援建北川新县城工程地质勘察

胡文奎，樊祜传

(济南市勘察测绘研究院，山东济南 250013)

援建北川新县城工程地质勘察

胡文奎∗，樊祜传

(济南市勘察测绘研究院，山东济南 250013)

通过援建北川新县城工程地质勘察项目，总结并浅述了北川新县城地质环境特征、岩土物力力学特征，对北川新县城建筑场地进行了工程地质评价。

北川新县城；地质环境特征；岩土物力力学特性；工程地质评价

1 引 言

2008年5月12日14时28分，四川省汶川县映秀镇(北纬31°，东经103.4°)发生8.0级强烈地震，地震强度大，源震浅，破坏力强，波及面广。地震发生后，党中央、国务院决定由山东省对口支援异址重建北川新县城。

2 地质环境及岩土物力力学特性

2.1 交通及自然地理

北川新县城拟建于安昌镇及黄土镇之间，地理坐标:东经104°26′15″～104°29′10″，北纬31°35′00″～31°38′02″。拟建场地北为安昌镇，直线距离约2.0 km，南为黄土镇，直线距离约1.2 km，西邻乐兴镇、晓坝镇，东为江油市八一镇、方水镇。距离绵阳市直线距离为27 km，与北川县城原址直线距离为24 km。

2.2 气象、水文

北川新县城地处山前坝丘区，属中亚热带湿润季风气候区，具有日照少，冬暖、春早、夏凉、秋短和夏季多暴雨、秋季多绵雨的特点；多年平均气温16.3℃，极端最高气温36.5℃，最低－4.8℃。多年平均日照1 058.7小时。年无霜期为300天。多年平均降雨量1 261 mm，主要集中在5月～10月，占年降雨量的87%，7月降雨量最多，为309.7 mm，一月上旬最少，为1.4 mm。区内50年一遇最大年降水量为1 521.1 mm(1990年)，最大日降水量为470 mm(1992年)。年平均蒸发量1 084.26 mm，多年平均相对湿度76.1%，年平均雾日15天。

拟建场地中部安昌河，自北西向南东蜿蜒而过，区内长约4.5 km，河床宽150 m～250 m，多年平均流量21.47 m3/s，最大洪峰流量1 300 m3/s，最小流量1.5 m3/s。勘察期间南东端水位542.11 m，北西端水位561.84 m，高差19.73 m，坡降4.38‰。据安县水文站(距新县城平距约2 km)资料显示，安昌河常年洪水位574.83 m，最高洪水位575.19 m(1972年7月8日)。

2.3 地形地貌

北川新县城用地范围内地形总体中部低，四周高，北西高，南东低。安昌河于场地中部近北西～南东向展布，最低点位于安昌河南端，高程542.11 m，最高点位于东侧丘顶637.96 m，相对高差95.85 m。区内地貌按成因形态可分为三类。

(1)河流冲积平原

分布于安昌河两侧，由河床、河漫滩、一、二级阶地组成，高出河水面3 m～15 m，地形平坦，倾向河流下游，地面高程一般534.84 m～567.61 m，相对高差23.77 m，坡降一般2‰～4‰。为场区主要用地。面积11.20 km2，占比77.49%。

(2)河流侵蚀堆积阶地

分布于场区西侧及南东侧，为安昌河三级阶地，高出河面15 m～90 m，基座式，地形坡角较缓，一般15°左右。主要为远景规划用地。面积1.24 km2，占比8.59%。

(3)构造剥蚀低山～剥蚀浅丘

分布于场区南侧、西侧、北侧的边缘地带，地形坡角较大，一般10°～20°，局部形成陡崖，相对高差一般30 m～80 m，多分布基岩。主要为远景规划用地。面积2.01 km2，占比13.92%。

2.4 地质构造及区域稳定性

北川新县城地处新华夏系四川沉降盆地边缘与龙门山隆起带之复合部位附近，区内分布荣华寺背斜，背斜轴位于场区北侧边缘，轴向近北东向，长度约11 km，场区主要位于荣华寺背斜南东翼。南东翼地层产状127°～274°∠74°～87°，主要发育两组构造裂隙，产状分别为320°～355°∠63°～84°，240°～274°∠74°～87°，长8 m～10 m，张开宽0.01 m～1.00 m间距1 m～3 m，局部充填粘土。裂隙面结合差，均为硬性结构面。

据1∶5万安县幅《地质图说明书》，经地震资料及航卫片解释，场区南侧分布一条黄土镇——陈家大山——金字堰隐伏断层。龙门山前山逆冲断层带距场区平距约8 km～20 km，该断层带在“5.12”汶川大地震中均有复活。但场地位处四川盆地边缘的稳定台地，区域稳定性较好。

2.5 地层岩性及物力力学特性

据地表调查及钻探揭露，北川新县城场地上覆土层有第四系全新统冲积卵石土()、上更新统冰水沉积粉质粘土、含卵石砂土、卵石土()、中更新统冰水堆积及冰积含泥卵石土()，出露基岩为白垩系下统剑门关组第一段(K1j1)、侏罗系上统莲花口组第一段(J3l1)及第二段(J3l2)。

分布于河床漫滩～一级阶地。

砂土:灰褐色，含少量卵石或粉质粘土，湿，松散～稍密状，压缩性中等。

卵石土:灰褐色，主要由卵石、漂石、砂、粉土、粉质粘土等组成，卵石粒径一般30 mm～160 mm，含量约50%，漂石粒径一般210 mm～400 mm，含量约5%，呈亚圆型，母岩主要为灰岩、石英砂岩等，分布不均匀，质坚硬，其间充填砂约20%，砂常呈层状分层，粉土约10%，粉质粘土约15%，湿，稍密～中密状，钻探揭露层厚约3.20 m～5.20 m，其承载力高，压缩性低。

为场区主要地层，分布于二级阶地的广大区域。

上部为粉质粘土:褐黄色、灰色、深灰色，可塑～硬塑，稍有光滑，韧性中等，干强度中等，压缩性中等，无摇震反应。顶部0.30 m～0.50 m为耕植土，含植物根系。局部偶含粒径200 mm～400 mm的漂石，局部呈夹层状、透镜体分布于卵石土中。钻探揭露厚度1.80 m～15.90 m。

下部为含卵石砂土及卵石土:含卵石砂土呈褐黄色，湿、稍密～中密状。其间夹粉质粘土、圆砾、卵石、漂石等，圆砾粒径一般2 mm～20 mm，含量约5%～10%，卵石粒径一般20 mm～120 mm，含量约10%～40%，漂石粒径一般200 mm～310 mm，砂含量约5%～ 10%，粉质粘土约5%～15%，砂土主要为中粗砂，含量约50%，厚度1.30 m～18.25 m。

卵石土:褐黄色，灰黄色，主要由卵石、漂石、圆砾、砂、粉土、粉质粘土等组成，卵石粒径一般20 mm～200 mm，含量约50%～60%，漂石粒径一般200 mm～500 mm，含量约5%～15%，圆砾粒径一般2 mm～20 mm，含量约5%～10%，母岩主要为石灰岩、石英岩、砂岩等，呈亚圆形，质坚硬，其间充填砂土约10%～25%，粉土约5%～10%，粉质粘土约20%～25%，湿，呈稍密、中密、密实状态，钻探揭露最厚约65 m。

分布于四级阶地之丘顶。

上部为粉质粘土:棕红色，可塑～硬塑状，局部含少量卵石，厚7.80 m。

下部为卵石土:棕黄色，棕红色，主要由卵石、漂石、圆砾、砂、粉质粘土等组成，卵石粒径一般20 mm～150 mm，含量约50%，漂石粒径一般200 mm～260 mm，含量约5%，圆砾粒径一般2 mm～16 mm，含量约15%，母岩主要为灰岩、砂岩等，呈亚圆形，砂岩部分为强风化状，分布不均匀，其间充填砂约15%，粉质粘土约15%，稍湿，呈中密～密实状，厚度约20 m。

(4)白垩系下统剑门关组第一段(K1j1)

砾岩:灰色，砾状结构，厚层状构造，钙质胶结，砾石主要为灰岩，少量石英岩，砾径2 mm～20 mm，最大100 mm，含量约60%～80%。分布于场区南端，勘探揭露厚度8.80 m。

(5)侏罗系上统莲花口组(J3l)

二段(J3l2):泥岩夹砾岩。厚1 544 m。

一段(J3l1):砾岩、砂岩夹泥岩。厚249 m。

泥岩:紫红色，泥质结构，厚层状构造，主要由粘土矿物组成，局部含砂质条带、团块或夹薄层泥质粉砂岩。为区内主要岩性，钻探揭露最大厚度17.50 m。

砂岩:灰白色，棕～棕褐色，中粒结构，厚层状构造，主要由长石、石英等矿物组成，局部含砾石，零星分布于场区北侧，钻探揭露最大厚度7.50 m。

砾岩:灰色，砾状结构，厚层状构造，钙质胶结，砾石主要为灰岩，少量石英岩，磨圆度较好，砾径10 mm～35 mm，最大100 mm，含量约50%～70%。零星分布，钻探揭露最大厚度10.50 m。

(6)各岩土层地基承载力特征值、变形指标及桩基参数

根据济南市勘察测绘研究院援建北川新县城勘察项目大量的试验数据分析统计，结合当地建筑经验，各岩土层的主要工程特性指标统计如表1所示。

岩土层的主要工程特性指标 表1

根据场区内大量的土样土工试验数据表明，场区内土对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋和钢结构均具微腐蚀性。

2.6 水文地质条件

区内水文地质条件较为复杂，地下水类型主要为第四系松散堆积层孔隙潜水，次为碎屑岩裂隙水及岩溶裂隙水。

(1)第四系松散堆积层孔隙潜水

(2)碎屑岩裂隙水

碎屑岩类裂隙水主要赋存于区内J3l砂岩层，主要接受大气降雨补给，根据调查在陡坡及陡崖附近以溢流或泉点的形式向外排泄，一般流量在0.10 l/s～0.20 l/s之间。丰、枯期动态变化大。

(3)岩溶裂隙水

J3l1砾岩为钙质胶结，分布厚度大，裂隙发育，赋存岩溶裂隙水，其补给来源主要是大气降水及沟谷地表水。

根据场区内大量的水质简分析，场区内水对混凝土具弱腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋在干湿交替及长期浸水环境中具微腐蚀性。

2.7 不良地质作用

根据现场地质调查及访问，场区边缘存在危岩、采空区、岩溶塌陷区、隐伏岩溶区。

危岩:分布于新县城南侧山丘，为K1j1砾岩，危岩体呈柱状、块状，局部地带在“5.12”汶川地震中出现了掉块及塌落现象，坡脚可见有较多的崩落体。

采空区:位于场地东侧，边缘中更新统冰积台地区(调查访问当地村民而得)，在上世纪30年代及90年代曾采砂金形成，其采空区底板均为基岩。

岩溶及岩溶塌陷区:岩溶分布于场地北侧，岩溶塌陷区位于北东角，均位于J3l1砾岩中，溶洞洞口明显，其中部系推测；岩溶塌陷区系5.12地震中出现陷坑，直径5 m～7 m左右，陷落深度1 m～2 m左右，应为其下伏砾岩中存在垂直岩溶带发育的隐伏岩溶漏斗中充填的土体陷落所致。

隐伏岩溶区:位于场地北侧，J3l1主要为砾岩，砾岩的主要成分为灰岩，在溶蚀作用下，地表石芽、溶沟等较发育，其下可能存在隐伏岩溶漏斗或溶洞。

3 工程地质评价

3.1 地震效应评价

根据《建筑抗震设计规范》GB50011－2001(2008年版)，本区抗震设防烈度为7°，设计基本地震加速度值为0.15 g，设计地震分组为第二组。

根据统计，场区内等效剪切波速值250 m/s≥υse〉140 m/s者土层厚度4.5 m～21 m，500 m/s≥υse〉250 m/s者土层厚度均大于5 m。据此判别建筑场地类别为II类，设计特征周期为0.40 s。勘察期间，场地下覆未发现粉砂及软土等软弱夹层，不存在砂土液化影响。区内的危岩区、岩溶区、采空区及隐伏岩溶区属建筑抗震危险地段，其余建筑场地处于可进行工程建设的一般地段，属较稳定的建筑场地，适宜进行工程建设。

3.2 场地稳定性评价

(1)危岩评价

危岩位于场区南端边缘地带，呈带状断续分布。危岩带长约2.4 km，高约20 m～40 m，陡崖顶部卸荷带宽约8 m～15 m，具统计共12段危岩。危岩均由K1j1砾岩组成，其中危岩体呈块状、柱状，体积一般0.5 m3～10 m3，岩体中主要发育两组裂隙，产状为1320°～355°∠63°～84°，2240°～274°∠74°～87°，岩层产状127°～167°∠8°～18°，陡崖总体坡向320°，坡角约70°～80°。危岩体在暴雨及地震或爆破震动等因素的作用下，将出现掉块及崩落现象，现状稳定性差，一定条件下将危及崖脚道路行人及车辆的安全。

危岩区现状稳定性差，所占比例很小，加之该区地形较陡，危岩区不宜规划建筑，可采用人工清除或锚固、支撑、水泥浆对裂隙灌浆等措施进行整治，对危岩整治后，可用作公共绿地。属工程建设适宜性差区。

(2)岩溶区评价

区内K1j、J3l中均分布有钙质胶结砾岩，属易溶岩石。经地表调查，基岩露头中可见石芽、溶沟、溶蚀裂隙(宽0.20 m～1.50 m，局部充填粘土)、溶洞(直径0.10 m～1.30 m)，在永昌大桥钻探时其ZK23下部砾岩中出现3.09 m(孔深25.15 m～28.24 m)掉钻现象，系溶蚀裂隙或孔洞。

溶洞:位于场区东北侧，溶洞进口位于东侧负地形中，洞口直径约0.5 m，出口位于西侧陡坎底部，洞口直径约1.0 m，长约160 m，据当地居民介绍，暴雨时东侧负地形的积水均进入溶洞，于西侧出口流出。

岩溶塌陷:位于场区北东角李家老院子附近，当地村民介绍“5.12”汶川地震后，该地段即出现了57个大小不等的近于圆形的塌陷坑，直径5.0 m～7.0 m，陷坑深度一般1.00 m～2.00 m。

区内所见溶洞区及岩溶塌陷区，均为不稳定区域，在地表加载及地震等动力作用将可能出现塌陷。该区“5.12”汶川地震时出现岩溶塌陷，其现状不稳定，可用作公园等公共绿地。属工程建设不适宜区。面积约0.48 km2，占比3.32%。

(3)采空区评价

采空区位于场区南东角，均为采砂金后遗留，在景山山丘周围偶见有老洞洞口，洞口直径1.5 m左右，多数已被损毁。经访问了解，采空区长约950 m，宽约500 m，面积约4.5×105 m2。据当地村民介绍，采用竖井向下掘进至含砂金层位，再沿砂金层位横向采取砂金，采砂金同时将其中的漂、卵、砾石回填于采空区中，砂金层位埋深10 m左右。竖井洞口早被回填种植，“5.12”地震时又出现了沉陷，采空区呈带状，面积约2.4×105 m2。采空区，在地表荷载及地震等动力作用下将出现采空区塌陷。

该区现状稳定性差，建议在以后的工作中，查明采空区底板位置，拟建物基础置于采空区底板以下，同时对地基进行加固处理后，可作为建设用地。属工程建设适宜性差区。适宜性差区包括危岩区及采空区，总面积约1.03 km2，占7.13%。

(4)隐伏岩溶区及稳定地段

隐伏岩溶区下伏基岩以可溶性砾岩为主，地表溶蚀现象较为发育，估计其下部可能存在隐伏岩溶，地基稳定性较差，地形起伏较大，属工程建设较适宜区，宜用作公共绿地如公园等，若用作建设工程用地，则必须查明其中的岩溶发育特征，确保地基稳定性无安全隐患。该区面积1.35 km2，占比9.35%。

北川新县城除危岩区、岩溶区、隐伏岩溶区、采空区外的其他区域，未发现严重不良地质作用，场地稳定，地基土质较均匀、地下水对工程建设无影响或影响小，地形平坦，排水条件好。属工程建设适宜区，属于稳定地段。该区面积约11.58 km2，占比80.20%。

4 结 语

北川新县城场区南侧边缘地带分布有危岩，南东角分布有采空区，稳定性差，属工程建设适宜性差区，面积约1.03 km2，占比7.13%；北侧溶洞及北东角岩溶区，稳定性差，属抗震不利地段，不适宜区，面积约0.48 km2，占比3.32%；北侧的隐伏岩溶区稳定性较差，属工程建设较适宜区，面积约1.35 km2，占比9.35%。除此而外的其他区域稳定，适宜工程建设，该区域面积约11.58 km2，占比80.20%。适宜及较适宜区面积共计约12.93 km2，占比89.55%，场地适宜建设新县城及工业园区。

自2009年5月以来，笔者参与了北川新县城勘察项目共计58项，其温泉片区现已交付使用，桥梁市政工程亦陆续施工完毕。通过开工后的基坑开挖、桩基施工及地基基础检测验收，北川新县城建筑场地的工程地质条件得到了充分利用和很好验证。

[1] 四川蜀西地质工程勘测院.北川羌族自治县新县城及工业园区总体规划阶段工程地质勘察报告.

[2] 济南市勘察测绘研究院.济南市援建北川新县城永昌桥工程地质勘察报告.

[3] 四川省地矿局九〇九水文地质队.四川省安县地质灾害调查与区划报告.

[4] 中国人民解放军建字七三〇部队.1∶20万绵阳幅区域水文地质普查报告.

[5] 四川省地质局二区测队.1∶20万绵阳幅区域地质调查报告.

[6] DB51/T5026－2001.成都地区建筑地基基础设计规范.

[7] 1988年编制.四川省区域地质志.

Geological Investigation of New Beichuan County Site

Hu WenKui，Fan HuChuan
(Jinan Prospect And Surveying Research Institute，Jinan 250013，China)

This paper presents the characteristics of geological environment，geotechnical properties of new Beichuan county site，based on the writer’s geological investigation which had lasted out 200 days and nights，as well as briefly evaluates the engineering properties for the new construction site of Beichuan county in Sichuan province.

New Beichuan county site；Characteristics of geological environment；Geotechnical properties；Engineering geology Evaluation

1672－8262(2010)06－161－05

P642

B

2010—09—04

胡文奎(1979－)，男，工程师，主要从事岩土工程勘察工作。