區域構造地質與工程地質
『壹』 區域環境工程地質評價
4.3.1區域穩定性分析
黃河三角洲是在基底構造甚為破碎、濟陽凹陷的一個次級負向構造單元上發育形成的。由於區內東北部位於北西向的燕山——渤海地震帶及北東向的沂沫斷裂地震帶的交匯部位,因而與新構造運動有關的構造地震異常活躍。據山東省地震局1985年10月布設的東營—墾利、陳家莊—河口的現代形變及牛庄—新刁口的兩次a徑跡測量結果,埕子口斷裂、孤北斷裂、陳南斷裂、勝北斷裂和東營斷裂的現代活動都有顯示,說明區內的區域穩定性較差。區內新生代以來的斷裂活動表現為具有繼承性脈動活動的特點。尤其是5號樁,樁西至海港一帶位於上述兩條活動斷裂地震帶的交匯復合部位,新生代以來斷陷幅度最大,歷史上曾發生過3次7~7.5級地震,區域穩定性差。根據以上的地震預測,影響烈度一般都在Ⅶ度以上,5號樁一帶為Ⅷ度。根據我國建築規范規定,一切建築物都應設防加固,以保安全。
區內飽和砂土、飽和粉土具有液化的宏觀條件。在歷史地震發生時,曾有噴水冒砂、地面裂縫等現象發生。其液化程度受以下因素影響:土的顆粒特徵、密度、滲透性、結構、壓密狀態、上覆土層、地下水位埋深、排水條件、應力歷史、地震強度和地震持續時間等。
由於黃河三角洲地質體物質組成主要是粉砂,且孔隙度較高,加之形成期堆積速率快,造成地質體中含水量高。隨著時間推移,在上覆沉積物擠壓下,孔隙中水逐漸被擠壓,造成地質體壓縮,導致地面下沉。根據1988年在黃河海港地區實測,該地區壓實下沉速率可達6cm/a,因此由於地面下沉所引起的海面相對上升則更加劇了海岸侵蝕。
另外,近幾十年來的人為活動加劇了本區地面沉降的發展,如:建築地基承載力不足引起的土體壓縮,地下水、石油、鹵水的開采所引起的含水層、儲油層壓縮等。
由此可見,黃河三角洲地區環境工程地質問題頗多,本節將對直接影響東營市經濟發展和規劃的地表下25m土體工程地質類型及其物理力學性質、工程地質性質的區域性變化等進行深入研究。
4.3.2土體的工程地質分類及工程地質特徵
區內小清河以北為黃河三角洲平原,小清河以南多為山前沖洪積平原,基岩埋深在數百米以下,表層均為第四系鬆散沉積物,鑒於一般工業與民用建築物地基持力層一般均在15m以上,一般中高層建築物持力層一般在25m以上的特點,下面僅以0~25m的土體為對象,進行分析和研究(圖4-6)。
圖4-6地表土體類型示意圖
1.土體的岩性與結構特徵
(1)土體岩性分類
區內0~25m深度內的地層多為第四系全新統地層,其沉積環境受黃河和海洋交互或共同影響,形成了以細顆粒為主的地層。所表現出的岩性以粉土最為廣泛,其次為粉質粘土、粉砂、粘土,局部有細砂,其主要岩性特徵見表4-6。
表4-6黃河三角洲0~25m地層岩性分類及主要特徵表
(2)土體結構特點
區內土體結構無單層結構,多為多層結構,(多層結構是指一定深度內由3層或3層以上的地層構成),這也是區內的沉積環境所決定的,該區瀕臨渤海,是河流的最下游段,河道游盪較頻繁,古地貌特點反復變化,攜帶泥、砂的水動力特點也隨之變化,因此,區內一般無巨厚的單層岩性沉積。
2.土體工程地質特徵
(1)山前沖洪積平原區土體工程地質特徵該區地面下25m的沉積物為第四系全新統沖積、洪積(
(2)古黃河三角洲區土體工程地質特徵該區地面下25m的沉積物為第四系全新統沖積、海積、湖沼相沉積(
(3)現代黃河三角洲平原區土體工程地質特徵
該區地面下25m的沉積物為第四系全新統沖積海積物(
3.地表下0~25m土體物理力學指標的變化規律
(1)古黃河三角洲區的物理力學性質總體上好於現代黃河三角洲,這正是由於現代黃河三角洲的成陸時間晚於古黃河三角洲,其自重固結的程度差於前者。
(2)無論是古黃河三角洲區還是現代黃河三角洲區各類岩性土層的物理力學指標顯示出一個較明顯的規律,即從地表向下隨深度的增加土層的物理力學指標以較好—較差—好發生變化。一般較差的深度段在5~10m和10~15m。這一變化規律也與區內的沉積環境相吻合,力學指標較差的深度段為1855年黃河改道以前沉積的沖湖積、沖海積相為主的地層。
4.3.3天然地基承載力、飽和砂土液化及軟土與鹽漬土
1.天然地基承載力
黃河三角洲地區基土承載力在不同位置、不同層位均有較大變化,從小於80kPa到大於300kPa。天然地基承載力指自地表算起的第一層或第二層基土(當第一層厚度小於3m,且第二層基土承載力高於第一層時,取第二層承載力數據)的承載力。區內天然地基承載力可分為4個等級(表4-7),其分布與變化規律與地貌單元有較密切的相關關系(圖4-7)。
(1)承載力低區(fk<80kPa)的分布
① 呈條帶狀分布於現代黃河三角洲工程地質區內。如利津縣虎灘鄉西南—河口區義和鎮南部、河口東南孤河水庫—渤海農場總場北以及現代黃河入海口北側等地,以上各地帶多為1855年以後成陸,且位於濱海低地或窪地內,排水條件差,自重固結程度低。
表4-7天然地基承載力分區特徵表
② 呈小片狀分布於古黃河三角洲平原區。如東營區勝利鄉南部,利津縣王莊鄉南部等。
(2)承載力較低區(80≤fk<100kPa)的分布
① 沿海岸線分布,寬度不一。
② 沿黃河泛流主流帶邊緣、前緣和窪地展布。如利津縣大趙鄉—虎灘—羅鎮—河口區一帶、集賢鄉—渤海農場總場、孤北水庫北部、利津前劉鄉—東營區西城,以及東營區龍居鄉—西范鄉一帶。
(3)承載力中等區(100≤fk<120kPa)的分布
① 分布於決口扇的頂部及緩平坡地區。如利津縣南宋—北宋—明集,東營區龍居鄉—油郭鄉—六戶鎮—廣饒縣丁庄鄉以及勝坨鄉—高蓋鄉等地。
② 分布於現代黃河三角洲頂點附近。如寧海鄉—汀河鄉、寧海鄉—傅窩鄉一帶。
③ 分布於現代黃河三角洲北部、東部。如河口區新戶—刁口鄉、孤東水庫—五號樁、墾利縣建林鄉—孤東水庫、建林—西宋鄉。
(4)承載力較高區(fk>120kPa)的分布
① 分布於古黃河三角洲的南部。如牛庄—陳官—小清河一帶。
② 分布於小清河以南的山前沖洪積平原區。
③ 零星分布於近代黃河三角洲平原區的地勢較高處。
2.飽和砂土液化
砂土液化是指處於地下水位以下鬆散的飽和砂土,受到震動時有變得更緊密的趨勢。但飽和砂土的孔隙全部為水充填,因此,這種趨於緊密的作用將導致孔隙水壓力驟然上升,而在地震過程的短暫時間內,驟然上升的孔隙水壓力來不及消散,這就使原來由砂粒通過其接觸點所傳遞的壓力(有效壓力)減少,當有效壓力完全消失時,砂層會完全喪失抗剪強度和承載能力,變得像液體一樣的狀態,即通常所說有砂土液化現象。
區內的飽和砂土、飽和粉土具有液化的宏觀條件,在歷史地震發生時,曾有噴水冒砂、地面裂縫等現象發生。其液化程度受以下因素影響:土的顆粒特徵、密度、滲透性、結構、壓密狀態、上覆土層、地下水位埋深、排水條件、應力歷史、地震強度和地震持續時間等。
液化判別就是根據土的物理力學性質及其他工程地質條件,對土層在地震過程中發生液化的可能性的判別。國家標准《建築基礎抗震設計規范》(GBJ11-89)中規定了飽和砂土、飽和粉土的液化判別方法,在對區內飽和砂土、飽和粉土的液化判別時,即依照了前述規范提供的方法,在液化勢宏觀判定的基礎上,採用了原位測試資料——標准貫入試驗進行了液化臨界值和液化指數的計算。根據液化指數對地基液化等級的劃分見表4-8。區內液化砂土的分布規律見圖4-8。
(1)嚴重液化區
① 分布於現代黃河三角洲頂點,向北向東呈扇形展布的黃河泛流主流帶的中上游部位,主要在陳庄鎮—六合鄉、虎灘鄉—義和鎮一帶。
圖4-7天然地基承載力分區示意圖
表4-8地基液化等級表
② 零星分布於廢棄河道帶和決口扇,如下述地帶:東營區永安鄉—廣北水庫一線,呈條帶狀分布,為廢棄河道帶;利津縣店子鄉—前劉鄉,呈片狀分布,為決口扇的中部;東營區史口鄉附近、東營區六戶鎮西側、河口區新戶鄉東北等地。
該區內的飽和粉土、飽和粉砂顆粒均勻,粘粒含量低,沉積厚度較大,形成年代新,固結程度差,因此是最易發生液化的地區。
(2)中等液化區
① 分布於較大的決口扇及決口扇前緣坡地地帶,利津縣城東—明集鄉—大趙鄉、東營區勝利鄉—董集鄉—油郭鄉一帶。
② 分布於黃河泛流主流帶或其邊緣地帶。寧海鄉—墾利縣城;陳庄鎮—傅窩鄉;渤海農場總場東—建林鄉—新安鄉;義和水庫南—河口區。
③ 在濱海低地帶內有零星片狀分布,五號樁及以東地區;刁口碼頭東北—孤北水庫北部;新戶鄉以西及以北的近海地帶。該區一般位於嚴重液化區的外圍及決口扇頂部位或零星分布於小規模的黃河主流帶,飽和粉土、粉砂的粘粒含量較低,固結程度較差,因此是較易發生液化的地區。
(3)輕微液化區
① 分布於古黃河三角洲泛濫平原及決口扇邊緣,如下述地帶:利津縣南宋鄉—北宋鄉;東營區龍居鄉—廣饒縣陳官鄉—丁庄鄉。
② 分布於現代黃河三角洲的非黃河泛流主流帶區,如下述地帶:利津縣王莊鄉—墾利縣勝坨鄉;利津縣集賢鄉—墾利縣城東部;河口區太平鄉—義和水庫。
該區粉土、粉砂的沉積厚度較小,粘粒含量較高,因此液化程度較輕。
(4)非液化區
① 分布於工作區小清河以南的山前沖洪積平原,該區地下水位埋藏深,水位以下的飽和粉土,粉砂密實程度較好,因此不易液化。
② 分布於沿海地帶的濱海低地,該區除河口相沉積外,地層粘粒含量較高或以粘性土為主,因此不易液化。
3.軟土與鹽漬土
(1)軟土
軟土一般是指天然含水量高、壓縮性大、承載力低的一種軟塑到流塑狀態的粘性土。如淤泥、淤泥質土以及其他高壓縮性飽和粘性土、粉土等。黃河三角洲地區地處渤海之濱,具有軟土的沉積環境,鑽探資料亦證明,區內呈片狀分布著軟土。
① 軟土的劃分標准
本次劃分軟土時採用如下方法:當滿足下列條件之一時,並且厚度大於0.50m,將其確定為軟土:承載力標准值fk<80kPa;標貫錘擊數N63.5≤2;靜力觸探錐頭阻力qc<0.5MPa;流塑狀態。
② 軟土的空間分布
軟土主要分布於區內的東北部濱海地帶、河口—刁口碼頭一帶。利津縣羅鎮—黃河故道西、墾利縣下鎮鄉東部,另外在利津縣明集鄉—廣南水庫一線呈不連續片狀、碟狀分布。
③ 軟土的成因及主要物理力學性質
區內的軟土具有兩種成因:①爛泥灣相沉積:在歷次河口的兩側,沉積的以細粒成分為主的土層,一直處於飽和狀態,排水固結過程進展緩慢,所以土的力學性質很差。顏色以灰褐色為主,流塑態,土質細膩,岩性以粉質粘土為主,夾粉土和粘土薄層。②濱海湖沼相沉積:顏色以灰—灰黑色為主,有機質含量較高,具腥臭味,為淤泥或淤泥質土。
圖4-8地基砂土液化分區示意圖
表4-9軟土的主要物理力學指標統計表
從表4-9中可以看出:區內軟土具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、承載力低的特點,在荷載作用下變形較大,對建築物極為不利。因此,在工程建設規劃時,應盡量避開有軟土分布的地區。在無法避開軟土的建築物,應對區內的軟土有足夠的重視,採取一定的處理措施,對於一般工業民用建築可採取粉噴樁法進行處理,對於高層重型建築物應採取深基礎,如沉管灌注樁等,以避開軟土的不利影響(圖4-9)。
(2)鹽漬土
當土中的易溶鹽含量大於0.5%,且具有吸濕、松脹等特性的土稱為鹽漬土。區內的鹽漬土為濱海鹽漬土,按含鹽性質則大部分屬氯鹽漬土,局部為硫酸鹽漬土,鹽漬土按含鹽量可分為弱鹽漬土(0.5%~1%),中鹽漬土(1%~5%)、強鹽漬土(5%~8%)和超鹽漬土(>8%),區內的鹽漬土主要為弱鹽漬土,局部地段有中鹽漬土(見圖4-10)。
4.3.4工程地基適宜性評價
工程建築地基適宜性受多種因素的影響,為達到評價結果清晰簡潔、合理反映出區內建築適宜性等級的目的,選用了專家聚類法(亦稱總分法)進行評價。評價過程為:首先擬定評價因子,對各評價因子量化、分級並給定各級別的標准分,其次用傅勒三角形法確定各評價因子的權重,然後計算各勘測點單項因子分值和總分值,再按各點的總分值進行分區。最終的評價結果見表4-10、4-11、4-12、4-13。
圖4-9軟土分布示意圖
圖4-10鹽鹼土分布示意圖
表4-10一般工業與民用建築地基適宜性評價方案(評價深度10m)
① 沉降因子
② DⅠ——山前沖洪積平原;DⅡ——古黃河三角洲平原;DⅢ——現代黃河三角洲平原。
表4-11一般工業與民用建築地基適宜性評價分區說明表
表4-12高層重型建築物地基適宜性評價方案(評價深度25~30m)
表4-13高層重型建築物地基適宜性評價分區說明表
一般建築、高層建築物地基適應性評價分區見圖4-11、4-12。
圖4-11一般建築物地基適宜性評價分區示意圖
圖4-12高層建築物地基適宜性評價分區示意圖
『貳』 [在線等,跪求]描述一下下圖區域地質構造總體特徵和構造穩定性
基本類型:1,水平層理:工程性能好2.,褶皺包括背斜和向斜 凹陷:工程性回能好或工程性能一般3,斷裂答;工程性能差4、破碎帶:工程性能一般或差圖中:斷層:地層錯斷且有位移,上盤上升下盤下降。走向北西——南東,傾向北東
『叄』 普通地質圖與工程地質圖的區別
兩者最大的區別在於用途,普通地質圖反映一般的地質情況,就是區域的地層、地質專界限、地質構造屬、岩層等,反映基礎地質信息,往往比例尺較小。工程地質圖一般是在普通地質圖的基礎上,提取與工程相關的主要地質信息,並且著重反映對工程的施工和使用相關的地質問題和地質現象,由於更具有針對性所以比例尺也較大點。希望對你有用。
『肆』 什麼叫工程地質構造斷裂區域
斷裂構造分為3種: (一)一般斷層。1.斷裂構造形態的直接解譯標志(1)破碎帶的直接出露一般都構成負地形,具粗糙感;(2)地質體被切斷或錯開,包括地層、侵入體、岩脈、褶皺、不整合面等各種地質體被切斷錯開以及老斷層被新斷層切斷、錯開等;(3)沉積岩地區地層的重復或缺失,但應注意與褶皺和不整合接觸所造成的岩層重復和缺失的區別。2.斷裂構造形態的間接解譯標志(1)線性負地形和串珠狀地形:包括斷層崖、斷層三角面、斷層埡口、斷層溝谷、斷層裂口、串珠狀盆地和串珠狀湖泊、窪地等;(2)沿著某些方向,岩層產狀發生突然變化,但褶皺、不整合接觸也發生此現象,應注意區別;(3)侵入體、火山錐、礦體、鬆散沉積物呈線(帶)狀分布;(4)兩種不同地貌單元截然相接;(5)山脊線、階地、夷平面、洪積扇等地貌要素錯動;(6)水系的變異,包括一系列平行的直線河段、角狀水系、斷頭河、對口河、釣鉤河、相鄰河流均沿某一方向拐彎等;(7)泉(包括溫泉)、濕地的成串出露;(8)在第四紀沉積層的平坦地區出現呈直線狀分布的壠崗狀地形;但應注意風沙、冰川作用也可能形成這種地貌;(9)不良地質作用呈線狀分布,但應注意岩性也能造成此現象的產生。 (二)活動斷層。1.斷層崖、斷層三角面保留得很明顯,且在斷層線影像上見有斷層裂縫等;2.沿斷層線形成斷層裂口,多被視為仍在活動的斷層;3.相鄰河谷均出現跌水現象或形成瀑布等,往往與活動斷裂有關;4.沿斷裂分布的水系往往是直線狀分布,水系與斷裂相交處常發生同步扭曲;5.平坦的第四紀沉積層地區沿斷層線出現壠崗狀地貌,並多見有泉水出露;6.沿斷裂線分布一系列地震震中、泉水和溫泉等,往往也是活動斷裂的標志;7.洪積扇、沖積扇前緣被切成直線,沿切線有泉水或濕地分布;8.在第四紀地層分布的平坦地區出現異常的色線(色帶),往往是下伏活動斷裂的表現。 (三)隱伏斷裂。1.在平原地區呈現影像結構和色調深淺差異的界線,往往是隱伏斷裂所造成;2.山前的一系列洪積扇、沖積扇被切割,第四紀地層見串珠狀的泉水、濕地出露;3.第四紀地層上見多條相互平行的河段或相鄰河流突然同時拐彎;4.第四紀地層上的水系變異,斷頭河、成排河流沿某一地段成伏流等;5.平原地區河道出現一些特徵點,如匯流點、分流點等;6.在第四紀地層分布的平坦地區出現直線狀分布的壠崗地貌,並見有泉水或濕地分布。 ------摘自《工程地質手冊》(第四版)P66-P67第二篇第三章第六節:地質構造的解譯。
『伍』 什麼是工程地質問題
工程地質問題的定義:與人類工程活動有關的地質問題.
它影響建築物修建的技術可能性、經濟合理性和安全可靠性.如建築物所處地質環境的區域構造穩定問題,地基岩體穩定問題,地下硐室圍岩穩定問題和邊坡岩體穩定問題,水庫滲漏問題,淤積問題,浸沒問題,邊岸再造及壩下游沖刷問題,以及與上述問題相聯系的建築場地的規劃、設計和施工條件等方面的問題.工程地質工作的基本任務在於對人類工程活動可能遇到或引起的各種工程地質問題作出預測和確切評價,從地質方面保證建設事業的技術可能性、經濟合理性和安全可靠性。
工程地質條件是對工程建築有影響的各種地質因素的總稱。
主要包括地形地貌、地層岩性、地質構造、地震、水文地質、天然建築材料以及岩溶、滑坡、崩坍、砂土液化、地基變形等不良物理地質現象。
工程建設前需對建築物場地的工程地質條件進行調查研究,包括:該場地以往建築經驗,已發生過的工程事故的原因、防治措施和後果,建築物沉降、變形及地基地震效應等;分析和解決主要工程地質問題;
選擇工程地質條件優良的地點; 提出保證建築物的穩定性和正常使用的地基處理措施等。 拓展資料
自然條件是因地而異的,建築物類型和性質也各不相同,因而在不同的情況下作為重點研究對象的工程地質條件也是因地因工程而異,如在山區建築,與場地穩定性有密切關系的地質現象(地層褶皺、斷裂、滑坡、岩溶等)往往是重要的地質條件。
對地下建築來說,地質構造對建築物的穩定性有很大影響,而岩石產狀、斷層、節理和破碎帶的性質與分布等是重要的地質條件。
已有的工程地質條件在工程建築和運行期間會產生一些新的變化和發展,構成威脅影響工程建築安全的地質問題稱為工程地質問題。
由於工程地質條件復雜多變,不同類型的工程對工程地質條件的要求又不盡相同,所以工程地質問題是多種多樣的。
『陸』 1、根據所提供的工程地質平面圖和剖面圖,分析該地區的地質條件(地形、地層、地質構造等)
根據所提供的工程地質平面圖和剖面圖,我覺得該地區的地質應該是比較獨立的。
『柒』 工程地質條件和工程地質問題的概念
工程地質條件
定義:與工程建築有關的地質要素的綜合(或者說各種對工程建築有影回響的地質因素的總答稱)。
包括以下六個方面:
1.地形地貌條件
2.地質結構和地應力
3.岩土類型及其工程地質性質
4.水文地質條件
5.物理地質現象
6.天然建築材料
工程地質問題的定義:與人類工程活動有關的地質問題。
它影響建築物修建的技術可能性、經濟合理性和安全可靠性。如建築物所處地質環境的區域構造穩定問題,地基岩體穩定問題,地下硐室圍岩穩定問題和邊坡岩體穩定問題,水庫滲漏問題,淤積問題,浸沒問題,邊岸再造及壩下游沖刷問題,以及與上述問題相聯系的建築場地的規劃、設計和施工條件等方面的問題。工程地質工作的基本任務在於對人類工程活動可能遇到或引起的各種工程地質問題作出預測和確切評價,從地質方面保證建設事業的技術可能性、經濟合理性和安全可靠性。
回答者:匿名 1-6 21:55
『捌』 什麼是工程地質條件和工程地質問題
工程地質條件
定義:與工程建築有關的地質要素的綜合(或者說各種對工程建築回有影響的答地質因素的總稱).
包括以下六個方面:
1.地形地貌條件
2.地質結構和地應力
3.岩土類型及其工程地質性質
4.水文地質條件
5.物理地質現象
6.天然建築材料
工程地質問題的定義:與人類工程活動有關的地質問題.
它影響建築物修建的技術可能性、經濟合理性和安全可靠性.如建築物所處地質環境的區域構造穩定問題,地基岩體穩定問題,地下硐室圍岩穩定問題和邊坡岩體穩定問題,水庫滲漏問題,淤積問題,浸沒問題,邊岸再造及壩下游沖刷問題,以及與上述問題相聯系的建築場地的規劃、設計和施工條件等方面的問題.工程地質工作的基本任務在於對人類工程活動可能遇到或引起的各種工程地質問題作出預測和確切評價,從地質方面保證建設事業的技術可能性、經濟合理性和安全可靠性.
『玖』 地質方面結構和構造的區別是什麼
兩者區別在於概念完全不同,地址結構指岩石構成的特徵,地質結構主要表示礦物或礦物之間的各種特徵。
1、地質結構定義:地質學術語,岩石的結構。指組成岩石的礦物的結晶程度、晶料大小、晶料相對大小、晶體形狀及礦物之間結合關系等,所反映出來的岩石構成的特徵。
2、地質構造定義:構造是地質構造的簡稱。地質構造是指地殼中的岩層地殼運動的作用發生變形與變位而遺留下來的形態。
包括褶皺,節理和斷層等最基本的地質元素,地質元素是岩石圈中構造運動的產物。各種地質構造具有相應的地質現象和工程地質條件。
(9)區域構造地質與工程地質擴展閱讀:
地質構造因此可依其生成時間分為原生構造與次生構造。
次生構造是構造地質學研究的主要對象,而原生構造一般是用來判斷岩石有無變形及變形方式的基準。構造也可分為水平構造、傾斜構造、斷裂和褶皺。
地殼或岩石圈各個組成部分的形態及其相互結合方式和面貌特徵的總稱。
地質構造的規模,大的上千公里,需要通過地質和地球物理資料的綜合分析和遙感資料的解譯才能識別,如岩石圈板塊構造。
小的以毫米甚至微米計,需要藉助於光學顯微鏡或電子顯微鏡才能觀察到,如礦物晶粒變形、晶格的位錯等。
貴州位於華南板塊內,處於東亞中生代造山與阿爾卑斯-特提斯新生代造山帶之間,橫跨揚子陸塊和南華活動帶兩個大地構造單元。
在已知1400Ma地質歷史時期中經歷了武陵、雪峰、加里東、華力西-印支、燕山-喜山等5個階段。
雪峰運動奠定了揚子陸塊的基底,廣西運動使黔東南地區褶皺隆起與揚子陸塊熔為一體,以後又經歷了裂陷作用、俯沖作用,燕山運動奠定了現今構造的基本格局。
『拾』 區域地質構造對城市分布的控製作用
我國地理位置處於北半球濱太平洋沿岸和亞洲大陸東部,緯度、經度、地勢高低和板塊構造運動奠定了城市基本地質背景,人類文明重要載體的城市自東部沿海向內地,再到西部邊疆,數量呈現出由高度集中-比較集中-比較分散到稀疏零星的狀況。即使是一些山區城市也都坐落在相對平坦的山間谷地沿河地帶,除了少數以礦產為依託的礦山和丘陵區城市以基岩為場地外,絕大多數城市都是以厚度不等的第四紀鬆散堆積物為場地的,所以,城市的生存和發展與第四紀地質環境密切相關。
第四紀沉積物的形成與地貌類型的發育過程和特點統一於第四紀以來新構造期的地殼運動,區域地質構造決定了一個地區第四紀沉積物的分布、主要物質組成、顆粒粗細、沉積層厚度以及由此產生的第四系鬆散層的不同結構組合的物理、熱物理性質的變化和熱運移條件的差異。
我國東部廣大平原區第四紀以來長期處於相對沉降的過程中,除少數地區外,普遍發育一定厚度(多大於100m)河流相、河湖相鬆散沉積物,長江、黃河、淮河、海河、遼河等大型河流形成的沖洪積平原聚集了全國大、中城市60%~70%。內陸河谷地區受區域地質構造所控制地形地貌的圍限,第四系鬆散沉積物分布面積、形態、厚度變化均較大,地域特色明顯,沉積類型復雜,厚度一般變化於數十米到上千米之間。在少數特殊(如岩溶、黃土塬等)地質背景下形成的城市,其對地質環境的依賴性更突出。這種依賴性體現在它們與其所在地區地貌及第四紀地質環境關系的緊密性是其他因素不可相比擬的。
由上述不難看出,區域地質構造控制了區域地形地貌和第四系的發育,區域地形地貌是城市對自然地質環境的最大依賴,所以,區域地質構造對城市分布發展具有間接控製作用。我們研究淺層地溫離不開城市發展的巨大需求,也離不開城市坐落的自然地質背景,更應該認識到淺層地溫資源存在於自然地質背景中,而且是組成這個自然地質背景的重要分子。因此,對於淺層地溫資源開發利用而言,了解認識和它共生共存的自然地質背景或環境類型、特徵是至關重要的。
基於我國地域不同,將我國城市地質環境劃分為4類和11個亞類,見2-1表。
表2-1城市地質環境劃分表
1.濱海型城市地質特點
除台灣省以外的12個沿海省(區、市)所轄的5個沿海特區,15個對外開放港口城市,它們屬於人口、經濟密集型城市,既包括有較長歷史的古老城市,又有新興城市,它們是我國現階段人類工程-經濟活動對自然地質環境改造最強烈的地區。就自然條件而言,將其進一步劃分為濱海平原亞型城市和濱海山地(含島嶼)亞型城市。
(1)濱海平原城市亞型:它們自北而南分別坐落於渤海、黃海、東海、南海沿岸的帶狀平原區,且具河口港城市特點,如天津、上海、廣州、福州、溫州等,地形平坦或微起伏,大部分屬河口三角洲平原。杭州灣以南的濱海地帶屬上升海岸,由於現代海岸抬升,河口三角洲不斷擴大,城市有自港內向港外定向性推移前進的發展特點。這些河口地段第四紀沉積物厚度相對較大,一般都大於100m,個別濱海城市達1000m。其物質組成除粉細砂層外,粘性土層厚度較大,且分布普遍,部分地區埋藏有淤泥類土。由於沉積物形成時代較新,上層結構疏鬆,孔隙發育,壓縮性強,一般場地地下水埋藏較淺,土層多處於飽和狀態,土質強度低,呈次固結狀態。濱海平原城市亞型地質環境的突出特點:高程低,海陸相接,場地地形開闊,地貌類型單一,地下水埋藏淺,土質軟弱,承載力低,地表排水不暢,有時會嚴重地受到風暴潮的襲擊。如果該類城市屬於地震烈度Ⅷ度上范圍,在地震發生時,往往會出現嚴重的砂土液化現象。
在這類城市中,淺層地溫資源開發利用應優先考慮地埋管地源熱泵方式和地表水(海水、江水源)地源熱泵方式。
(2)濱海山地城市亞型:地形上波狀起伏,丘陵山地與濱海低地相交互,海灣與岬角相接,海岸狹長呈帶狀蜿蜒伸展。一般地說,該類海岸由剝蝕丘陵、海岸斜坡及河口堆積區三部分所組成。因誨灣形態多姿,風貌奇異,又有內灣、狹灣,平直港灣和離島之分,該類型城市布局錯落有致,除少數內灣有年代較新的瀉湖相松軟沉積地層外,絕大部分為砂類海岸或風化岩組成的海岸,所以大多數情況下有良好的天然場地和地基條件,同時具有得天獨厚的良港和極好的旅遊度假城市環境。如大連、秦皇島、連雲港、廈門、湛江、北海、海口、三亞、珠海、深圳、香港、高雄、基隆等。這些城市的第四紀堆積層較薄,且厚度變化較大,可見數米至數十米,相當部分基岩直接出露於地表。
這類城市自然地質條件復雜,應盡可能降低人為工程活動的不良影響,其中包括岸帶取水,入海河流中上游築壩攔水工程,岸帶取砂、採石,以及修築碼頭工程等,以便防止由此而帶來的海鹹水入侵,海岸蝕退,砂粒粗化等危害發生。由於第四系薄,淺層地溫資源主要存在於基岩中,開發利用時的成本會有較大增高,若有條件採用地表水(河水、海水)地源熱泵應是不錯的選擇。
2.平原型城市地質特點
(1)沖積平原亞型:該類城市地處我國東部和中部平原地帶(如松嫩平原、遼河中下游平原,海河平原、黃河中下游平原、淮河平原、長江中下游平原等),這里是我國城市比重最大地區,也是改革開放以來發展較快的地區,城市化進程顯著加快。地質環境特點是地形平坦、開闊,第四系分布廣,厚度較大,發育有沖積、沖-洪積、湖積多種成因的沉積物。第四紀堆積物的種類仍以粉細砂、粉土、粉質粘土,粘土以及淤泥質土等細粒物質為主。地下水相對豐富,因自20世紀70年代以來,工農業和城市供水開采強度不斷增大,地下水位也隨之下降。不過在河流下游和河谷階地、漫灘區,地下水理深較淺。其中一些城市地區受活斷層和地震影響顯著,一方面因地震烈度為Ⅷ度以上,存在潛在地震威脅;另一方面,一些地下水埋藏較淺的地段,飽水粉細砂層則具液化可能性。如哈爾濱、大慶、沈陽、石家莊、鄭州、合肥、蚌埠、成都等城市地質環境基本屬於此類。
此類城市地區,淺層地溫資源的開發利用一般可採取地下水或地埋管地源熱泵方式。
(2)沖積三角洲平原城市亞型:該類城市地質環境具有其獨特的地理位置,它們附屬於長江、黃河、淮河、珠江、遼河、海河等各大河流的下游平原地區。它們與濱海平原過渡相連。因多系第四紀沉降區,地勢低平,地下水埋藏淺,第四系厚度普通達數百米,且以沖積相和湖相粉細砂、粘土和淤泥質土為主。其中屬全新世沉積分布廣泛,地層結構疏鬆,多處於飽和或過飽和狀態,土體工程地質性質軟弱,承載力相對較低。在我國東部地區的蘇州、無錫、常州、杭州、嘉興、蚌埠、江陰、錦州、東營等城市頗具代表性,反映出濱海平原亞型與沖積平原亞型之間的過渡性特點。
此類城市地區,淺層地溫資源的開發利用一般應側重於地埋管地源熱泵方式,同時,地表水(河水、湖水)或地下水地源熱泵方式在條件具備時也是可以採用的。
(3)山前平原城市亞型:它們地處我國中東部平原與中西部山區過渡的平原地區。該類城市以沖-洪積扇傾斜平原為主要特徵的地質環境,決定著它們既有良好的場地可供利用,又有較豐富的地下水水源。自山區向平原,地層的物質組成,以數百米巨厚的第四紀沖積、洪積物為基本特徵,岩性顆粒由粗變細,依次按卵礫石——粗細砂層——粉砂、粘性土層順序過渡。地下水埋藏由深變江,且多呈自流性質。因城市所處地貌單元部位或為沖-洪積扇後緣或為其前緣,其場地工程地質性質呈有規律變化。盡管與濱海平原自然地理環境相比存在許多不足,但從城市建設和發展有利條件比較,場地開闊、地表排水通暢、地基土性質良好,承載力較高,對不同種類工程布局和道路交通建設,地質條件具有足夠的調整餘地和土地資源潛力。因此,山前傾斜平原城市亞型地質環境,通常被視為對城市建設和發展十分有利的條件。具體言之,如我國的首都北京即坐落在太行山和陰山山脈山前永定河和潮白河下游沖-積扇構成的山前傾斜平原區。此外,典型山前傾斜平原城市還有呼和浩特、烏魯木齊等內陸城市,皆屬於同一性質。
此類城市地區,淺層地溫資源的開發利用原則上講應側重於地下水地源熱泵方式,實踐經驗也確實驗證了上述理論。但面對降雨量減少、地下水水位不斷下降的嚴峻形勢,為了優先確保生活飲用水,各地採取了一些限制地下水地源熱泵方式的使用。在沖洪積扇中下部地區地埋管地源熱泵方式是可以考慮積極採用的。
3.內陸盆地型城市地質特點
內陸城市多依託相對開闊的山間盆地或河谷階地及其斜坡地帶,此外,還有少數處於乾旱半乾旱氣候下黃土高原和岩溶區某些特殊地質環境下的城市。包括下列4種亞型:
(1)內陸河谷盆地城市亞型:多數內陸城市地質環境屬於此類。它們的場地受河谷地貌控制,大部分城市佔據了河流沖積物組成的不同級次的階地,也有少數城市跨越丘陵前部的河谷斜坡帶,場地和地基除部分為基岩外,絕大部分由坡積、坡-殘積物所組成。沖積層以卵礫石層、砂層為主,少數城市場地屬基岩河谷,基岩直接出露於地表。像重慶市,大部分地段為基岩場地,少部分地段分布有厚度不等土層。由於河谷斜坡發育,所以有時發生滑坡災害,給城市建築和道路工程安全帶來威脅。如重慶、宜昌、撫順、本溪等城市,都曾不同程度地受到滑坡災害的影響。
此類城市地區,淺層地溫資源的開發利用原則上講應側重於基岩地埋管地源熱泵方式,但應綜合考慮成本、地質災害可能對工程的影響和工程誘發地質災害的可能性。
(2)乾旱-半乾旱季節凍土盆地城市亞型:它們的地理位置緯度偏高,包括東北、西北、華北、內蒙地區的部分城市。該類城市地質環境與山前傾斜平原城市亞型類似。惟因高緯度氣候因素影響顯著,大多數城市因受凍脹、風沙和鹽漬化等地質災害作用有別於其他城市地質環境。受乾旱、半乾旱氣候因素影響,城市水源基本以地下水為主,如烏魯木齊、呼和浩特等,地下水資源已成為城市建設和發展的基礎條件和制約性因素,所以水源地保護問題較為突出。
此類城市地區,淺層地溫資源的開發利用原則上講應因地制宜,地下水地源熱泵方式和地埋管地源熱泵方式都是可以選擇的,但應偏重地埋管地源熱泵方式。
(3)黃土高原河谷盆地城市亞型:主要指陝、甘、寧、青、內蒙古等省(區)的一些城市(含中、小城市)。因地處黃土高原,氣候乾旱,多有暴雨發生,水土流失嚴重,時有滑坡、泥石流災害發生。特別是在城市建設過程中,一方面,布局上往往以當地河谷為依託,沿河展布;另一方面,不斷向塬坡擴展。就城市建築場地地基穩定而言,黃土濕陷性帶來的地基不均勻沉降應是建築工程防治的重點。我國西北地區的西安、蘭州及北方城市太原、鄭州、洛陽等均屬該城市亞型。
此類城市地區,在河谷或在古河道上的地區,可選擇地下水地源熱泵方式和地埋管地源熱泵方式;在黃土塬地區應關注潛水面或地下水面的高低、埋管間距,慎重使用地埋管地源熱泵方式。
(4)內陸岩溶河谷盆地城市亞型:廣泛發育石灰岩地區的大中城市在我國南方和北方都佔有相當數量。其中如貴陽、南寧、桂林、柳州、濟南、本溪等。因當地發育著數量和規模不等的隱伏性溶洞、天窗、落水洞、陷落柱等,使這些城市地質環境復雜性增強,岩溶塌陷則成為該類城市最突出的災害性地質問題之一。當然從城市旅遊和岩溶地下水源開發優勢考慮又是特有的資源。所以,該類城市面臨著防禦岩溶塌陷災害和資源合理開發利用雙重任務。
岩溶水系統是可以利用的地下水系統,前提條件是如何保護,控制水位波動幅度以避免岩溶塌陷,加強防護以避免水體污染。
4.高原河谷型城市地質特點
(1)深切峽谷城市亞型:少數城市處於西南高山峽谷區,伴隨第四紀以來地殼快速抬升,河谷強烈下切,地形陡峻,河流急湍,城市在其發展過程中不斷沿河谷延伸的同時,逐漸由河谷向山坡擴展,從而形成高懸河谷之上的沿河帶狀深切峽谷亞型城市。其中如攀枝花即屬此類。
此類城市地區,位於河谷的地區可選擇地下水地源熱泵方式,位於山坡地區域可選擇基岩地埋管地源熱泵方式。
(2)高原寒凍河谷城市亞型:主要是指地處高寒氣候下的青藏高原區的河谷城市。河谷地勢開闊、平坦,冬季氣候干寒,季節凍融作用顯著,夏季常受暴雨襲擾,河谷型泥石流災害時有發生。此類城市在全國城市中居少數,其中如拉薩、西寧等。
此類城市地區,地下水、地埋管地源熱泵方式均可考慮,但都應慎重。