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(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，河南 鄭州 450003)

修武縣位于河南省焦作市東北，北與山西省陵川縣相接，東臨新鄉(xiāng)市獲嘉縣。著名的云臺(tái)山風(fēng)景區(qū)位于縣域北部山區(qū)。地貌上大致分為兩大類，北部為中低山區(qū)，中南部為沖積平原區(qū)。巖土體的工程地質(zhì)類型決定了修武縣地質(zhì)災(zāi)害的類型[1]，巖土體工程地質(zhì)分區(qū)決定了工程建筑場(chǎng)地的適宜性[2]。

1 巖土體工程地質(zhì)類型

修武縣地層屬華北地層區(qū)山西地層分區(qū)太行山地層小區(qū)[3]。依據(jù)《工程地質(zhì)調(diào)查規(guī)范》(DZ/T0097—1994，1:2 5000～1:50 000)，按照巖土體巖性、結(jié)構(gòu)、形成條件、力學(xué)特性及工程地質(zhì)特征[4]，將區(qū)內(nèi)巖土介質(zhì)劃分為巖體和土體兩大類。按照巖層堅(jiān)硬強(qiáng)度、抗風(fēng)化能力、抗溶蝕能力和基本物理力學(xué)性質(zhì)的相似性和差異性，并考慮巖層組合特征，區(qū)內(nèi)巖體可進(jìn)一步劃分為較軟層狀泥化夾層灰?guī)r、砂頁(yè)巖巖組、堅(jiān)硬層狀中等巖溶化灰?guī)r碳酸鹽巖組、堅(jiān)硬層狀中等變質(zhì)石英砂巖巖組和較軟塊狀變質(zhì)強(qiáng)風(fēng)化片麻巖巖組四類工程地質(zhì)巖組；根據(jù)土層力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特征、工程特性等，區(qū)內(nèi)土體可進(jìn)一步劃分為層狀結(jié)構(gòu)砂性土、黃土和粉質(zhì)粘土三類工程地質(zhì)巖組(見表1、圖1)。

表1 巖土體類型劃分及特征表

1.1 土體

1.1.1 層狀結(jié)構(gòu)砂性土(Qh)

分布于縣境南部廣大地區(qū)，為大沙河、沁河及其支流沖積平原區(qū)，為多層土體。巖性以粉質(zhì)粘土、粉土為主，間雜透鏡狀砂卵石層，碎石含量30%～50%，天然含水量16.1%～19.3%，天然孔隙比0.831～1.023，壓縮系數(shù)0.16～0.49 Mpa-1。土體松散，分布較穩(wěn)定，顆粒間力學(xué)聯(lián)系微弱，孔隙比大，透水性好，力學(xué)強(qiáng)度低。

1.1.2 黃土(Qp3)

分布于西村鄉(xiāng)近山前地帶和七賢鎮(zhèn)中南部地區(qū)的第四系坡洪積和沖洪積地段，巖性為粉質(zhì)粘土、黃土狀粉土夾砂礫石層。具雙層土體結(jié)構(gòu)[5]，天然含水量12.3%～20.5%，天然孔隙比0.789～0.937，壓縮系數(shù)0.18～0.44 Mpa-1，濕陷系數(shù)0.015～0.051，顆粒成分以粉粒為主，礦物成分主要為長(zhǎng)石、石英[6]，黏土礦物含量少，具均質(zhì)結(jié)構(gòu)，質(zhì)地疏松，直立性好，具大孔隙和輕微濕陷性。為地面塌陷、地裂縫敏感地層巖性。

在斜坡地段，受風(fēng)化、卸荷或滑移變形作用，局部形成楔形體塊裂結(jié)構(gòu)[7]。天然狀態(tài)下土體力學(xué)強(qiáng)度較高，但遇水后強(qiáng)度急劇下降，具濕陷性和崩解性[8]。黃土濕陷引起變形破壞，形成陷穴、落水洞等喀斯特地貌，為降水的匯集和快速入滲提供了通道，常導(dǎo)致滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生[9]。

1.1.3 粉質(zhì)粘土(Qp2)

零星分布于七賢鎮(zhèn)蔡坡村—西澗村—里窯村沿線一帶，為雙層土體，主要為第四系中更新統(tǒng)洪積層，巖性主要為粉質(zhì)粘土與黃土狀粉質(zhì)粘土互層，天然含水量為17.9%～27.7%，天然孔隙比0.523～0.838，壓縮系數(shù)0. 10～0. 37 Mpa-1，該層土體密實(shí)程度中等，垂直節(jié)理、裂隙發(fā)育。該層上部為灰白色粉土，具大孔隙(潛蝕孔洞)，為崩塌、滑坡敏感地層巖性。

圖1 修武縣巖土體類型分布圖

1.2 巖體

1.2.1 較軟層狀泥化夾層灰?guī)r、砂頁(yè)巖巖組(C)

主要分布在西村鄉(xiāng)南部東交口—孟泉一帶的低山丘陵地區(qū)，該巖組以石炭系含煤地層為主，巖性為灰?guī)r、砂巖、粘土質(zhì)頁(yè)巖夾煤層，巖石干抗壓強(qiáng)度3.48～32.1 Mpa，軟化系數(shù)0.11～0.42，中厚層狀結(jié)構(gòu)，屬較軟巖石，易風(fēng)化，抗壓強(qiáng)度低，頁(yè)巖力學(xué)強(qiáng)度具各向異性。該地層區(qū)人類采礦活動(dòng)較多，地質(zhì)災(zāi)害類型多為煤炭開采引起的地面塌陷、地裂縫。

1.2.2 堅(jiān)硬層狀中等巖溶化灰?guī)r碳酸鹽巖組(∈+O)

廣泛出露于縣境北部中低山區(qū)。巖性主要為奧陶系、寒武系灰?guī)r、白云巖和泥灰?guī)r、頁(yè)巖等[10]。中厚層狀結(jié)構(gòu)，巖體較完整，致密堅(jiān)硬，干抗壓強(qiáng)度31.9～50.3 MPa，軟化系數(shù)0.84～0.91，飽和系數(shù)0.53～0.60，飽和抗剪強(qiáng)度4.59～5.21，抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，巖溶發(fā)育中等，工程性能較穩(wěn)定?；?guī)r及白云巖所在地區(qū)山勢(shì)陡峭，宜發(fā)生崩塌；頁(yè)巖、泥灰?guī)r等巖層屬性脆，浸水后軟化，易發(fā)生滑坡。

1.2.3 堅(jiān)硬層狀中等變質(zhì)石英砂巖巖組(Z)

僅在縣境東北部下鐵匠狀北及云臺(tái)山鎮(zhèn)紙坊溝溝底有出露，巖性為震旦系申嶺溝組淺紅、紫紅色石英狀砂巖，厚度100～140 m。巖組具厚層狀結(jié)構(gòu)，巖體完整、致密堅(jiān)硬，巖石干抗壓強(qiáng)度86.6～103 Mpa，軟化系數(shù)0.70～0.84，飽和系數(shù)0.68～0.83，飽和抗剪強(qiáng)度5.24～6.84，抗壓強(qiáng)度高，抗風(fēng)化能力強(qiáng)。該地層巖組出露區(qū)為風(fēng)景區(qū)，開山修路宜引發(fā)崩塌災(zāi)害。

1.2.4 較軟塊狀變質(zhì)強(qiáng)風(fēng)化片麻巖巖組(Ar)

僅在縣境東北部下鐵匠莊北一帶有出露，巖性以太古界各類片麻巖為主，呈塊狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理、裂隙發(fā)育，抗壓強(qiáng)度8～23.3 Mpa，呈各向異性，抗風(fēng)化能力弱，風(fēng)化程度較高[11]。宜發(fā)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。

2 工程地質(zhì)分區(qū)

2.1 分區(qū)及分區(qū)原則

根據(jù)修武縣域內(nèi)工程地質(zhì)條件的相似性、差異性、地貌單元、地形特征、地層巖性等因素，對(duì)本區(qū)工程地質(zhì)進(jìn)行分區(qū)。根據(jù)以上特征，將本區(qū)劃分為河流沖積平原工程地質(zhì)區(qū)(Ⅰ)、山前傾斜平原工程地質(zhì)區(qū)(Ⅱ)、黃土丘陵工程地質(zhì)區(qū)(Ⅲ)和中山-低山-丘陵基巖工程地質(zhì)區(qū)(Ⅳ)四個(gè)工程地質(zhì)區(qū)[12](見圖2)。

圖2 修武縣工程地質(zhì)分區(qū)圖

2.2 分區(qū)評(píng)價(jià)

2.2.1 河流沖積平原工程地質(zhì)區(qū)(Ⅰ)

該區(qū)主要分布在縣境中南部及七賢鎮(zhèn)東北部廣大河流沖積平原地帶，面積304.46 km2，海拔80～150 m。地表出露地層巖性為第四系全新統(tǒng)沖積粉土、粉質(zhì)粘土，厚8～65 m，承載力為75～125 KPa；下伏砂卵石較厚，承載力225～470 KPa，中間夾有粉細(xì)砂薄層及粉砂土，卵礫石、粉細(xì)砂呈互層狀分布。為多層結(jié)構(gòu)。該區(qū)地勢(shì)開闊平坦，為修武縣主要農(nóng)作物種植區(qū)，大部分區(qū)域?qū)俚刭|(zhì)災(zāi)害低易發(fā)或不易發(fā)區(qū)，僅在七賢鎮(zhèn)東北部由于礦山企業(yè)地下采礦、修建尾礦庫(kù)，易引發(fā)地面塌陷、地裂縫等災(zāi)害及環(huán)境污染?？傮w而言，該區(qū)建筑環(huán)境較好，適宜進(jìn)行工程建設(shè)，由于地層土體承載力較低，僅適合中—低層建筑場(chǎng)地，但經(jīng)過(guò)處理的地基，可以進(jìn)行高層建筑的建設(shè)。

2.2.2 山前傾斜平原工程地質(zhì)區(qū)(Ⅱ)

該區(qū)分布在近山前地帶的七賢鎮(zhèn)中南部地段，面積36.31 km2，海拔100～170 m。地表出露巖性為粉土、粉質(zhì)粘土，厚3.5～20.5 m，承載力為90～150 KPa；下伏卵礫石，厚28～80 m，承載力205～460 KPa，中間夾粉土、粉細(xì)砂層，呈透鏡體分布，為多層結(jié)構(gòu)[13]。該區(qū)地勢(shì)平坦，為修武縣主要農(nóng)作物種植區(qū)和地下采礦區(qū)，屬地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)，主要地質(zhì)災(zāi)害為煤炭開采引起的地面塌陷、地裂縫?？傮w來(lái)看，該區(qū)建筑環(huán)境較好，適宜進(jìn)行工程建設(shè)。中、低層建筑持力層可選擇土層，高層建筑持力層建議選擇卵礫石層，但由于地下采空區(qū)密布，建筑物應(yīng)盡量避讓此區(qū)域。

2.2.3 黃土丘陵工程地質(zhì)區(qū)(Ⅲ)

該區(qū)分布在西村鄉(xiāng)南部近山前地帶和七賢鎮(zhèn)西南的王窯-趙窯-崔莊一帶，面積35.69 km2，海拔160～270 m。地表出露巖性為第四系更新統(tǒng)坡洪積黃土狀粉土、粉質(zhì)粘土，厚18～75 m，具一定濕陷性，中間夾有砂卵石層，承載力為120～180 KPa；下伏基巖為中風(fēng)化灰?guī)r，承載力900～1 000 KPa。為雙層結(jié)構(gòu)。該區(qū)地勢(shì)起伏較大，為修武縣主要露天采石場(chǎng)和地下采礦區(qū)，屬地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)，主要地質(zhì)災(zāi)害為采礦引起的地面塌陷、地裂縫以及切坡建房引起的滑坡、崩塌和溝谷內(nèi)碎石堆積引發(fā)泥石流。

總體來(lái)看，該區(qū)地形較破碎，建筑環(huán)境較差[14]，不宜進(jìn)行工程建設(shè)，僅在局部地段，如黃土殘?jiān)山ǖ蛯咏ㄖ?。黃土濕陷是該區(qū)主要不良工程地質(zhì)問題，為防止此問題的出現(xiàn)，在地基加固處理的同時(shí)，還應(yīng)注意建筑物周圍地面及地下排水問題，加強(qiáng)邊坡防護(hù)[15]。

2.2.4 中山-低山-丘陵基巖工程地質(zhì)區(qū)(Ⅳ)

該區(qū)分布在縣境中北部中、低山及丘陵區(qū)，包括西村鄉(xiāng)大部、云臺(tái)山鎮(zhèn)和七賢鎮(zhèn)西北部，面積301.54 km2，海拔250～1 300 m。地表出露巖性主要為奧陶系灰?guī)r、白云巖等，其次為寒武系灰?guī)r、砂巖等，巖石抗壓強(qiáng)度30～103 MPa，石炭系泥灰?guī)r、泥巖和粘土巖及震旦系片麻巖也在區(qū)內(nèi)出露，但出露面積較小。巖石風(fēng)化程度強(qiáng)風(fēng)化—中風(fēng)化，以中風(fēng)化為主。該區(qū)地勢(shì)起伏，基巖裸露，為修武縣主要風(fēng)景名勝區(qū)所在，屬地質(zhì)災(zāi)害中、低易發(fā)區(qū)，主要地質(zhì)災(zāi)害為開山修路、景區(qū)建設(shè)形成的崩塌及隱患，其次為切坡建房形成的滑坡。

總體而言，該區(qū)地形破碎、建筑環(huán)境差，不宜進(jìn)行工程建設(shè)。區(qū)內(nèi)主要不良工程地質(zhì)問題為白云巖、灰?guī)r等的溶蝕作用[16]，若在該類巖性區(qū)內(nèi)進(jìn)行大、重型工程建設(shè)，需加以詳細(xì)勘察。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)修武縣工程地質(zhì)條件區(qū)劃，劃分了巖土體工程地質(zhì)類型及工程地質(zhì)分區(qū)。提出了修武縣地質(zhì)災(zāi)害在各類巖土體中的發(fā)育類型及適宜工程建設(shè)的場(chǎng)地分區(qū)，對(duì)人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)建設(shè)有一定的指導(dǎo)參考意義。