解惠婷,曹均鋒,馮偉棟,彭劉亞

（安徽省地震局,合肥 230031）

0 引言

六安市隸屬于安徽省,歷史上曾發(fā)生多次中強(qiáng)震,1970年以來多次被中國地震局劃分為重點(diǎn)監(jiān)測防御區(qū),地震風(fēng)險水平較高[1];同時,六安城區(qū)建設(shè)飛速發(fā)展,隨著重要建筑設(shè)施和生命線工程不斷增加,地震造成的潛在的影響和風(fēng)險也在相應(yīng)增加。為了切實(shí)提高六安城區(qū)的震害防御能力,保護(hù)人民群眾生命財產(chǎn)安全,六安市地震小區(qū)劃項(xiàng)目勢在必行。根據(jù)《六安市城市總體規(guī)劃》（2008-2030）及項(xiàng)目相關(guān)要求,六安市地震小區(qū)劃項(xiàng)目確定了北至滬蓉（陜）高速,南至寧西鐵路,東到三元河,西到商景高速,總面積約120平方公里的研究范圍。

工程地質(zhì)分區(qū)是六安地震小區(qū)劃項(xiàng)目的重要內(nèi)容之一,它圍繞區(qū)劃范圍,在充分利用現(xiàn)有的資料和現(xiàn)場探勘的基礎(chǔ)上,對場地的地震構(gòu)造、地形地貌、水文地質(zhì)、地層巖性等進(jìn)行勘察和分析[2-4],劃分場地類別,綜合分析各個影響因素,對工程地質(zhì)分區(qū)開展研究。該研究成果是區(qū)劃場地地震反應(yīng)分析和地震地質(zhì)災(zāi)害評價的重要參考依據(jù)[5-6]。

1 六安市地震地質(zhì)概況

1.1 地震構(gòu)造及地震活動性

六安城區(qū)在大地構(gòu)造上屬于華北斷塊區(qū)的江淮臺隆,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜[7-8]。新生代以來表現(xiàn)出以垂直升降運(yùn)動為主,同時具有水平運(yùn)動的活動特點(diǎn),形成多級性的層狀地貌景觀。斷裂構(gòu)造比較發(fā)育,主要有7條斷裂,有多條互相交匯,其中北東向落兒嶺—土地嶺斷裂為晚更新世活動斷裂,活動性較強(qiáng)。

1970年以前,近場區(qū)共發(fā)生3次5～6級破壞性地震,發(fā)震位置主要在晚更新世活走向的斷裂交匯部位,最大為1652年3月霍山東北M6級地震,對城區(qū)產(chǎn)生Ⅵ～Ⅶ度影響[9]。1970年區(qū)域地震臺網(wǎng)建立以來,共記錄到M≥1.0級地震401次,其中M2.0～2.9級地震82次,M3.0～3.9級地震17次,M4.0～4.6級地震2次,最大地震是2014年4月20日M4.3級地震。地震頻次和強(qiáng)度均較高,地震活動增強(qiáng),發(fā)震位置主要在落兒嶺—土地嶺斷裂附近或兩組不同走向構(gòu)造交匯部位（圖1）。

落兒嶺—土地嶺斷裂為區(qū)域性斷裂霍山—羅田斷裂北段的主要分支,該斷裂附近具備發(fā)生6級左右地震的構(gòu)造背景,距離六安市區(qū)最近僅約20 km,未來一旦發(fā)生強(qiáng)震,將對六安市的地震安全產(chǎn)生較大影響并直接影響到地震危險性分析的結(jié)果。

圖1 區(qū)劃場地附近地震構(gòu)造圖簡圖Fig.1 Schematic diagram of seismic structure map near the zoning site

空間位置上,如圖1所示,F4（六安—合肥斷裂）和F7（六安—火星廟斷裂）兩條前第四紀(jì)斷裂和F6（十五里小廟斷裂）早中更新世斷裂均從區(qū)劃場地內(nèi)通過,而晚更新世活動斷裂F1(落兒嶺—土地嶺斷裂)位于區(qū)劃場地的南邊,距區(qū)劃場地最近的距離僅約20 km。

1.2 地形地貌

六安城區(qū)位于合肥盆地西部,大別山北麓。地貌單元屬江淮波狀平原。由于受到垂直升降運(yùn)動的控制,地勢由南向北呈階梯式跌落,最大高差約30 m。江淮波狀平原地貌進(jìn)一步可細(xì)分為沖積平原、淺丘狀平原和低丘（圖2）。

(1)沖積平原：主要分布于淠河及支流兩側(cè)的河漫灘及河流階地,高差一般小于10m,微向河床和下游傾斜,主要由亞粘土、亞砂土、砂礫石層組成。

(2)波狀平原：主要分布于淠河及支流沿岸地區(qū)及江淮分水嶺兩側(cè),相對高差20～30 m,崗沖相間,波狀起伏,有少量低丘分布于其中,地表主要由粘土、亞粘土組成,基巖主要由較軟—堅(jiān)硬的上太古代、元古代變質(zhì)巖、中生代花崗巖,侏羅—白堊系較堅(jiān)硬的砂巖、礫巖和火山碎屑巖等組成。

(3)低丘：場地中南部有較大范圍分布,相對高差30～50 m,主要為侏羅—第三系砂礫巖、砂巖等。

地形地貌的自然分區(qū)是工程地質(zhì)分區(qū)的重要參考因素之一。

圖2 場地地形地貌立體簡圖Fig.2 The stereogram of site topography

1.3 水文地質(zhì)

地下水的賦存情況不僅決定場地的工程特性,也是決定場地使用的重要條件[10]。其形成和分布受巖性、構(gòu)造、地貌等多種因素的影響。小區(qū)劃場地內(nèi)地下水類型主要有松散巖類孔隙水和碎屑巖類孔隙水兩種基本類型[11]。

松散巖類孔隙水主要分布在淠河等河流沿岸兩側(cè),含水層巖性主要是第四系全新統(tǒng)的分選性較好的砂礫層、中粗砂、粉細(xì)砂及亞砂土、亞粘土,厚度多為5～20 m。含水層透水性較好,容易接受大氣降水的補(bǔ)給,單井出水量100～1000 m3/d。波狀平原水量貧乏,單井出水量30 m3/d;河谷沖積平原水質(zhì)較好,HCO3-Na-Ca型,礦化度小于1 g/ L。

碎屑巖類孔隙水主要分布于第四系之下,局部少量露頭,含水巖組主要由第三系、侏羅系的礫巖、砂巖、泥巖組成,富水程度貧乏,構(gòu)造破碎帶富水稍強(qiáng),單井涌水量10～100 m3/d水質(zhì)HCO3-Na-Ca型,礦化度小于1 g/ L。

2 場地工程地質(zhì)條件

2.1 地層概況

根據(jù)現(xiàn)場鉆孔勘探,揭示的地層主要特征如下：

(1)全新世地層

①雜填土：灰黃～灰黑雜色,濕,主要由砂礫、卵石及粉質(zhì)粘土組成,含有植物根系,結(jié)構(gòu)松散。該層廣泛分布于低丘平原地貌單元內(nèi),最大層厚達(dá)到1.9 m。

②粉質(zhì)粘土：灰黃～灰色,夾有灰白色斑塊,含鐵錳質(zhì)薄膜及斑塊,可塑～可塑偏軟狀態(tài)。該層有部分鉆孔有揭露,該區(qū)最大層厚可達(dá)2.0 m左右。在河道兩岸土層中部分鉆孔揭露灰黃、褐黃色,夾薄層粉土和細(xì)砂,濕,可塑狀態(tài)。

③圓礫（角礫）：灰黃～褐黃色,以礫石、卵石為主,次為中粗砂。砂、礫、卵石成份主要為長石、石英,巖屑等。該層在該區(qū)有部分鉆孔有揭露,最大層厚18.64 m。

④卵石（碎石）：灰黃～灰白色,由碎石、卵石、中粗砂、粉土及少量粘性土組成。該層在該區(qū)有部分鉆孔有揭露,最大層厚17.0 m。

⑤粘土：灰黃～褐黃色,含鐵錳質(zhì)結(jié)核,核徑1～3 mm,硬塑～堅(jiān)硬狀態(tài)。3～4 m含鐵錳質(zhì)結(jié)核較多。該層在河流沿岸有分布,最大層厚8.1 m。

⑥中粗砂：灰黃色,以粗粒為主,中、細(xì)粒次之,成分主要為石英、長石,少量云母,飽和,稍密～中密。該層在該區(qū)的部分鉆孔中有揭示,最大層厚11.4 m。

⑦粉土：灰黃、黃褐色,以粉土為主,粉質(zhì)粘土為次,夾薄層細(xì)砂,很濕,稍密。該層在該區(qū)的部分鉆孔有分布,最大層厚3.5 m。

(2)上更新世地層

①粉質(zhì)粘土：灰黃～褐黃色,夾灰白色條紋,濕,含有鐵錳質(zhì)薄膜及斑點(diǎn),可塑～硬塑狀態(tài)。該層在部分鉆孔有分布,最大層厚8.7 m。

②粘土;灰黃～褐黃色,含鐵錳質(zhì)結(jié)核,核徑1～3 mm,硬塑～堅(jiān)硬狀態(tài)。該層在部分鉆孔有分布,最大層厚13.7 m。

(3)基巖：主要為砂礫巖、砂巖、泥質(zhì)砂巖。

總體來說,場地地層分布南北區(qū)域性存在一定差異,特別是沉積厚度局部差異大,靠近丘陵及其附近地區(qū)較薄,在淠河沿岸及支流河谷附近較厚,其中場地北部第四系沉積厚度最大,最高達(dá)32 m。

2.2 場地類別劃分

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）中場地類別劃分標(biāo)準(zhǔn),建筑物的場地類別應(yīng)根據(jù)土層等效剪切波速和場地覆蓋層厚度劃分（表1）。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）中土層等效剪切波速的計(jì)算公式,對場地120個鉆孔的土層等效剪切波速進(jìn)行計(jì)算和統(tǒng)計(jì),其大小在150～352 m/s之間。場地剪切波速≥ 500 m/s的層位處于基巖強(qiáng)風(fēng)化層中或全風(fēng)化層的底部。

圖3為區(qū)劃場地覆蓋層等厚線圖。從圖中可知,區(qū)劃場地南部以及西南部地貌主要為淺丘狀平原以及低丘,覆蓋層厚度相對較薄,普遍低于20 m;北部及淠河沿岸的地貌主要為漫灘、階地及沖積平原,覆蓋層厚度相對較厚,多數(shù)超過20m。依據(jù)表1中場地類別劃分依據(jù),結(jié)合各控制性鉆孔土層等效剪切波速和覆蓋層厚度結(jié)果,對各個鉆孔的場地類別進(jìn)行判定。根據(jù)鉆孔的場地類別劃分結(jié)果,并參考地形、地貌、水文地質(zhì)、1:20萬地質(zhì)圖及等高線資料,進(jìn)行了場地類別分區(qū)。本場地以II類場地為主,但I(xiàn)I類場地的覆蓋層厚度也有所不同,南部地區(qū)和西南部地區(qū)覆蓋層較薄,多低于20 m,本次以覆蓋層厚度20 m為界,又將II類場地劃分為厚覆蓋層區(qū)和薄覆蓋層區(qū)。具體分區(qū)見圖4。

表1 場地類別劃分依據(jù)Table 1 The basis of site classification

圖3 區(qū)劃場地覆蓋層等厚線圖Fig.3 Overlay contour map in the zoning site

圖4 場地類別劃分圖Fig.4 Classification map of the site

3 工程地質(zhì)分區(qū)

工程地質(zhì)分區(qū)主要是用來反映較大區(qū)域內(nèi)工程地質(zhì)條件的相似性和差異性,依據(jù)鉆孔揭示的土層分布特征和場地類別分區(qū)結(jié)果,并結(jié)合場地的地震構(gòu)造、地形地貌、水文地質(zhì)等因素,綜合考慮,進(jìn)行場地的工程地質(zhì)分區(qū)。該區(qū)劃場地被分為三個工程地質(zhì)區(qū)：剝蝕侵蝕低丘坡積洪積粘性土、基巖分布區(qū),沖積淺丘狀平原粘性土分布區(qū)和沖積淠河漫灘,階地—支流河谷平原軟土、粘性土分布區(qū),三個分布區(qū)的地下水特征、第四系覆蓋層厚度以及地貌成因都有明顯的區(qū)別,具體分區(qū)情況見圖5,工程地質(zhì)分區(qū)特征見表2。

圖5 場地工程地質(zhì)分區(qū)圖Fig.5 The engineering geological zoning of the site

3.1 侵蝕剝蝕低丘坡積洪積粘性土、基巖分布區(qū)（R）

主要分布于區(qū)劃場地的中南部,相對高差30～50 m;本區(qū)覆蓋層較薄,厚度多在10 m以內(nèi),場地類別屬于II類薄覆蓋區(qū),主要由坡麓相和沖洪積相的填土、粘土等粘性土組成,下伏基巖多為侏羅—第三系砂礫巖、砂巖等。地下水類型為碎屑巖類孔隙水,富水程度匱乏。

3.2 沖積淺丘狀平原粘性土分布區(qū)（A）

主要分布于區(qū)劃場地的南部、西部的淠河及支流沿岸地區(qū)兩側(cè),相對高差20～30 m;崗沖相間,波狀起伏;覆蓋層多在10～20 m之間,場地類別屬于II類場地薄覆蓋區(qū),地表主要由粘土、亞粘土組成,基巖主要由較軟—堅(jiān)硬的上太古代、元古代變質(zhì)巖、中生代花崗巖,侏羅—白堊系較堅(jiān)硬的砂巖、礫巖和火山碎屑巖等組成。地下水以松散巖類孔隙水為主,水量貧乏。

3.3 沖積淠河漫灘、階地—支流河谷平原軟土、粘性土分布區(qū)（B）

主要分布于淠河及支流兩側(cè)沿岸和場地北部,地貌上屬于河漫灘、階地及沖積平原,高差一般小于10 m,微向河床和下游傾斜,本區(qū)覆蓋層較厚,厚度普遍高于20 m,場地類別屬于II類場地厚覆蓋區(qū),主要由亞粘土、亞砂土、砂礫石層等全新世地層組成,下伏基巖多為侏羅—第三系砂礫巖、砂巖等。地下水以上層滯水,松散巖類孔隙水為主,第四系孔隙水含量豐富,含水層透水性較好,容易接受大氣降水的補(bǔ)給。

表2 工程地質(zhì)分區(qū)特征簡表Table 2 Summary of characteristics of engineering geological zoning

4 結(jié)論

該工作綜合現(xiàn)場勘查、資料搜集、室內(nèi)分析等手段,產(chǎn)出了六安區(qū)劃場地工程地質(zhì)分區(qū)圖、場地類別劃分圖等一系列成果資料及圖件,簡述如下：

(1) 參考地形地貌特征、結(jié)合土層性質(zhì),土層分布等,將區(qū)劃場地分為三個工程地質(zhì)區(qū),分別為：剝蝕侵蝕低丘坡積洪積粘性土、基巖分布區(qū)、沖積淺丘狀平原粘性土分布區(qū)和沖積淠河漫灘、階地-支流河谷平原軟土、粘性土分布區(qū)。

(2) 該區(qū)劃場地的場地類別為II類,根據(jù)覆蓋層厚度又分為II類場地薄覆蓋區(qū)和II類場地厚覆蓋區(qū)。

該項(xiàng)工作成果為下一步場地地震動參數(shù)確定及地震地質(zhì)災(zāi)害評價提供了基礎(chǔ)資料和參考依據(jù)。