安徽蕪湖地區工程地質特征及工程建設適宜性評價

馬 濤，楊 潘

(安徽省地質調查研究院，安徽 合肥 230001)

近年來隨著城市規模的不斷擴大和當代工業技術的不斷興起，使原有地質環境條件的改變不斷加速甚至遭到破壞，當這種改變和破壞超過地質環境所能承受的能力，就會引發各種環境工程地質問題和地質災害(黎偉昕等, 2010; 王健等, 1998)。因此需要查明相應的工程地質環境條件和狀態，以及進行工程建設適宜性分區評價，從而最大可能地減少或避免地質災害的發生、保證地質環境條件對工程建設的適應性，實現對地質環境條件最大限度的合理有效地利用與保護，保持人類工程建設與自然之間的協調與適應(郭長寶等,2009; 張耀國, 2011; 趙厚舜, 2019)。

本文以合肥-蕪湖城市圈地質環境綜合調查項目為基礎，參考了蕪湖地區地質調查和最新成果，開展了安徽省蕪湖地區的工程地質特征分析與工程建設適宜性評價，為安徽省蕪湖沿江地區的各類工程建設提供科學的參考依據。

1 研究區概況

研究區位于安徽省東南部長江中下游地區，地處東經118°00＇～118°30＇、北緯31°10＇～31°20＇之間，面積880 km2。研究區地處沿江丘陵平原，研究區內海拔總體為西北部低、東南部高的特征，高度5.8～138 m。根據地貌形態，結合海拔高度、相對高差等將區內地貌劃分為平原區、崗地和丘陵區三個地貌形態類型，再結合采用成因與形態相結合的方法可進一步劃分為沖積平原(I)、崗地(II)、山地丘陵(III)三個成因形態地貌類型，如圖1所示。

圖1 研究區地貌圖

根據構造運動來看，研究區地塊構造控制作用主要源于中生代的板塊運動碰撞、陸內造山等，印支期總體構造線方向近東西向，燕山期總體構造線方向北東向，如圖2所示。區域內地層屬于揚子地層區，大部分地區為第四系，前第四紀地層出露較少，僅見于區內長江河道的東南側的低山丘陵區。

圖2 研究區構造地質圖

研究區內火龍崗一帶北北東走向的低山丘陵是長江河道與青弋江河道的分水嶺，亦是其地下水的分水嶺，以西為長江河谷沉積區，以東為青弋江河谷沉積區，沉積環境完全不同，根據巖相古地理特征，將其劃分為三個水文地質區。三個水文地質區又根據含水層巖性、地下水類型和富水性的不同進一步細分為八個亞區，如圖3所示。

圖3 研究區水文地質分區圖

2 研究區工程地質巖層特征及分區

2.1 工程地質層劃分

研究區內土體分布廣泛，土壤主要是以粉質粘土、粉土夾粉砂、粉砂為主，源于早更新世-全新世的沖積、沖湖積成因。根據研究區具體情況，考慮巖土體的沉積時代和沉積環境、土體性質和狀態、土工實驗參數統計以及工程地質層分布的連續性等因素(段蕊, 2019; 金艷平, 2020)，將研究區第四系覆蓋層劃分為5個主層及14個亞層，具體層位信息可詳見表1，各層位土體的物理力學指標統計可詳見表2。

表1 研究區第四紀地層工程地質層組特征

表2 研究區第四紀工地層程地質層物理力學指標統計表

研究區內基巖主要出露于南部以及中部丘陵山區，巖性主要是二疊紀或者白堊紀的頁巖、碳酸鹽巖以及碎屑巖為主。根據前述劃分原則，將區內巖體共劃分為9個主層，具體詳見表3。

表3 研究區基巖地層工程地質層組特征

2.2 工程地質分區

考慮到對工程地質條件起主導作用的因素(馬秉務, 2020; 劉必良, 2020)本文按照地貌成因類型將研究區劃分為長江沖積平原工程地質區(Ⅰ)、局部小流域沖積平原(青弋江)工程地質區(Ⅱ)、局部小流域沖積平原(漳河、橫山河)工程地質區(Ⅲ)、崗地工程地質區(IV)和山地丘陵工程地質區(Ⅴ)。其次，結合巖體工程地質建造類型及特征、重點考慮對工程建設影響較大的工程地質層的分布情況，5個工程地質區又細分為10個工程地質亞區，具體見詳見表4。

表4 研究區工程地質分區表

如圖4所示，長江漫灘平原工程地質區(Ⅰ)主要分布在長江沿線漫灘平原區，包括無為陡溝鎮等大部分區域。2a-4層粉細砂缺失亞區(Ⅰ1)主要分布于橫山橋鎮北部龍湖新城江北村-北焦灣-后埂村一線以及工作區北部陡溝鎮童村-周家巷-湯溝小周村-二壩曹家莊一帶的長江沖積平原區。2a-4層粉細砂埋藏亞區(Ⅰ2)主要分布于區內北部泥汊鎮-白茆鎮-二壩鎮一帶的長江沖積平原區以及長江現代漫灘、江心洲地區。

如圖4所示，小流域沖積平原(青弋江)工程地質區(Ⅱ)，主要分布于青弋江沿岸。2a-2層粉質粘土出露亞區(Ⅱ1)主要分布于青弋江沿岸方村鎮-清水鎮一帶，主要工程地質層組為2a-2、3a-1、3a-3、3a-5。3a-1層大橋鎮組粉質粘土是30m以淺主要持力層。

如圖4所示，局部小流域沖積平原(漳河、橫山河)工程地質區(Ⅲ)主要分布于新港鎮-橫山橋鎮-峨橋鎮-蕪湖市區一帶。3b-2層砂層埋藏亞區(Ⅲ1)主要分布于漳河沿岸峨橋鎮-魯港鎮一帶。2a-2層粉質粘土出露亞區(Ⅲ2)主要分布于高安河、橫山河、蕪湖市區。

如圖4所示，崗地工程地質區(Ⅳ)分布于丘陵山體的兩側，區內地層以單層結構為主，地表出露下蜀組硬塑狀粘土3b-1層。3b-1層粉質粘土出露亞區(Ⅳ1)分布于工作區崗地大部分地區，區內地層為單一結構的下蜀組硬塑狀粘土、粉質粘土。

如圖4所示，山地丘陵工程地質區(Ⅴ)位于南部以及中部，丘陵山體由卵礫石、碳酸鹽巖類巖組及碎屑巖類巖組組成。易溶蝕堅硬厚層狀碳酸鹽巖巖亞區(Ⅴ1)主要分布于火龍崗鎮白馬山-大王山一帶山區，在三山南部老山、新港南部蜈蚣山附近也有零星分布。易崩塌堅硬-較堅硬塊狀巖漿巖亞區(Ⅴ2)主要分布于三山鎮南部老山、銅山、岳山以及新港鎮蜈蚣山以南，沿山體呈脈狀分布，巖性主要為流紋質凝灰巖、二長花崗巖、花崗斑巖、石英閃長巖。易崩滑堅硬-較堅硬中-薄層狀碎屑巖亞區(Ⅴ3)主要分布于白馬山、蜈蚣山一帶。巖性主要為細砂巖、礫巖、粉砂巖、硅質頁巖、長石石英砂巖。易崩滑密實狀卵礫石亞區(Ⅴ4)主要分布于新港鎮南部低丘一帶。巖性主要為棕紅色泥礫層。

圖4 研究區工程地質分區圖

3 工程建設適宜性評價

3.1 評價體系的構建

根據上文分析，參考相關評價案例(丁繼新等, 2005; 劉俊杉, 2014; 葛松, 2018)，根據主導因素、綜合分析及差異性原則(吳文敏, 1988; 趙傳海, 2013)，確定評價指標，具體見表5。各評價指標因子權重根據在根據專家經驗和蕪湖地區經驗值確定(谷天峰等,2004; 王輝等, 2015; 于俊杰, 2013; 楊江平, 2015)，具體權重賦值詳見表5。如表6所示，為本次評價過程中的工程建設適宜性評價因子分級量化表。

表5 研究區工程建設用地適宜性評價指標體系及權重表

3.2 評價方法

本次評價中根據表5中的評價指標和表6中的因子量化分級，對應的四個等級和分值對應別為：適宜級(10分)、較適宜級(6分)、適宜性差級(3分)、不適宜級(1分)。并且優先考慮以高值為主。按下式計算評價單元的適宜性指數Is根據適宜性評價標準判定評價單元的工程建設適宜性分級。

表6 工程建設適宜性評價因子分級量化表

(1)

根據《城鄉規劃工程地質勘察規范》，評定單元建設適宜性等級類別定量計算評判的判定標準按表7確定：

表7 評價單元的工程建設適宜性判定標準

最后根據收集的資料進行權重進行矢量圖層疊加，根據上述公式進行適宜性指數計算，得到最終疊加結果，最終得到研究區工程建設用地適宜性評價結果圖層。

3.3 評價結果

采用基本指標多因子分級加權指數法，即對以上制作出的各基本指標評價單因子分級圖層進行加權疊加，得到工程建設適宜性指標評價體系綜合圖(圖5)。

圖5 研究區工程建設適宜性評價分區

適宜區主要分布在工作區內漳河和橫山河沖積平原區、青弋江沖積平原、崗地、山地丘陵大部分地區，行政區域上主要包括新港鎮、高安鄉、橫山橋鎮、峨橋鎮、火龍崗鎮、方村鎮、清水鎮、鏡湖區大部分區域，該區面積345.85 km2，占總面積(除水域)的47.74%。較適宜區主要分布在工作區內長江沖積平原、青弋江東岸大部分地區，行政區域上主要包括新河鎮、白茆鎮、湯溝鎮、二壩鎮、高安鄉、龍湖新城、三山街道、清水鎮大部分區域，該區面積299.46 km2，占工作區總面積(除水域)的41.33%。較不適宜級主要分布在工作區內長江沿岸，行政區域上主要包括黑沙洲、小洲鄉大部分區域，該區面積79.19 km2，占研究區總面積(除水域)的10.93%。

4 工程地質特征

根據工程地質分區結果來看，在二壩鎮、白茆鎮、小洲鄉等地局部分布有軟土、易液化粉(砂)土，屬于不良地質體，工程建設應注意防治沉降、震陷、液化等危害。其中分布在橫山橋鎮北部龍湖新城江北村-北焦灣-后埂村以及陡溝鎮童村-周家巷-湯溝小周村-二壩曹家莊的2a-4層粉細砂缺失亞區(Ⅰ1)應注意軟土變形對天然地基及短樁基持力層的影響。主要分布于青弋江沿岸的小流域沖積平原工程地質區(Ⅱ)，工程地質力學良好，可作為天然地基和樁基持力層。分布在新港鎮-橫山橋鎮-峨橋鎮-蕪湖市區的局部小流域沖積平原工程地質區(Ⅲ)，工程地質力學良好，可作為天然地基和樁基持力層。分布于丘陵山體的兩側的崗地工程地質區(Ⅳ)，該層工程地質性質良好，可作為主要持力層，需要注意是的是3b-1層粉質粘土出露亞區(Ⅳ1)層“下蜀黃土”具有一定的結構強度，但有一定膨脹性且遇水易崩解，垂直裂隙發育，遇水易發生傾倒式的坍塌、滑落，因此在邊坡附近進行工程建設應該做好護坡措施。位于南部和中部的山地丘陵工程地質區(Ⅴ)，人為改造強烈，由于采石、取土等形成大量高陡巖質邊坡，巖體破碎，穩定性差，崩滑危險性較大。采石后留下多個巨大礦坑，深達數米，寬闊數百上千米，現大多已積滿水。Ⅴ1、Ⅴ2及Ⅴ3亞區經區域構造作用，巖體變形強烈，節理裂隙發育。受風化剝蝕和人工爆破開挖的影響，節理裂隙進一步發育，表層巖體較破碎。Ⅴ4亞區受風化剝蝕和人工開挖的影響，地層工程地質條件較差，特別是新近形成的邊坡，易失穩破壞。

根據適宜性評價結果來看：處于長江兩岸的地帶，在城市規劃設計中應該將其最后考慮，因此屬于不適宜工程建設的地帶，工程地質條件差，地質災害頻發，若有工程建設在可能會引發不好的后果；在距離長江兩岸稍微遠的地帶，在城市規劃中應該慎重考慮，因為評價結果顯示屬于較適宜的地帶，工程地質條件替班，地質災害時有發生，若有工程建設應該做好前期勘探等準備工作，才能進行工程建設施工等；在青弋江、漳河、橫山河等流域區，在城市規劃設計中可以進行優先考慮和開發，因為其評價結果屬于適宜級，工程地質條件優良，地質災害很少發生，因此作為首要的工程建設用地的考慮范疇。該結果也表明了沿江地區的工程建設一般首要不能考慮江邊等區域，因為其工程建設適宜性一般都較差，這與客觀現實情況也是相符合的。

5 結語

(1)根據研究區工程地質特征，將其劃分為5個大區、10個亞區。在工程建設中，Ⅰ1和Ⅰ2亞區應注意工程建設應注意防治沉降、震陷、液化等危害；Ⅱ1亞區工程力學良好，可作為天然地基和樁基持力層；Ⅲ1和Ⅲ2亞區工程力學良好，可作為天然地基和樁基持力層；Ⅳ1亞區在邊坡附近進行工程建設應該做好護坡措施。Ⅴ區主要是分布在基巖地區，受風化剝蝕和人工開挖的影響，地層工程地質條件較差，特別是新近形成的邊坡，易失穩破壞。

(2)選取地形形態等12個具體指標，采用多因子分級加權指數法對研究區進行工程建設適宜性評價。結果顯示研究區內的長江兩側均為較不適宜工程建設的區域，面積約79.19 km2；較適宜工程建設的區域主要位于長江的北岸及小部分區域南岸，面積約299.46 km2；適宜工程建設的區域主要位于長江南岸，面積約345.85 km2。