江西省德安县张十八铅锌锑矿场区工程地质条件及防治措施

李 超

(江西赣北地质工程勘察有限公司，江西 九江 332100)

1 地质环境背景

1.1 自然地理

江西省德安县张十八铅锌锑矿位于九江市德安县丰林镇上屋王村茅山水库北侧，交通便利。场地属中亚热带季风湿润气候区，温暖湿润，四季分明；属鄱阳湖水系，降水量地区分布差异不大，雨量集中在4—6月，易发生旱涝灾害；属剥蚀残丘地貌、丘间谷地，群山连绵，沟谷植被发育，可耕土地少。

1.2 区域地质

场地位于近东西向的九江瑞昌印支期褶断带南端彭山穹隆，东、西、北三面以一个环弧状层间滑动断裂带与印支期褶断带相分割，南缘以一条长期活动的东西向高塘—瑞昌路口断裂与近东西向印支期褶断带相接。喜山期近南北向深断裂分别纵切整个彭山穹隆构造[1]。

1.3 区域地震

场地属长江中下游地震亚区九江—靖安地震亚带，有记载的地震震级均小于6级[2]，设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计特征周期值为0.35 s，未见有活动迹象，稳定性较好。

2 工程地质条件

2.1 地形地貌

场区地貌为剥蚀残丘地貌及丘间谷地，地势起伏较大，丘体地表坡度20°～30°，山体表面植被发育，以杉树、杂树为主；属大气降水补给径流区，地表不易储水，降雨季节伴有间歇性山间溪流。

2.2 地质岩性特征

拟建场内根据地层堆积时代和成因，将钻孔深度范围揭露地层分为杂填土、黏土、泥质页岩、灰岩和碳质页岩5大类，细分为11个亚类。

(1)杂填土：黄褐、红褐色，松散，主要为碎石、块石,局部分布，厚0.50～8.50 m，平均厚为2.40 m；承载力特征值为60 kPa。

(2)黏土细分为粉质黏土和含碎石砾质黏性土2个亚类。前者灰褐、黄褐色，可塑，主要为粉粒、黏粒等，韧性中等，干强度中等，稍具光泽；局部分布，厚0.70～4.90 m，平均厚为2.19 m；承载力特征值为120 kPa。后者褐黄、灰黄色，中密，稍湿，主要为黏粒、粉粒等，局部夹碎石，碎石成分为强风化页岩，粒径1～5 cm，多呈棱角状，体积分数10%～20%；局部分布，厚0.80～10.40 m，平均厚为3.87 m；承载力特征值为140 kPa。

(3)泥质页岩细分为强风化泥质页岩、中风化泥质页岩和微风化泥质页岩。

泥质页岩呈青灰色，泥质结构，厚层状构造，主要成分为泥质、钙质等，因钻孔深度所限局部该层未揭穿。强风化泥质页岩节理裂隙发育，裂隙多被方解石充填；局部分布，厚4.50～8.90 m，平均厚为6.15 m，承载力特征值为350 kPa。中风化泥质页岩裂隙不发育，偶见细脉状方解石；局部分布，厚1.60～7.60 m，平均厚为4.04 m，承载力特征值为800 kPa。微风化泥质页岩裂隙不发育，偶见细脉状方解石；局部分布，厚4.40～9.50 m，平均厚为6.05 m，承载力特征值为1 400 kPa。

(4)灰岩为中风化石灰岩：灰白色，中风化，隐晶质结构，中—厚层状构造，主要为方解石；局部分布，厚6.10～12.00 m，平均厚为9.30 m；因钻孔深度所限该层未揭穿，承载力特征值为2 000 kPa。

(5)碳质页岩细分为碳质页岩残积土、强风化碳质页岩、中风化碳质页岩和微风化碳质页岩。

碳质页岩残积土呈灰黑色，可塑，由碳质页岩风化残积而形成，韧性中等，干强度中等；局部分布，厚0.50～10.80 m，平均厚为2.61 m。强风化碳质页岩、中风化碳质页岩和微风化碳质页岩呈灰黑色，泥质结构，厚层状构造，主要为泥质、粉砂质，局部夹碳质。前者裂隙较发育，局部分布，厚0.3～19.30 m，平均厚为5.32 m，承载力特征值为370 kPa；中者裂隙不发育，局部分布，厚0.80～17.50 m，平均厚为7.36 m，因钻孔深度所限局部该层未揭穿，承载力特征值为1 300 kPa；后者裂隙不发育，局部分布，厚4.70～27.40 m，平均厚为14.20 m，因钻孔深度所限局部该层未揭穿，承载力特征值为2 000 kPa。

3 水文地质条件

场区南部为茅山水库，低洼处可见小溪及积水，自北向南流向水库。地下水类型主要为第四系孔隙性潜水和基岩裂隙水。

孔隙性潜水主要分布于丘间谷地，赋存于杂填土、粉质黏土、含碎石砾质黏性土和强风化碳质页岩中。杂填土为强透水层，含碎石砾质黏性土、粉质黏土和强风化碳质页岩为弱透水层(组)；主要接受大气降水及地表水补给，平水期和枯水期向周边水系径流排泄或补给下伏基岩含水层，丰水期接受周边水系反补；水位、水量受季节性影响明显，变化较大；场地稳定地下水水位在现地面下1.5～3.9 m，稳定水位标高为66.92～68.54 m，年变化幅度为1.0～2.0 m。

基岩裂隙水主要赋存于微风化泥质页岩、中风化石灰岩、中风化碳质页岩和微风化碳质页岩中，其水量大小和径流受岩体节理裂隙发育程度、连通性和构造的控制，主要接受第四系松散层孔隙水及地表水补给，顺裂隙面及孔隙向低处径流排泄，富水性较弱，水量贫乏。

此外，本区场地环境类别为Ⅱ类，2个水样和2个土样表明地下水对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性；土对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。

4 工程地质条件评价

4.1 不良工程地质现象

场区未见明显新构造运动及全新断裂活动痕迹；土层内未见土洞、空洞等不利工程因素，同时无埋藏的河道、沟浜、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物；地势较开阔，周边无高陡山体、孤岩、斜坡等不良现象；产生滑坡、泥石流地质灾害条件可能性小[3]。

4.2 特殊性岩土

场区特殊性岩土主要为填土，且局部分布，主要分布于场区浅表层，呈松散状态，成分较复杂，密实程度不均匀，稳定性较差。在开挖后易产生坍塌和失稳，将不利于场地基坑工程的顺利施工；强风化岩石风化剧烈，呈碎块状，导致地基承载力均匀性较差；中风化岩层风化不均匀，在基础施工时开挖难度极大。

4.3 地震及地震液化评价

场区地震基本烈度属Ⅵ度，基本地震加速度值为0.05g，设计特征周期为0.35 s，土层剪切波速范围值为500 m/s≥vs>250 m/s，场地类别为Ⅱ类，为中硬场地土。综合区域水文和地质资料，场区主体为软质场区岩石，丘间谷地土为中软场地土，Ⅱ类建筑场地，为抗震一般场地，建筑抗震设防标准为标准设防类，未见可液化土层。

4.4 地基稳定性和均匀性评价

场区地基主要岩层为强风化泥质页岩、中风化泥质页岩、强风化碳质页岩、中风化碳质页岩、中风化灰岩，场地稳定性较好，环境工程地质条件一般，水文地质条件简单，综合判定场地地基较稳定。

场区地基持力层有强风化泥质页岩、中风化泥质页岩、强风化碳质页岩、中风化碳质页岩、中风化灰岩，下部未见软弱层，为均匀地基。

5 岩土工程评价

5.1 场地稳定性及适宜性评价

根据区域资料拟建场地未见有大的区域性活动断裂构造通过，勘察钻孔内未见断层破碎带、断层擦痕和断层角砾等断裂构造痕迹，地质构造不发育，场地较稳定。

场地除填土特殊性岩土外，未见明显新构造运动及全新断裂活动痕迹。土层内未见土洞、空洞等不利工程因素，同时无埋藏的河道、沟浜、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物，及无高陡山体、孤岩、斜坡等不良地质现象，属抗震一般地段。综合判定场地为稳定型场地，适宜工程建设。

5.2 岩土层评价

根据岩土层的岩性、强度、压缩性和承载力特征，将场区岩土层分为三类拟建物岩土层。

(1)不适宜拟建物岩土层。场区内不适宜拟建物岩土层主要为填土，填土主要分布于浅表层，填土结构松散，土质不均匀，具高压缩性，不宜作为拟建物基础持力层。荷载要求不高的拟建物可选择粉质黏土、含碎石粉质黏土和碳质页岩残积土为基础持力层。粉质黏土属一般堆积黏性土类，具中等压缩性，承载力一般，地基强度一般；含碎石粉质黏土厚度不均匀，强度差异较大，压缩性高；碳质页岩残积土属风化岩类，地基强度低，厚度较大，分布均匀。

(2)一般拟建物岩土层。拟建区内一般拟建物岩土层主要为强风化泥质页岩和强风化碳质页岩，主要为基岩强分化表层，分布层位和厚薄不均匀，强度较高，压缩性较小，可作为一般拟建物桩基础的持力层。

(3)重要拟建物岩土层。拟建区内荷载要求较高的拟建物持力层的岩土层主要为中风化泥质页岩、微风化泥质页岩、中风化灰岩、中风化碳质页岩和微风化碳质页岩。根据工程实际和岩土层埋深，重要拟建物岩土层为中风化泥质页岩和中风化碳质页岩。

中风化泥质页岩和中风化碳质页岩局部分布，厚度较均匀，层位较稳定，强度高，压缩性低，力学性能高，埋藏中等，可作为重要拟建物桩基础持力层；微风化泥质页岩、中风化灰岩和微风化碳质页岩厚度均匀，层位稳定，强度高，压缩性低，力学性能高，但埋藏深，拟建物工程无需达到此埋深，如不考虑工程成本，亦可作为拟建物桩基础持力层。

5.3 防治措施

场区局部地势陡峭，开挖整平后会形成高边坡，场区西侧有5～10 m边坡，边坡以强风化碳质页岩、强风化泥质页岩为主。从安全适用和经济合理角度出发，支护工程应防治并举，加强监测管理。场内通过支挡加固和坡顶排水的组合措施，保证厂区施工和后期安全。

主要防治措施为：采用锚杆+挂钢筋网+喷射混凝土面层；地表设置截水沟和排水沟，排除地表水，形成边坡巡查的长效机制，经常性检查截水沟、排水沟的畅通情况，防止淤集杂物而阻挡地表水的排泄，检查排水沟是否渗漏，防止地下水渗入坡体内；实施雨季雨量监测预警机制，发现险情，及时发出报警信息，组织施工人员、施工机械撤离，确保安全。

6 结 论

(1)张十八铅锌锑矿场区地貌为剥蚀残丘及丘间谷地，地势起伏较大；地层岩组划分为5大类和11个亚类；地下水类型主要为第四系孔隙性潜水和基岩裂隙水，且地下水和土对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性；无不良工程地质现象；特殊性岩土主要为填土；地基稳定性和均匀性较好，为稳定型场地。

(2)将区内岩土体分为不适宜拟建物岩土层、一般拟建物岩土层和拟建物岩土层三大类，并提出支挡加固和坡顶排水组合措施，保证厂区施工和后期安全。