武汉都市发展区工程地质分区研究

官善友，朱锐，庞设典，江丹

(武汉市勘察设计有限公司，湖北 武汉 430022)

武汉都市发展区工程地质分区研究

官善友*，朱锐，庞设典，江丹

(武汉市勘察设计有限公司，湖北 武汉 430022)

在充分搜集资料、现场调查的基础上，对武汉都市发展区的区域地质、工程地质、水文地质、环境地质等做出了全面分析，提出工程地质分区以地形地貌为主控因素，沉积物成因为辅控因素进行一级分区，按照沉积物成因分并结合不良工程地质作用、古河道等因素进行二级分区，同一个亚区中，根据地表出露土体的时代、成因及物理力学性质不同，划分不同的工程地质地段。

工程地质分区；地形地貌主控；沉积物成因；不良地质作用

1 引 言

武汉市地貌形态总体属平原范畴。南部以丘陵、岗地为主，地形起伏，残丘呈东西向条带状断续分布；北部以冲积平原为主，地形平坦，松软土体连片出现，表现出区域性差异。区内基岩露头零星出露，大部为第四系堆积物所覆盖，覆盖层厚度一般小于 60 m；局部地段因地质构造影响或其他原因，覆盖层厚度大于60 m。

受地质构造的影响，武汉市不同时代、成因类型的岩(土)体，分别以一定组合形成不同的地貌单元，既表现了不同区域工程地质条件的差别，又显示特定环境中形成的岩(土)体组合，在地层、岩性、结构、构造、水文地质及工程地质条件等方面，存在共性的规律，为工程地质分区创造了条件。

以往的武汉市工程地质图因历史条件限制，其范围、精度已不能完全满足当前经济建设的需要。武汉市勘察设计有限公司1997年建成的《武汉市工程地质信息系统》，目前已收录工程勘察钻孔资料20多万个，包含工程地质、水文地质、工程物探、岩土水试验成果等大量信息资源。自2012年开始，武汉市开展了城市地质调查，本次工程地质分区在充分吸收以往成果资料的基础上，利用最新的调查成果进行综合研究。

2 区域地质条件

2.1 地质构造

武汉市属扬子陆块区下扬子陆块之鄂东南褶冲带的四级构造单元——武汉台地褶冲带。该台地褶冲带由古生代-中生代沉积地层组成，其间发育规模不大的山间凹陷或断陷小红盆。多为第四纪堆积物所覆盖，零星露头主要为志留纪、泥盆纪和二叠纪地层。区内经多期构造改造过程，以褶皱为主，断裂也十分发育。构造运动按其作用特点和相互关系，大致可划分为加里东-海西期、印支期和燕山期三大阶段，目前所展现的构造形迹主要是印支期和燕山期的产物，以近东西向线状褶皱和近东西向、北西、北北(东)向脆性断裂为主，构造连续性好，构造特征清晰，宏观上表现为近东西向的线状构造。2.2 工程地质条件

武汉市分布古生界至新生界地层。古生界地层地表出露不广，多隐伏于新生界地层之下。新近系地层地表未出露，埋于第四系松散堆积物之下。松散堆积物分布面积约占武汉市区总面积的三分之二。

由于武汉市地貌多样、河湖发育，第四纪期间的气候冷暖干湿多次变化及振荡式的升降运动，致使第四纪沉积环境变迁频繁，造成第四纪地层分布广、类型多、相变大、物质成分复杂。第四系地层可划分为下、中、上更新统和全新统地层。全区分布有28个岩石地层单位，其中有6条近东西向的碳酸盐岩条带。

2.3 水文地质条件

按照地下水的性质及埋藏条件，将武汉市地下水划分为4种类型，9个含水岩组及两个隔水岩组，见表1。2.4 主要环境地质问题

影响都市发展区城市建设、安全的环境地质问题主要有岩溶地面塌陷滑坡、崩塌地质灾害，软土地面沉降，河流冲蚀塌岸等。岩溶地面塌陷分布于汉阳、武昌、洪山及江夏等有隐伏碳酸盐岩分布区；滑坡、崩塌分布在低山、丘陵地带；软土压缩变形和膨胀土胀缩变形则分布于长江、汉江冲积平原、垄岗区；河流冲蚀塌岸分布在长江、汉江等河流沿岸。

工作区地下水类型及含水岩组划分[2] 表1

(1)岩溶地面塌陷

武汉市属鄂东南岩溶地面塌陷易发区，近几十年发生过30余起岩溶地面塌陷灾害。武汉地区碳酸盐岩在自然及人类工程活动(抽取地下水)作用下，自1931年以来，先后在武昌丁公庙、江夏区马鞍山井田、汉阳中南轧钢厂、武昌阮家巷、陆家街、毛坦港、市司法学校、青菱乡烽火村、长江紫都花园、白沙洲大道、汉南陡埠村、市民政学校、江夏彭湖小区、汉阳世茂景秀长江等发生了岩溶地面塌陷。都市发展区已发生的岩溶地面塌陷地质灾害，大部分集中在中南部、南部碳酸盐岩条带。

(2)软土地面沉降

软土是淤泥和淤泥质土的总称。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、承载能力差、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。软土主要分布于东西湖区大部、汉口、长江和汉江两岸如汉阳鹦鹉洲、武昌白沙洲、徐家棚及青山东侧等一级阶地中。长江沿线为南起汉南纱帽、北抵天兴洲向西延至新洲涨渡湖出图，受地形地貌和湖泊分布的控制，汉江左岸分布面积远大于右岸。近年以，武汉市江岸区、江汉区、硚口区和武昌区共有40余个小区、单位相继发生了地面沉降，造成建筑物附属设施及市政道路不同程度开裂、下沉，管道接头脱节等，特别是江岸后湖片区尤为突出。

(3)河流冲蚀塌岸

武汉市雄踞长江与汉江交汇处，江岸线长，受新构造运动和河水流态的影响，河道变迁摆动强烈，而岸坡以土质岸坡为主，主体结构多为黏性土-黏土质砂-粉细砂层等多层结构或者为黏土质砂-砂层，个别江段有更新统老黏土出露，一般呈互层关系，具多层结构。其土体凝聚力差、结构较松散、抗冲刷能力弱。因主泓贴岸，常年迎流顶冲，不断冲刷堤岸坡脚，造成堤外无漫滩缓冲保护。洪水期水动力增强且水位涨落幅度大，岸坡在江水冲刷侵蚀作用下，不断掏蚀坡脚土体，形成临空面，使土体稳定性降低、岸坡失稳而发生河流崩岸险情。

按照崩岸的形态特征可划分出窝崩(黏性土层较厚、深泓贴岸、弧形裂缝、崩滑面圆弧形)和条崩(黏性土层较薄、与岸线平行裂缝、崩滑面长条形)两种主要类型。

(4)其他地质灾害

主要为滑坡、崩塌，分布于新城区的丘陵地段，一般为降雨、风化等自然因素及切坡建房、开山采石等人为因素引发，灾害规模较小。

3 分区原则

工程地质分区的目的，是为了总结区域性工程地质条件的规律，划分工程地质单元，更好地为城乡规划、工程建设、地质灾害防治、城市抗震减灾等提供服务。因此工程地质分区应以客观的工程地质条件为基础，结合主要的工程地质问题进行划分。

3.1 分区控制因素的选择

受地质构造及外动力地质作用的共同影响，形成了武汉市特有地貌类型。目前武汉市无晚更新世以来活动断裂，且外动力地质作用对武汉市的改造作用有限，因此，构造及外动力地质作用不是影响工程地质分区的主要因素。同一地貌单元内岩土体在地层、岩性、结构、构造、水文地质条件等方面具有相似的性质，同一地貌单元内不同成因类型的岩土体表现出不同的工程地质性质。因此武汉市工程地质分区应以地形地貌作为主控因素，同一地貌单元内以沉积物成因类型、岩土体工程地质特征为主控因素进行区划。

3.2 分区原则及方案

一级分区以地形地貌为主控、沉积物成因为辅控的原则，将武汉市都市发展区分为4个工程地质区，即：冲湖积平原区(Ⅰ)、冲积堆积平原区(Ⅱ)、剥蚀堆积平原区(Ⅲ)和剥蚀丘陵区(Ⅳ)。

二级分区，按照岩土成因分并结合不良工程地质作用等，将平原区(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区)分为湖积相亚区、冲积相亚区、下伏碳酸盐岩亚区、古河道亚区；剥蚀丘陵区按成因不同分为碎屑岩亚区、碳酸岩盐亚区。二级分区共分14个亚区，代号分别为Ⅰ1～Ⅰ4、Ⅱ1～Ⅱ4、Ⅲ1～Ⅲ4和Ⅳ1～Ⅳ2。

同一个亚区中，根据地表出露土体的时代、成因及物理力学性质不同，又可细分出若干工程地质地段。工程地质地段主要分布于剥蚀堆积平原区，主要有Ⅲ1-1、Ⅲ1-2、Ⅲ2-1、Ⅲ2-2、Ⅲ2-3、Ⅲ2-4六个工程地质地段。如图1所示：

图1 武汉都市发展区工程地质图

4 分区评价

综合研究各工程地质区的地形地貌、地层岩性、水文地质与工程地质性质、不良地质作用与环境地质问题以及工程建设适宜性，对武汉都市发展区进行工程地质分区评价，结果如表2所示。

工程地质分区评价表 表2

续表2

5 结 语

(1)武汉都市发展区工程地质、水文地质条件主要受地形地貌控制，本研究提出的以地形地貌为主控因素，沉积物成因为辅控因素进行一级分区，按照沉积物成因分并结合不良工程地质作用、古河道等因素进行二级分区的工程地质分区原则是合理的。

(2)工程地质分区是城乡规划布局、工程建设的基础，是进行工程预测评价的重要参考。研究工程地质分区及工程特征，对城乡规划、工程建设等具有重要意义。

[1] 官善友，廖建生，庞设典等. 武汉市都市发展区规划用地地质环境调查与评价[J]. 城市勘测，2011(5).

[2] 官善友，庞设典，龙治国.论武汉市环境工程地质问题[J]. 工程地质学报，2007，15(1).

[3] 官善友，廖建生，王甫强. 武汉市都市发展区城市用地抗震适宜性分区研究[J]. 工程勘察，2010(S1).

[4] 庞设典，熊毅明，肖炎明. 武汉市工程地质分区的构想[J]. 城市勘测，2005(2).

The Study for Engineering Geological Zonation of Metropolitan Development Area in Wuhan

Guan Shanyou，Zhu Rui，Pang Shedian，Jiang Dan

(Wuhan Geotechnical Engineering and Surveying Co.，Ltd，Wuhan 430022，China)

On the basis of sufficient data collection and field investigation，the areal geology, engineering geology，hydrology geology and environmental geology of metropolitan development area in Wuhan were analyzed completely in this study. The topography treated as the main control factor and the sediment formation as the secondary factor were put forward in primary partition of the engineering geological zonation. According to the cause of sediment formation，bad engineering geological effect and the ancient river channel factors，the metropolitan development area in Wuhan was partitioned in second-level. In the same subregion，the metropolitan development area was divided into different engineering geological areas based on the era，cause and physical and mechanical properties of exposed surface soil.

engineering geological zonation；landform master control；cause of sediment formation；bad engineering geological effect

1672-8262(2016)06-172-05

P642

A

2016—06—28

官善友(1968—)，男，正高职高级工程师，总工程师，研究方向：岩土工程、地质环境工程、地质调查等。

武汉市政府城市地质调查专项资金计划项目