data， the engineering geological strata groups of rock and soil within 50 m depth in the urban area are divided according to "age-origin-feature"， which provides a unified layered reference criterion for engineering geological investigation in the city. At last， the engineering geological division is carried out according to the geomorphic origin， morphology and geotechnical engineering geological characteristics. The results show that： 1） The landform of Mudanjiang city can be divided into 5 types according to the genetic type and 7 types according to the morphological type; 2） the rock and soil can be divided into 12 main layers and 31 sub layers within the depth of 50 m in the urban area; 3） the urban area can be divided into 4 engineering geological areas and 5 loose soil engineering geological sub areas.

Keywords： Mudanjiang City; rock and soil mass; engineering geological data; engineering geological strata groups; engineering geological zoning

城市建設、發(fā)展的好壞與城市規(guī)劃的優(yōu)劣密切相關（閻浩等，2020）。城市地質(zhì)調(diào)查工作是以基礎地質(zhì)調(diào)查評價為核心的綜合性地質(zhì)工作，用于指導城市規(guī)劃和建設，為城市科學合理規(guī)劃布局決策提供基礎資料，是城市規(guī)劃建設管理的重要基礎，貫穿于城市發(fā)展的全過程（郭萌等，2018;鄭桂森等，2016;洪增林，2019;鄭桂森等，2018;張茂省等，2018;程光華等，2018）。工程地質(zhì)層組劃分是城市地質(zhì)的重要研究內(nèi)容，是地質(zhì)模型概化和工程地質(zhì)條件評價的基礎和首要環(huán)節(jié)，工程地質(zhì)層組研究對象包括巖體和土體（李長安等，2020;李曉昭等，2004;張淼，2018）。

牡丹江市位于全國主體功能區(qū)劃“兩橫三縱”城市化戰(zhàn)略格局中京哈-京廣通道縱軸的北端，自然資源和旅游資源十分豐富。為深入貫徹實施新一輪東北振興戰(zhàn)略，2019年牡丹江市作為旅游資源試點城市，啟動了“牡丹江市多要素城市地質(zhì)調(diào)查”項目。項目實施以來，為了構建牡丹江市市區(qū)工程地質(zhì)三維模型，項目組在牡丹江市城市建設檔案館和黑龍江省牡丹江地質(zhì)工程勘察院等單位收集到市區(qū)各類建筑巖土工程勘察報告331份，共包含工程地質(zhì)勘察鉆孔6133個，由于巖土體及其組合類型的復雜多變性，牡丹江地區(qū)第四紀地質(zhì)、區(qū)域地質(zhì)等地質(zhì)工作程度不高，以及勘察設計單位技術水平與內(nèi)部標準的差異性等原因，導致收集到的大量鉆孔數(shù)據(jù)不能或難以直接共享利用（李清明等，2019;林曉春，2019），為了使牡丹江市工程地質(zhì)數(shù)據(jù)具有統(tǒng)一標準，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)化、規(guī)范化管理使用，以便更好地研究各巖土體的空間分布及工程地質(zhì)特征（仝霄金等，2016;張玉敏，2012），本文以牡丹江市城市地質(zhì)調(diào)查中地貌與第四系研究為基礎，結(jié)合區(qū)內(nèi)地層特點，通過大量鉆孔數(shù)據(jù)對比分析，對牡丹江市市區(qū)工程地質(zhì)層組進行了統(tǒng)一劃分和編碼，而后根據(jù)區(qū)內(nèi)巖土工程地質(zhì)特征，進行了工程地質(zhì)分區(qū)。

1 地貌分區(qū)

牡丹江市市區(qū)下設西安區(qū)、東安區(qū)（含江南新區(qū)）、愛民區(qū)和陽明區(qū)4個城區(qū)，區(qū)內(nèi)地勢四周高，中部低，按形態(tài)類型市區(qū)地貌可分為褶斷剝蝕丘陵、火山剝蝕丘陵、剝蝕堆積冰水臺地、剝蝕堆積沖湖積高平原、沖積Ⅰ級階地、沖積漫灘（高漫灘和低漫灘）及丘間溝谷（圖1，表1）。

2 工程地質(zhì)層組劃分

2.1 工程地質(zhì)層組劃分原則

依據(jù)GB 50021-2001《巖土工程勘察規(guī)范》（2009版），結(jié)合牡丹江地區(qū)具體情況，按“主層和亞層兩級單元”對牡丹江市區(qū)50 m深度范圍內(nèi)巖土體進行工程地質(zhì)層組劃分。

主層是指在牡丹江市市區(qū)范圍內(nèi)具有代表性及典型性的工程地質(zhì)層單元或組合;亞層是指主層內(nèi)根據(jù)巖性、物理力學特征等進一步劃分的巖土體單元。

（1）主層的劃分

依據(jù)巖土體沉積時代的不同，進行主層劃分，不同沉積時代的巖土體不能劃分為同一主層（張龍起，2009;茍富剛等，2018）。主層的劃分自上而下，層位基本反映沉積時代和覆蓋關系，層位代號越大，對應的地層沉積時代越古老。時代相同、成因不同的巖土體需劃分為不同的主層，原則上不宜將沉積環(huán)境差異較大的巖土體劃分在同一主層內(nèi)。

（2）亞層的劃分

亞層的劃分主要考慮主要層位的巖性、結(jié)構和物理力學性質(zhì)，編號順序上考慮空間分布和覆蓋關系，由上至下依次編號，亞層的代號順序代表沉積順序。

2.2 工程地質(zhì)層組特征

根據(jù)以上劃分原則，對收集到市區(qū)范圍內(nèi)的6133個勘察鉆孔及相關原位測試、土工與巖石試驗資料進行綜合分析，將牡丹江市市區(qū)50 m深度范圍內(nèi)巖土體劃分為個11主層，30個亞層。各工程地質(zhì)層組特征詳見表2。

（1）第1工程地質(zhì)層組（填土層）

為人類活動期內(nèi)，由現(xiàn)代人工堆填而成，主要為雜填土。由于人工回填時，并未進行有序地分層回填，故在區(qū)域上無固定層序，不再進行亞層劃分。由于堆積時間晚，構成成分雜，且大多數(shù)未經(jīng)壓密處理，所以雜填土壓縮性高，屬不良土體。

（2）第2工程地質(zhì)層組（漫灘Qhal）

該層組屬第四系全新統(tǒng)，為現(xiàn)代河流相沖積物，分為高漫灘和低漫灘。主要沿牡丹江兩岸及鐵嶺河兩岸分布。二元結(jié)構特征明顯，上部為漫灘相粉質(zhì)黏土、粉細砂、中粗砂，局部夾有牛軛湖沉積相的有機質(zhì)或淤泥質(zhì)土，下部為河床相圓礫為主的碎石土。該層組厚度一般6～10 m，其中，粉質(zhì)黏土層平均厚約3 m。在該層組所在地區(qū)，擬建2～3層樓房采用淺基礎較為經(jīng)濟合理，擬建4～7層住宅及綜合樓采用鋼筋混凝土預制樁基礎為宜。

（3）第3工程地質(zhì)層組（顧鄉(xiāng)屯組Qp3g）

該層組屬第四系上更新統(tǒng)，為河流相沖積物。主要分布于牡丹江北岸，構成牡丹江的Ⅰ級階地。二元結(jié)構特征較明顯，上部一般為漫灘相粉質(zhì)黏土、粉細砂及中粗砂層，局部夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，下部主要為河床相的圓礫層，局部夾有砂礫石層、卵石層等，該層組厚度一般為8～15 m，其中，粉質(zhì)黏土層平均厚約為6 m。該層組可用于2～4層建筑物天然地基基礎持力層。

（4）第4工程地質(zhì)層組（哈爾濱組Qp3h）

該層組屬第四系上更新統(tǒng)，為河湖相沉積物，分布于牡丹江兩岸，牡丹江左岸呈北東向不規(guī)則狀，分布在市區(qū)的西部黃花站、軍馬場及林校一帶;牡丹江右岸分布在海浪機場及牡丹江江南村一帶，構成牡丹江的沖湖積高平原。巖性為粉質(zhì)黏土或粉質(zhì)黏土、中粗砂，局部夾玄武巖，粉質(zhì)黏土層平均厚約10 m。該層組可用于一般建筑物天然地基基礎持力層。

（5）第5工程地質(zhì)層組（鏡泊湖中期玄武巖Qp3j）

該層組屬第四系上更新統(tǒng)，主要分布在牡丹江南岸海浪機場北西側(cè)沖湖積高平原區(qū)域，多在哈爾濱組（第4工程地質(zhì)層組）地層中以夾層形式存在。頂板埋深7.70～15.00 m，厚度5.90～8.90 m，巖性為紫紅色含火山彈火山渣角礫集塊巖、角礫巖，弱熔結(jié)角礫集塊巖，灰黑色氣孔狀堿性橄欖玄武巖、凝灰質(zhì)砂巖。

（6）第6工程地質(zhì)層組（荒山組Qp2hn）

該層組屬第四系中更新統(tǒng)，為河流相沉積物，主要分布于牡丹江北岸沖湖積高平原區(qū)域，一般位于哈爾濱組（第4工程地質(zhì)層組）下部，巖性以中粗砂、礫砂、圓礫為主。

（7）第7工程地質(zhì)層組（猞猁組Qp1s）

該層組屬第四系下更新統(tǒng)，為冰水相堆積物，主要分布于牡丹江北岸冰水臺地之上。頂板埋深0～11.3 m，層組厚度2.10～5.10 m，巖性由泥質(zhì)含量較高的砂礫石、卵礫石組成。礫石成分以流紋質(zhì)和花崗質(zhì)巖石為主，呈次圓狀—次棱角狀，分選磨圓差，卵石表面有明顯壓痕、壓裂和刨蝕面等冰積物特征。

（8）第8工程地質(zhì)層組（虎林組Eh）

該層組為一套陸相半膠結(jié)的河湖相沉積巖，形成時代為古近紀，巖性主要由淺色礫砂巖、砂巖、泥巖和黏土巖等組成，主要分布于牡丹江市區(qū)西部卡路村一帶，巖石膠結(jié)疏松，多呈散體狀。

（9）第9工程地質(zhì)層組（海浪組K2hl）

該層組為一套陸相河湖相沉積巖，形成時代為白堊紀晚白堊世，巖性主要由紫紅色砂質(zhì)泥巖、泥巖、含礫砂巖等組成，巖石多由砂泥質(zhì)膠結(jié)，結(jié)構疏松，易風化。巖層產(chǎn)狀近水平。主要分布于牡丹江市區(qū)西部放牛溝和南部小莫村一帶。

（10）第10工程地質(zhì)層組（猴石溝組K1h）

該層組是一套以陸相為主、海相為次的海陸相沉積，形成時代為白堊紀早白堊世，主要巖性為礫巖、砂礫巖、中粒長石砂巖、含礫長石砂巖、泥質(zhì)細砂巖、粉砂巖等，以簿層狀構造為主，少數(shù)為中層狀，層理清楚。該層組主要分布于主城區(qū)第四系覆蓋層之下，東部丘陵一帶有出露。

（11）第11工程地質(zhì)層組（花崗巖類）

該層組為侵入巖體，形成時代為中生代早侏羅—晚三疊世、古生代晚二疊世及古元古代，巖性包括正長花崗巖、二長花崗巖和（片麻狀）花崗閃長巖（黑龍江省地質(zhì)調(diào)查研究總院，2007），主要分布牡丹江市區(qū)北部丘陵山區(qū)，并以正長花崗巖分布面積最大。

3 工程地質(zhì)分區(qū)

不同地貌單元的巖土體類型截然不同，丘陵以巖體為主，河谷平原以土體為主，對巖土體工程地質(zhì)特性影響最大的是巖土體工程地質(zhì)特征和地形地貌條件，工程地質(zhì)分區(qū)采用地形地貌分區(qū)與巖土工程地質(zhì)特征分區(qū)2條主線并行（劉長禮等，2018;李長安等，2019;李鋒等，2019），次一級分區(qū)可分別按此兩類條件各自不同的特征及變化規(guī)律進行。根據(jù)上述分區(qū)原則，牡丹江市工程地質(zhì)分區(qū)可劃分為以下2個等級：

（1）第一級（分區(qū)）

按巖土體工程地質(zhì)特征，劃分出堅硬巖工程地質(zhì)區(qū)（Ⅰ）、較堅硬巖工程地質(zhì)區(qū)（Ⅱ）、軟質(zhì)巖工程地質(zhì)區(qū)（Ⅲ）和松散土體工程地質(zhì)區(qū)（Ⅳ）4個工程地質(zhì)區(qū)。

堅硬巖工程地質(zhì)區(qū)（Ⅰ），主要為前新生代巖體出露區(qū)，包括古元古代花崗閃長巖、古生代晚二疊世花崗閃長巖、中生代早侏羅—晚三疊世正長花崗巖和早白堊世正長花崗巖，大面積分布在主城區(qū)北部、東部及西南部，巖石堅硬，裂隙一般不發(fā)育，均勻性和穩(wěn)定性高，工程地質(zhì)條件良好。

較堅硬巖體工程地質(zhì)區(qū)（Ⅱ），巖體包括中生界侏羅系上統(tǒng)帽兒山組流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r等火山碎屑巖和中元古界黑龍江巖群斜長角閃片巖、大理巖等變質(zhì)巖，主要分布在大砬子村西北及馬架子溝屯以東區(qū)域，出露面積較小，巖石較堅硬，裂隙較發(fā)育，工程地質(zhì)條件較好。

軟質(zhì)巖工程地質(zhì)區(qū)（Ⅲ），主要由中生界白堊系和新生界古近系砂巖、含礫砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖等沉積巖組成，巖石強度低，完整性和均勻性較差，工程地質(zhì)條件復雜。

松散土體工程地質(zhì)區(qū)（Ⅳ），主要指新生界第四系出露區(qū)，包含下更新統(tǒng)猞猁組（Qp1s）含泥質(zhì)砂礫石、卵礫石，上更新統(tǒng)哈爾濱組（Qp3h）粉質(zhì)黏土、砂土，顧鄉(xiāng)屯組（Qp3g）粉質(zhì)黏土、砂土、卵礫石，全新統(tǒng)沖積漫灘（Qhal）粉質(zhì)黏土、砂土、卵礫石和沖洪積（Qhal-pl）砂礫石夾黏性土或黏性土夾礫石。

（2）第二級（亞區(qū)）

對于堅硬巖工程地質(zhì)區(qū)（Ⅰ）、較堅硬巖工程地質(zhì)區(qū)（Ⅱ）和軟質(zhì)巖工程地質(zhì)區(qū)（Ⅲ），考慮到各區(qū)所包含的巖體組合及成因較為一致，分布范圍也較為集中，就不再劃分亞區(qū)。根據(jù)松散土體形成環(huán)境、分布范圍、土層結(jié)構和土層厚度將松散土體工程地質(zhì)區(qū)（Ⅳ）進一步劃分為冰水堆積亞區(qū)（Ⅳ1）、沖湖積高平原亞區(qū)（Ⅳ2）、沖積Ⅰ級階地亞區(qū)（Ⅳ3）、沖積漫灘亞區(qū)（Ⅳ4）和沖洪積溝谷亞區(qū)（Ⅳ5）5類。

工程地質(zhì)分區(qū)和典型工程地質(zhì)剖面如圖2、圖3所示。

冰水堆積亞區(qū)（Ⅳ1）：地層結(jié)構為“猞猁組（Qp1s）+基巖”，土體結(jié)構為“碎石土單層結(jié)構”，主要分布于牡丹江師范學院北西向丘陵前緣，成因類型為冰水堆積，巖性為泥質(zhì)含量較高的砂礫石和卵礫石。

沖湖積高平原亞區(qū)（Ⅳ2）：地層結(jié)構為“哈爾濱組（Qp3h）+基巖”或“哈爾濱組（Qp3h）+荒山組（Qp2hn）+基巖”，土體結(jié)構為“黏性土單層結(jié)構”（圖4 a）或“黏性土+砂土雙層結(jié)構”（圖4 b），主要分布在牡丹江北岸平安村—黃花街道以北及牡丹江南岸江南新區(qū)。成因類型為沖湖積，巖性為粉質(zhì)黏土或粉質(zhì)黏土、中粗砂，局部夾玄武巖。該區(qū)的工程地質(zhì)層組適用于一般建筑物的天然地基基礎持力層。

沖積Ⅰ級階地亞區(qū)（Ⅳ3）：地層結(jié)構為“顧鄉(xiāng)屯組（Qp3g）+基巖”，土體結(jié)構為“黏性土+砂土+碎石土多層結(jié)構”（圖4 c），主要分布在牡丹江北岸西十二條路—東一條路及大慶路一帶。成因類型為沖積，巖性為粉質(zhì)黏土、細—中—粗砂及圓礫，局部夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。該區(qū)的工程地質(zhì)層組適用于2～4層建筑物的天然地基基礎持力層。

沖積漫灘亞區(qū)（Ⅳ4）：地層結(jié)構為“漫灘（Qhal）+基巖”，土體結(jié)構為“黏性土+砂土+碎石土多層結(jié)構”（圖4 d），主要沿牡丹江兩岸及鐵嶺河兩岸分布。成因類型為沖積，巖性為粉質(zhì)黏土、細—中—粗砂及圓礫，局部夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。在該區(qū)擬建的2～3層樓房采用淺基礎較為經(jīng)濟合理，擬建的4～7層住宅及綜合樓采用鋼筋混凝土預制樁基礎為宜。

沖洪積溝谷亞區(qū)（Ⅳ5）：地層結(jié)構為“沖洪積（Qhal-pl）+基巖”，土體結(jié)構較復雜，為“黏性土+砂土+混合土多層結(jié)構”（圖4 e），主要分布在牡丹江市主城區(qū)北部和東部丘陵溝谷及丘陵與平原接壤地帶。成因類型為沖洪積，巖性為粉質(zhì)黏土、中粗砂、含黏土圓礫組成，土體不均勻，第四系厚度變化較大。

4 結(jié)論

（1）牡丹江市市區(qū)地貌，按成因類型可劃分為構造剝蝕地貌、構造火山剝蝕地貌、冰水地貌、湖成地貌及流水地貌5類;按形態(tài)類型可進一步分為褶斷剝蝕丘陵、火山剝蝕丘陵、剝蝕堆積冰水臺地、剝蝕堆積沖湖積高平原、沖積Ⅰ級階地、沖積漫灘（高漫灘和低漫灘）、丘間溝谷7類。

（2）牡丹江市市區(qū)50 m深度范圍內(nèi)的巖土體，按“時代-成因-巖性”可劃分為11個主層，30個亞層，該套巖土體分層系統(tǒng)為牡丹江市工程地質(zhì)數(shù)據(jù)建立了統(tǒng)一標準，為牡丹江市工程地質(zhì)勘察工作提供了統(tǒng)一的分層參照準則。

（3）依據(jù)地形地貌及巖土工程地質(zhì)特征，牡丹江市市區(qū)范圍可劃分為堅硬巖工程地質(zhì)區(qū)（I）、較堅硬巖工程地質(zhì)區(qū)（II）、軟質(zhì)巖工程地質(zhì)區(qū)（III）和松散土體工程地質(zhì)區(qū)（IV）4個工程地質(zhì)區(qū)，其中最后一個分區(qū)（IV）又進一步劃分出冰水堆積亞區(qū)（IV1）、沖湖積高平原亞區(qū)（IV2）、沖積Ⅰ級階地亞區(qū)（IV3）、沖積漫灘亞區(qū)（IV4）和沖洪積溝谷亞區(qū)（IV5）5個工程地質(zhì)亞區(qū)。

參考文獻：

程光華，楊洋，趙牧華，等，2018. 新時代城市地質(zhì)工作戰(zhàn)略思考[J]. 地質(zhì)論評，64（6）：1438-1446.

郭萌，張雪，2018. 城市地質(zhì)工作體系研究[J]. 城市地質(zhì)，13（2）：13-17.

茍富剛，龔緒龍，梅芹芹，2018. 長江三角洲北岸土體工程地質(zhì)層組劃分及其應用[J]. 地質(zhì)論評，64（1）：237-245.

黑龍江省地質(zhì)調(diào)查研究總院，2007. 牡丹江市幅1：25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告[R].

洪增林，2019. 城市地質(zhì)調(diào)查標準化建設系統(tǒng)[J]. 西北地質(zhì)，52（2）：53-62.

李曉昭，羅國煜，龔洪祥，等，2004. 土體工程地質(zhì)層組的劃分[J]. 巖土力學，25（5）：759-763.

李清明，唐輝明，2019. 一個標準巖土地層序列的初步框架[J]. 工程地質(zhì)學報，27（5）：1188-1198.

李鋒，徐坤，丁運濤，等，2019. 徐州市第四紀標準地層劃分研究[J]. 能源與環(huán)保，41（12）：75-83+87.

李長安，張玉芬，龐設典，等，2019. 以地貌單元為依據(jù)的工程地質(zhì)分區(qū)研究：以武漢市都市發(fā)展區(qū)城市地質(zhì)研究為例[J]. 地質(zhì)論評，65（3）：645-652.

李長安，張玉芬，龐設典，等，2020. 論城市地質(zhì)調(diào)查中土體工程地質(zhì)單元劃分依據(jù)：以武漢市都市發(fā)展區(qū)為例[J]. 地球科學，45（4）：1457-1465.

劉長禮，侯宏冰，張云，等，2018. 洛陽工程地質(zhì)[M]. 北京：地質(zhì)出版社.

林曉春，2019. 市政工程勘察巖土地層劃分標準研究：以東南沿海濱江平原地區(qū)為例[J]. 中國市政工程（6）：83-88+108.

仝霄金，程愛華，樊祜傳，2016. 濟南市市區(qū)標準地層劃分研究[J]. 城市勘測，（2）：165-171.

閻浩，張雪亭，劉方芳，等，2020. 在城市規(guī)劃框架下的城市地質(zhì)工作思路探討[J]. 地質(zhì)與勘探，56（4）：852-861.

鄭桂森，衛(wèi)萬順，于春林，等，2016. 城市地質(zhì)工作與城市發(fā)展關系研究[J]. 城市地質(zhì)，11（4）：1-6.

鄭桂森，衛(wèi)萬順，劉宗明，等，2018. 城市地質(zhì)學理論研究[J]. 城市地質(zhì)，13（2）：1-11.

張龍起，2009. 石家莊市區(qū)巖土工程特性分析與研究[J]. 工程勘察（S2）：38-45.

張玉敏，2012. 哈爾濱市核心城區(qū)三維工程地質(zhì)結(jié)構及地下空間適宜性研究[D]. 長春：吉林大學.

張茂省，王化齊，王堯，等，2018. 中國城市地質(zhì)調(diào)查進展與展望[J]. 西北地質(zhì)，51（4）：1-9.

張淼，2018. 江蘇邵伯地區(qū)主要巖土體工程地質(zhì)特征及工程地質(zhì)問題[D]. 中國石油大學（北京）.