广州市大夫山北部地区水文地质、工程地质和环境地质特征研究

栗海宇

（广州市地质协会，广东 广州 510030）

1.引言

随着社会经济的快速发展，广州城市建设日益推进，为最大程度地防范和治理工程建设过程中或建成后的地质灾害，需对建设区的水文、工程和环境地质进行充分的论证研究。通过综合地理条件、区域地质环境、气象、水文等方面的条件，进行详细的水文地质、工程地质和环境地质调查，配合钻探等手段，揭露大夫山北部地区的地质条件，并针对可能引发的地质灾害，提出防治措施和建议。

2.区域地质背景

广州市大夫山北部地区位于番禺区，属钟村街道管辖。综合地质环境上属南岭构造带南缘，属于新华夏系隆起带的次一级断陷沉降区[1]。

区域地层：出露的地层有震旦系石英岩、片麻石英岩、片麻状变质岩；白垩系百足山组砾岩、砂岩和砂质页岩；第四系第一阶地海成显著的海陆混合沉积粘土、砂、砂砾等。

区域构造环境：位于万顷沙断陷的中间地段，被沙湾—白坭断裂和化龙—黄阁断裂两条区域大断裂所圈闭。该区可见明显现代构造运动，虽地震频繁，但强度不大，可见出露沿断裂地震带的热矿水资源。

新构造运动：在该区域明显且较频繁，但强度不大，危害性小，具普遍大面积垂直升降运动，成陆现象迅速。沿断裂分布地震运动以及热矿水资源。从全新世以来很少有活动的构造活动，对大夫山北部地区的影响几乎可以不予考虑[2]。

3.气象与水文特征

研究区属亚热带季风气候区，阳光充沛，雨水充足[3]。据番禺及南沙气象部门1960～2019气象资料，该调查区全年年平均气温21.8℃。平均降雨量1725.9 mm（1951～2017年），4～9月为雨季。相对湿度年平均78%，蒸发量年平均1598.4 mm，热带气旋登陆次数年平均4～5次，广州7～9月最为常见。登陆时风暴潮、暴雨往往会接踵而至，台风影响带来大风和暴雨[4]。

研究区位于珠江三角洲，周围河网隶属于珠江水道，均通过珠江口汇入伶仃洋。区域上每年4～9月份为汛期，河道年内径流量不均匀，若受同期台风大潮影响，水位出现暴涨暴跌[5]。距离研究区较近的河道为市桥水道，位于研究区南侧约3000 m，宽度 60～100 m，航道水深约 3～5 m[6]。

4.研究区地质构造特征

从全新世以来很少有活动的构造活动，对大夫山北部地区的影响几乎可以不予考虑。研究区内第四系覆盖层较厚，未发现断裂构造，基岩埋深较小，推测地质构造对研究区影响相对较小。大夫山北部地区在中全新世为抬升的海冲积平原，在晚全新世为沉降的冲积平原，以0.43 mm/年的速率沉降[7]。

5.水文地质特征

5.1 地下水类型及其特征

松散岩类孔隙水，填土层是该类水的主要赋存体，承压性几乎为0。降水和地表水是最主要的来源，季节雨量的变化对其影响显著。地下水位线较缓，埋深大致分布于2.1～10.3 m，水位变动范围不大，控制在0.9～1.8 m，水量贫乏，单井涌水120～285 m3/d，水化学类型为 Cl·HCO3-Na·Ca及 Cl-Na，矿化度 2.2～6.5 g/L，水温 24～27℃。

块状岩类裂隙水，赋存的地层是震旦系混合花岗岩，主要集中在强风化带和中风化带。富水性及透水性主要决定于构造条件和风化作用，富水性和透水性有明显的不均匀性，区内混合花岗岩节理裂隙以闭合型为主，因此该岩类的富水性属贫乏[8]。单井涌水量26～169 t/d，Cl～Ca型水是主要的类型，矿化度 0.035～0.2 g/l，总硬度 0.05～1.5 mol/l。

5.2 地下水的补径排条件与动态特征

地区上降雨量的变化引起地下水的季节性动态起伏。首先是降雨的季节性变化，引起的蒸发度和湿度不一致，进入土体和基岩的补给量也随着改变，即降雨丰富的雨季就是补给量体积最大的时期。除此以外，大气降雨对孔隙潜水影响较深，水位和水量受降雨大小的控制。地表水和其他区域的补给也是孔隙潜水的重要补给来源。基岩上部的松散岩类孔隙水和区域外的侧向补给是裂隙水的补给。渗入潜流和蒸发是地下水的排泄方式。

地下水动态变化明显受降雨量及地貌影响，从补给区、径流区到排泄区，径流速度从急到缓，动态变化幅度从大到小。降雨后水位线较浅的松散岩类孔隙水会水位快速上涨，水位会相应滞后数天至1个月不等。高水位期集中在4～9月，丰水期的最高值集中在6月。9月之后，水位随着降雨量的减少而降低。低水位期集中在10月～第二年3月，最低值集中在1月，水位变幅0.5～1.5 m。基岩裂隙水与松散岩类含水层的动态变化基本相同，但是其动态变化往往具滞后现象。大夫山北部地区地下水动态变化的主要特征表现为和大气降水的季节性变化紧密相关，气象的影响因子相对显著，且较浅部位的变化幅度较深部地区大。

5.3 地下水的腐蚀性

本次共采集了2件地下水，通过测试分析发现，大夫山地区的地下水对混凝土结构具有一定程度的腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具有轻微的腐蚀。

6.工程地质特征

6.1 岩土体类型及主要特征

6.1.1 松散土类

根据岩土的工程特征、成因类型，将研究区内松散土类分为人工素填土、海陆交互相沉积层。

灰褐色的人工填土层，主要成分是黏性土、碎石、石英质砂为主的素填土，呈松散或稍压实的状态，伴随有少量块石，顶部0.1 m为砼。人工填土层的厚度约1.50～9.90 m，平均值约7.38 m，顶面标高为5.70～18.22 m，平均17.03 m；混合花岗岩风化残积土层，为砂质黏性土，呈黄褐色、红褐色，硬塑状，土质不均匀，土的成分包括粉质、砂纸颗粒及少量碎石，碎石是混合花岗岩受风化后形成的碎块，碎石含量约15%～30%。钻探出的岩心遇水易软化、崩解。层厚约3.60～4.80 m，平均4.35 m，顶面埋深为7.20～9.90 m，平均9.28 m。

6.1.2 块状岩类

大夫山北部地区发育的基岩为震旦系混合花岗岩。

参照岩石的风化程度来划分，分为全风化混合花岗岩、强风化混合花岗岩和中风化混合花岗岩。全风化混合花岗岩，颜色呈灰黄色、黄褐色，矿物和岩石结构构造均已破坏，钻取的岩芯呈坚硬土状，厚度约2.60～3.70 m，平均3.15 m，埋深12.00～13.60 m，平均 12.80 m。

强风化混合花岗岩，颜色呈黄褐色、灰黄色，矿物风化强烈，但是原岩的结构构造相应地保留完整，岩芯呈半岩半土状、碎块状、块状，手可掰断，风化不均匀，风化差异明显，局部岩芯偏中风化。厚度约7.90～38.20 m，平均19.21 m，埋深7.20～19.40 m，平均16.25 m；中风化混合花岗岩，颜色呈灰褐色、青灰色，细粒半自形结构，节理裂隙发育，表面有浸染状的铁锰氧化物，钻取的岩芯呈短柱状或块状，岩石风化相对不均匀，局部夹有强风化，底部岩芯主要呈青灰色，风化程度较上部岩石轻微，厚度约3.11～6.25 m，平均5.25 m，埋深13.80～35.00 m，平均25.92 m。

6.2 工程地质条件评价

6.2.1 地基土工程地质力学性质评价

填土层，广泛分布于地表，土层强度低，厚度较大，多呈松散状，承载力偏小，一般不宜做持力层。残积土层，硬塑状砂质黏性土为主，具有较高的强度，结合建筑物荷载条件及基础埋藏的深度条件，埋藏的深度较深，不适宜成为低层工程建设项目的基础持力层高。强风化层可作为预应力管桩桩端持力层。中风化混合花岗岩层，在研究区内广泛分布，承载力相对较高，可作为桩基持力层。基岩层，在大夫山北部地区的埋藏深度不一致，变化幅度较大，但总体的地基强度高，可以作为桩基的良好持力层。

6.2.2 不良工程地质问题

强风化花岗岩在区内广泛分布且厚度较大，这些岩土层具高强度、低压缩性等特性，作为地基其工程性质较好。但其具有很多不良的地质特性，这些强风化花岗岩颗粒较粗，主要矿物包括石英、长石及硬水铝石等粘土矿物，粘土矿物主要是高岭石和伊利石。这些粘土矿物引起岩石的空隙较大，土层粘性差，且遇水易软化崩解[9]，工程稳定性较差。

7.环境地质特征

大夫山北部地区的水文地质、工程地质条件较简单且稳定，基本不发育已发地质灾害，仅在建设工作过程中可能诱发地面沉降的地质灾害，在建成后，工作区可能面临地面沉降和自然斜坡崩塌/滑坡的危害[10]。地面沉降和自然斜坡崩塌/滑坡潜在的地质灾害的危害程度和危险性均为小。

8.结语

大夫山北部地区区域地质背景复杂程度为中等，地形地貌为残丘地貌，地层与岩石条件简单，地质构造条件较稳定，水文地质条件相对较简单，松散岩类孔隙水和块状岩类裂隙水是主要的地下水类型，富水性贫乏。地下水对工程建设的影响较小，岩土工程地质条件相对稳定，环境地质条件较为简单，不发育已发地质灾害，工程建设项目结束后可能遭受地面沉降和自然斜坡崩塌/滑坡的危害。