广州白云新城工程地质分区及岩溶稳定性评价

1、广州白云新城工程地质分区及岩溶稳定性评价EngineeringGeologicalDivisionandKarstStabilityEvaluationofNewCityBaiyuninGuangZhouJiangShoujun(GuangdongGeologicalsurvey,Guangzhou510080):Basedontheworkofbasicgeology,NewcityBaiyunofGuangzhouinkarstdevelopmentareaisdividedtodifferentengineering-geologicalareas,andengineeringgeolo

2、gicalevaluationofeachareaiscompleted,divisionStabilityevaluationaccordingtotheoftheKarstproblemsisthekeywork.1概况白云新城前身包括广州原白云机场及配套区和萧岗、江夏、陈田、柯子岭、三元里等5个城中村，东至白云山风景区绝对控制线，北至黄石路，南至北二环高架，西至机场路,面积共23.4平方公里。20世纪90年代中期，考虑到白云机场受自身发展要求和城市建设影响将选址新建，便提出了开发建设白云新城的构想。广州原白云机场正式退休后，对旧白云机场及周边区域的改造工程提上日程。白云新城位于白云山西端

3、北东向断裂的上盘的沉陷区，以大面积的人工填土覆盖为主要表现特征，其下第四系多为山前冲洪积相晚更新世小市组，隐伏地层以晚古生代地层为主，各地层形成轴面北北东走向的褶皱，工作区主体位于褶皱核部与东翼，晚古生代地层内北东向顺层断裂发育，被后期东西向断裂切断，构造较为复杂。2 岩土体工程地质分区根据地貌类型、岩土体工程地质类型等因素，将工作区划分为：工程地质条件复杂地区（红层碎屑岩岩石亚区、碳酸盐岩岩石亚区）、工程地质条件中等复杂地区（碎屑岩岩石亚区）、工程地质条件简单地区（混合岩片麻岩岩石亚区）。2.1 工程地质条件复杂地区（1）红层碎屑岩岩石亚区位于工作区西南侧瑶台村的剥蚀残丘、台地，局部发育冲积

4、、洪积阶地。第四季覆盖层为单层结构的薄层粘性土，粘性土以可塑为主，靠近河涌位置有薄层淤泥，风化土厚度1-13m,为褐黄色、紫红色的粉质粘土、粘土，呈可-硬塑状态。基岩为白垩系的砂砾岩、粉细砂岩、砂岩、泥灰岩及泥岩等，局部夹石膏。砂岩呈厚-中厚层状，新鲜基岩出露较少，主要是覆盖型，岩石风化带厚度为14-32m,风化裂隙发育。本区的工程地质问题具有隐蔽性，工程地质特征包括:1、红层碎屑岩的分布受控于分布区的区域断裂带,岩体结构破碎,水文网络发育,应注意渗流、蠕变等问题的潜在影响；2、由于砂岩、泥岩、页岩、等多种软硬岩层互层结构和工程活动等因素的影响,沿着软弱结构面易形成差异风化等地质问题。基岩中软

5、硬不均匀，即夹有层状的基岩风化土，不但给施工带来困难，而且在风化层易产生塌方，冒顶；3、由于时代较新,岩土体的胶结性差,物理力学性能相对较差,岩石多属于软岩类别，易崩解软化，稳定性差，易发生地基不均匀沉降等问题。工程地质评价：红层碎屑岩区的工程地质问题主要是因岩体本身破坏及水的作用造成。控制性因素是软弱夹层在水的作用下软化、泥化,形成“滑泥”。水的渗入是软弱夹层软化、泥化的必要条件,而岩体破碎具有良好的渗水通道是水渗入边坡使软弱夹层软化的前提条件。此外,岩体风化破坏也是重要因素。因此,红层碎屑岩区的工程地质问题预防及治理必须从治水、防水以及防止岩层破坏着手。做好覆盖土或风化岩层的防渗。对透水性

6、较好或风化严重、节理发育的岩土层,表面宜做铺砌封闭。下切较深的裂隙应灌浆封闭,防止地表水下渗。尽量采取防风化措施,减少基岩的暴露面和暴露时间,以免风化迅速发展造成更大的危害。本区粘性土可作为低、多层建筑天然基础持力层，高层或大荷载建（构）筑物应选用桩基础，如管桩、灌注桩。基坑支护可采用排桩止水，结合喷锚、放坡开挖，尽量避免深基坑。（2）碳酸盐岩岩石亚区位于规划的白云新城所处区域，工作区西北侧的小坪村、南航新村、棠溪村一带也有分布。区内地形平坦，属山前冲积平原地貌。第四季覆盖层厚度薄，埋藏浅，为冲洪积粘性土夹砂土，粘性土以硬-可塑为主，局部夹软塑态粘性土或稍密砂土。风化土厚度0.5-50.2m，

7、为灰黄色、褐黄色、棕红色的粉质粘土、粘土，以硬塑为主，部分可塑、坚硬态，少量软塑态。下部基岩主要为石炭系壶天组、石蹬子组、二叠系栖霞组与三叠系大冶组的灰岩、白云质灰岩，局部夹有泥质灰岩、炭质灰岩、白云岩等。地面出露面积较小，主要是覆盖型，呈北东条带状分布。岩石致密坚硬，结构面主要为层理、节理、溶隙等，结构体主要为板体、块体，其中发育溶隙、溶洞。上部溶洞多为泥砂质充填，下部空洞较多。壶天组灰岩岩溶最为发育，其次为栖霞组灰岩。工程地质特征:1、由于人类活动，使浅部土层，尤其是粉细砂层与溶洞贯通，产生水力联系，从而引发岩溶地面塌陷等地质灾害；2、岩体裂隙发育，岩层层面起伏巨大，建筑基础容易存在临空结

8、构面而不完整，或溶洞顶板受荷超出岩体极限力学平衡状态，在竖向荷载作用下整体破坏，导致桩基失稳；3、岩面陡倾，管桩施工易出现断桩、滑桩等不良现象；4、岩溶孔洞发育，桩基施工容易出现漏浆、塌陷事故；5、在岩溶区的抽排水，引发“流砂”、管涌，导致地表沉陷，影响邻近市政设施和建筑物安全。工程地质评价：1、制定岩溶地下水开发利用规划，控制开采量和水位降深。2、规避岩溶地面塌陷灾害风险的首要措施是尽量避免在隐伏岩溶区规划建设重要经济活动区和主要居民区，如工业区、房地产开发区等，从而最大限度避免岩溶地面塌陷的危害。已在隐伏岩溶区规划的工程建设，必须将岩土工程勘察的重点落实在查明浅部溶洞、土洞的分布和埋深，为

9、施工技术方法的选择、基础的设计提供依据。3、根据不同地质条件，对已发生的塌陷应尽可能回填夯实，以防地表水下灌，再次引起塌陷。隐伏岩溶区工程治理的措施要根据场区工程勘查结果，据具体实际情况进行选择。4、本区粘性土可作为低、多层建筑天然基础持力层，高层或大荷载建（构）筑物应选用桩基础，如管桩或大直径嵌岩灌注桩。基坑支护可采用排桩止水，结合喷锚、放坡开挖，尽量避免深基坑。2.2 工程地质条件中等复杂地区位于规划的白云新城东西侧的冲积平原区，第四季覆盖层厚度薄，埋藏浅，为冲洪积粘性土夹砂土，粘性土以硬-可塑为主，局部夹软塑态粘性土或稍密砂土。风化土厚度1-33.3m,为灰黄色、褐黄色、棕红色的粉质粘土

10、、粘土，呈可-硬塑状态。基岩以二叠系上统圣堂组、沙湖组、童子岩组与石炭系下统测水组煤系地层为主，岩性以细砂岩、页岩、泥岩、粉砂岩、砾岩、砂砾岩为主，夹炭质页岩、煤和灰岩透镜体、泥灰岩等。薄中不等厚互层状，工程地质性质差别大，岩石力学强度高、低变化显著。一般是砂岩、砂砾岩、砾岩和石灰岩，力学强度高，属较坚硬坚硬岩石。坚硬的粉细砂岩、中粗砂岩夹软的泥岩及煤层组成。砂岩呈厚-中厚层状，粉砂岩、细砂岩，岩石易风化破碎，节理裂隙一般较发育。此外还有少量石炭系下统曲江组、大赛坝组与二叠系上统孤峰组砂岩、粉砂岩与泥岩、粉砂质页岩互层，局部夹炭质页岩与灰岩。工程地质特征:1、基岩埋藏浅，块状带发育，岩石破碎，

11、层理发育，基岩中软硬相间；2、泥岩、炭质页岩和煤，节理和构造裂隙发育，易风化和软化，工程地质性质差，是工程地质层中的软弱夹层，工程建筑时易沿软弱面引发的工程基础滑移。工程地质评价：在该区规划的工程建设，岩土工程勘察时应查明软弱夹层的产状组合关系、力学属性、延展及贯穿情况。为施工技术方法及基础的设计提供依据。本区粘性土可作为低、多层建筑天然基础持力层，高层或大荷载建（构）筑物应选用桩基础，如管桩、灌注桩。基坑支护可采用排桩止水，结合喷锚、放坡开挖，尽量避免深基坑。2.3 工程地质条件简单地区主要分布在白云新城东侧的白云山。基岩主要为云开岩群的变质含砾粗粒石英砂岩、石英岩、片岩等。工作区东南角马鞍

12、山附近有少量为侏罗系金鸡组石英砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩互层，底部为砾岩，夹少量砂砾岩、砂岩，还有形成于中侏罗系的二长花岗岩。为基岩覆盖区和风景区，一般不宜作为工程建设场地。工程地质特征:岩石抗风化能力较花岗岩差，随着岩石风化程度由弱至强，岩石的抗压强度也逐渐降低。在断裂带附近花岗岩具片理化、角砾岩化、糜棱岩化，顺片理面易形成滑坡。工程地质评价：风化土土质均匀，地势起伏大，易于坑道施工。地下水位埋藏深，岩石坚硬，稳定性良好。应尽量避免在断裂带附近规划建设工程。3 岩溶地质问题及稳定性分区评价根据碳酸盐岩类分布、岩溶发育程度，初步按区内碳酸盐岩类分布区岩溶地面塌陷灾害风险进行稳定性区划，将岩溶地面

13、塌陷灾害稳定性区划分为4类，见白云新城岩溶地面塌陷灾害稳定性分区图（图1）。图1白云新城岩溶地面塌陷灾害稳定性分区图一类区，n一二类区，田一三类区，iv其他区域一类区为高风险区。主要包括石炭系壶天组、石蹬子组与二叠系栖霞组等地层分布区。赋存于这些层位中的灰岩质纯，岩溶极为发育。此外，分布于断裂构造发育地区的白垩系大塱山组中灰质砾岩夹层的灰岩，因水动力条件好，岩溶也相当发育。在这些区段内，若覆盖在其上的第四系砂层厚、粘性土层较薄，同时断裂构造较发育，则发生岩溶地面塌陷等地质灾害的可能性最大，灾害风险也最大。在这种区域，适宜布设监测井，检测地下水的水位变化和地下水水化学成分的更改，监控人类活动对地下水系统的污染或者破坏程度，更有