侯偉龍，徐正宣，付開隆

(中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， 成都　610031)

?

伊拉克美索不達(dá)米亞平原軟土分布特征及工程性質(zhì)分析

侯偉龍，徐正宣，付開隆

(中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司， 成都610031)

伊拉克美索不達(dá)米亞平原地區(qū)分布著厚層狀的流塑～軟塑狀黏性土，主要分布在底格里斯河和幼發(fā)拉底河流域，以湖相、沼澤相沉積環(huán)境為主。為了查明該區(qū)域內(nèi)軟土對(duì)擬建“巴士拉-法奧”段鐵路路基工程的影響，采取現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、地質(zhì)鉆探、原位及室內(nèi)試驗(yàn)等綜合勘探手法，調(diào)查研究軟土的分布特征及工程性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)：美索不達(dá)米亞平原地區(qū)廣泛分布的軟土具有垂直分布和空間分布特征。在垂直分布上軟土的狀態(tài)受深度控制，一般0～3 m，多呈流塑狀，3～15 m呈軟塑狀，15～25 m呈軟塑～硬塑狀。且土層鹽漬化嚴(yán)重，易溶鹽含量從地表往下逐漸減弱，強(qiáng)鹽漬土主要分布在地表0～5 m；在空間上具有受地形地貌、降雨量、河流水系、沉積環(huán)境等控制的特征。

伊拉克；美索不達(dá)米亞平原；軟土；工程特性

1　概述

伊拉克主要是大陸性亞熱帶半干旱型氣候，北部和東北部山區(qū)為地中海氣候。降雨具有很強(qiáng)的季節(jié)性且干燥度從北到南逐漸增強(qiáng)[1]。伊拉克北部受山地影響，南部則受波斯灣的海洋影響，氣溫由北向南遞增，降水量則由北向南遞減，相對(duì)濕度則以中部及西部沙漠區(qū)最低[2]。美索不達(dá)米亞平原位于伊拉克的南部，是發(fā)源于土耳其庫(kù)爾德斯坦山脈的底格里斯河與發(fā)源于敘利亞的幼發(fā)拉底河沖積而成的長(zhǎng)方形平原，自西北向東南傾斜。美索不達(dá)米亞平原南部地層積鹽要比北部及中部嚴(yán)重，地下水埋藏深度淺和礦化度高，土層鹽漬化的程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于中部及北部的土層[3]。基于“伊拉克巴士拉-法奧段”新建鐵路巖土工程勘察、水文地質(zhì)調(diào)查等基礎(chǔ)資料，研究總結(jié)了伊拉克美索不達(dá)米亞平原地區(qū)廣泛分布的軟土特征，為該地區(qū)的相關(guān)工程建設(shè)提供了地質(zhì)依據(jù)。

2　伊拉克境內(nèi)地質(zhì)概況

2.1地形地貌

伊拉克美索不達(dá)米亞平原是發(fā)源于土耳其庫(kù)爾德斯坦山脈的底格里斯河與發(fā)源于敘利亞的幼發(fā)拉底河沖積而成的長(zhǎng)方形平原，自西北向東南傾斜，平原總長(zhǎng)度約650 km，面積達(dá)13.3萬(wàn) km2，占伊拉克總面積的30.4%[3]。兩河流于國(guó)境東南角的巴士拉附近匯合，進(jìn)入波斯灣。沖積平原在與土耳其接壤的北部和與伊朗接壤的東部被群山包圍，南部和東部為沙漠地區(qū)[4](圖1)。平原中、南部海拔100～0 m，多為湖泊和沼澤。

圖1　區(qū)內(nèi)地形分布

2.2地層巖性

區(qū)內(nèi)地表大面積覆蓋第四系堆積物，沖積平原區(qū)主要為沖洪積(Q4al+pl)淤泥質(zhì)黏土、黏土、砂卵石土，層厚均勻且一般較大，土層鹽漬化嚴(yán)重。山前平原區(qū)地表廣泛分布坡洪積(Q4dl+pl)的黏土、粉質(zhì)黏土，砂土，多呈黏土與砂交錯(cuò)堆積，堆積層厚度變化不一，土層多含易溶鹽。區(qū)內(nèi)個(gè)別段落基巖零星出露，下伏地層主要為第三系—白堊系—侏羅系的碳酸沉積巖，巖性以灰?guī)r及泥質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)的砂巖為主。

2.3地質(zhì)構(gòu)造

美索不達(dá)米亞平原和南部沙漠由新生代沉積層覆蓋。從構(gòu)造方面來(lái)講，新生代的地質(zhì)構(gòu)造同時(shí)被認(rèn)為是非褶皺地質(zhì)構(gòu)造帶[5]。平原完全被近代和更新世時(shí)代的河流沖擊物、殘余物和階地沉積物覆蓋。美索不達(dá)米亞平原北部地區(qū)顯示出上新世時(shí)期Bakhtiari構(gòu)造(PL)層露出地面的部分。有關(guān)美索不達(dá)米亞平原結(jié)構(gòu)的另一個(gè)觀點(diǎn)是，它和阿拉伯海灣一起構(gòu)成向斜下沉帶，東北方向延伸至不穩(wěn)定的扎格羅斯山[6]。因此，兩種類型的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)都在進(jìn)行。大部分山脈地帶抬升，而美索不達(dá)米亞平原和阿拉伯海灣下沉[7]。該主要區(qū)域性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與該地區(qū)的獨(dú)立上升或局部上升，或獨(dú)立褶皺的抬升相伴發(fā)生。

2.4水文地質(zhì)特征

美索不達(dá)米亞為沖積平原區(qū)，區(qū)內(nèi)主要河流為阿拉伯河流以及巴士拉運(yùn)河，區(qū)內(nèi)沼澤受洪水泛濫影響，區(qū)內(nèi)常被洪水湮沒(méi)。地下水主要為第四系松散層孔隙水，賦存于淤泥、砂土層中，受大氣降雨補(bǔ)給。地下水位位于地表附近，水位埋深很淺，一般在地面以下1～2 m，由于近海，硫酸鹽含量很高[8]。美索不達(dá)米亞平原由一個(gè)連續(xù)和相互轉(zhuǎn)化的地下水體系和多個(gè)淺層地下水位構(gòu)成。底格里斯河、幼發(fā)拉底河常年受洪水和季節(jié)性低潮的影響，區(qū)內(nèi)地下水水位由這兩大河流的水位決定。區(qū)內(nèi)地下水埋深淺，一般在地面以下1.6～2.3 m。根據(jù)區(qū)內(nèi)勘察資料，地下水易溶鹽含量總量TSS：3.3%～11.5%，pH值8.0～8.4，SO42-含量1 200～2 200 mg/L，地下水對(duì)鋼筋混凝土具SO42-侵蝕。

3　軟土的分布概況

軟土一般是指天然含水量大，有機(jī)質(zhì)含量多，壓縮性高，孔隙比大，滲透性差，承載力低流塑～軟塑狀態(tài)的黏性土，是在靜水或者緩慢水流環(huán)境下，經(jīng)生物化學(xué)作用形成的以細(xì)粒土為主的近代沉積物。

美索不達(dá)米亞地區(qū)內(nèi)軟土具有空間分布和垂直分布特征，在空間上受地形地貌、河流水系及降雨量、沉積環(huán)境等要素控制，美索不達(dá)米亞平原地區(qū)分布的軟土主要位于底格里斯河和幼發(fā)拉底河流域[10]，如圖2所示。在垂直分布上軟土的狀態(tài)受深度控制，根據(jù)原位測(cè)試試驗(yàn)及土工試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，區(qū)內(nèi)黏性土一般0～3 m多呈流塑狀，3～15 m呈軟塑狀，15～25 m呈軟塑～硬塑狀。鹽漬土的含量從地表往下逐漸減弱，強(qiáng)鹽漬土主要分布在地表0～5 m范圍內(nèi)。

圖2　美索不達(dá)米亞平原地區(qū)軟土分布[8]

4　軟土的物理力學(xué)特征

美索不達(dá)米亞平原地區(qū)分布的軟土整體呈棕灰色-暗灰色，流塑～軟塑狀，土層間局部夾有透鏡狀、薄層狀的粉細(xì)砂和黑色泥炭質(zhì)土，部分地段可見氧化鐵銹染和貝殼[9]。鉆孔資料顯示該層厚度20～26 m，其中0～3 m范圍內(nèi)呈流塑狀，3～15 m范圍內(nèi)呈軟塑狀，5～25 m呈軟塑～硬塑狀。軟土具有含水量高、高壓縮性、低強(qiáng)度等特性，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)及土工試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，地層主要物理力學(xué)參數(shù)如表1所示。

表1　美索不達(dá)米亞平原地區(qū)主要土層物理指標(biāo)

主要地層分述如下：(1)淤泥質(zhì)黏土(流塑狀)棕灰色-暗灰色，流塑狀，土層間夾有透鏡狀、薄層狀的粉細(xì)砂和黑色泥炭質(zhì)土，部分地段可見氧化鐵銹染和貝殼。鉆孔資料顯示該層一般厚0～3 m；(2)淤泥質(zhì)黏土(軟塑狀)棕灰色-暗灰色，軟塑狀，土層間夾有透鏡狀或薄層狀的粉細(xì)砂，可見黑色的泥炭質(zhì)有機(jī)物。呈層狀廣泛分布于流塑狀淤泥質(zhì)黏土層之下，其狀態(tài)與流塑狀淤泥質(zhì)黏土無(wú)明顯的界限。該區(qū)域內(nèi)地下水位埋深很淺，地下水及土層內(nèi)易溶鹽含量較高，區(qū)內(nèi)地表土層為軟土和鹽漬土共生段。表面土層易溶鹽含量很高，易溶鹽含量總量TSS=3.3%～11.5%，地下水位位于地表附近，土層和地下水對(duì)混凝土都有極強(qiáng)腐蝕性[12]。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)及土工試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，同時(shí)類比該地區(qū)既有工程，推薦了美索不達(dá)米亞地區(qū)主要地層的力學(xué)參數(shù)建議值，如表2所示。

表2　美索不達(dá)米亞地區(qū)主要土層力學(xué)參數(shù)建議值

5　結(jié)論

伊拉克美索不達(dá)米亞平原地區(qū)分布著厚層狀的流塑～軟塑狀黏性土，主要分布在底格里斯河和幼發(fā)拉底河流域，以湖相、沼澤相沉積環(huán)境為主，土層鹽漬化嚴(yán)重，平原區(qū)土層呈軟土和鹽漬土共生現(xiàn)象。為了查明該地區(qū)分布的厚層狀軟土對(duì)鐵路路基工程的影響，通過(guò)鉆探、原位試驗(yàn)，室內(nèi)試驗(yàn)等綜合地質(zhì)勘察手段，查明了美索不達(dá)米亞平原地區(qū)軟土的分布特征及工程性質(zhì)，對(duì)該地區(qū)相關(guān)工程設(shè)計(jì)建設(shè)具有一定的參考及借鑒。研究發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域內(nèi)軟土在空間上受區(qū)域地形地貌、河流水系、降雨量、沉積環(huán)境等特征控制，在垂直分布上軟土的狀態(tài)受深度控制，一般0～3 m，多呈流塑狀，3～15 m呈軟塑狀，15～25 m呈軟塑～硬塑狀，且鹽漬土的含量從地表往下逐漸減弱，強(qiáng)鹽漬土主要分布在地表0～5 m。

[1]Naqash A B, Shaker S N. Aeolian sedimentation processes in lower Mesopotamian Plan[J]. Water Res， 1986，5(1):486-508.

[2]M.S.Aseen，王桂宏.伊拉克北部基底構(gòu)造對(duì)油氣生成運(yùn)移和聚集的影響[J].國(guó)外油氣勘探，1993，5(4):71-75.

[3]中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，巴格達(dá)-庫(kù)特-烏姆卡斯?fàn)枩?zhǔn)軌鐵路項(xiàng)目可行性研究報(bào)告[R].成都：中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，2013.

[4]夏榮基.伊拉克兩河流域鹽漬土種稻過(guò)程中水鹽動(dòng)態(tài)的初步探討[J].干旱區(qū)研究，1986(1):34-38.

[5]Firyal Bou-Rabee，張玉瑋.利用地震資料推斷科威特的地質(zhì)和構(gòu)造歷史[J].國(guó)外油氣勘探，1997(10):41-45.

[6]李光輝，倪國(guó)輝，康曉泉.伊拉克北部K油田碳酸鹽巖儲(chǔ)層電成像測(cè)井評(píng)價(jià)[J].國(guó)外測(cè)井技術(shù)，2010(175):29-31.

[7]石油化工部石油勘探開發(fā)規(guī)劃研究院情報(bào)室.伊拉克基爾庫(kù)克裂縫灰?guī)r油田[J].石油勘探與開發(fā)，1976(3):71-75.

[8]中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司.伊拉克巴士拉-法奧鐵路項(xiàng)目可研報(bào)告[R].成都：中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，2013.

[9]中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10038—2012鐵路工程特殊巖土勘察規(guī)范[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2012:40-41.

[10]中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司.巴士拉-法奧段鐵路巖土工程勘察報(bào)告(安德烈實(shí)驗(yàn)室研究報(bào)告)[R].成都:中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，2013.

[11]中華人民共和國(guó)鐵道部.TB 10012—2007鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2007.

[12]中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司.巴格達(dá)-法奧水文地質(zhì)報(bào)告[R].成都:中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，2013.

Soft Soil Distribution and Engineering Property Analysis of Alluvial Plain of Iraq

HOU Wei-long， XU Zheng-xuan， FU Kai-long

(China Railway Eryuan Engineering Group Co.， Ltd.， Chengdu 610031， China)

The alluvial plain of Iraq is distributed with thick layer of silt clay， the soft clay is mainly distributed in the plains of the south， the Tigris and the Euphrates river valley. In order to find out the impact of soft soil on the subgrade of the engineering project， field investigation， geological drilling in situ， laboratory test and electric integrated exploration technique are employed to study the distribution characteristics and engineering properties of soft soil. The study shows that the mesopotamian plain areas are vertically and spatially distributed with soft soil with the depth of 0～3 m in general， appearing in soft-flow-plastic state， and 15 to 25 m in soft-plastic to hard-plastic state. The content of soluble salt is reduced continuously from the surface down， and the strong saline soil are mainly distributed in the depth of 0～5 m. The area is dominated spatially by the topography， the rainfall， river water system and sedimentary environment．

Iraq; Alluvial plain; Soft clay; Engineering properties

2016-01-19；

2016-03-03

侯偉龍 (1984—)，男，工程師，2011年畢業(yè)于成都理工大學(xué)，工學(xué)碩士，主要從事鐵路工程地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)工作，E-mail：358526860@qq.com。

1004-2954(2016)09-0052-04

U212.22

ADOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2016.09.011