摘 要：選取地形地貌、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災害作為一級評價因子，將地貌類型、地面坡度、巖土體性質(zhì)綜合分級、地基土承載力、場地土類型、地下水埋深、地下水腐蝕性、抗震設防烈度、地質(zhì)災害易發(fā)性等9 項指標作為二級評價因子，依據(jù)地區(qū)經(jīng)驗將巖溶塌陷災害作為主控因子，以此構建評價指標體系。使用MapGIS空間分析功能，采用評價單元多因子分級加權指數(shù)和法，對泰安市中心城區(qū)進行工程建設適宜性評價。結果表明：研究區(qū)可劃分為工程建設適宜區(qū)、較適宜區(qū)和適宜差區(qū)3類，無不適宜區(qū)；其中適宜區(qū)和較適宜區(qū)分布面積廣，占中心城區(qū)面積的95.61 %，適宜性差區(qū)分布在舊鎮(zhèn)村—南上高村一帶的環(huán)狀區(qū)域，僅占中心城區(qū)面積的4.39 %；泰安中心城區(qū)工程建設適宜性總體較好。

關鍵詞：工程建設；地質(zhì)因素；適宜性評價；泰安市中心城區(qū)

Suitability evaluation of engineering construction in the central urban area of "Tai’ an

MENG Linghua1， GUO Meng1，2， ZHANG Xianfeng1， SHI Yiyuan1，2， SU Chongfa1

（1.Shandong Geological Prospecting Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau， Tai’an 271000， Shandong， China;

2.Tai’an Engineering Survey Co.， Ltd. of CCGMB， Tai’an 271000， Shandong， China）

Abstract： This paper selects terrain and landforms， engineering geology， hydrogeology， adverse geological processes， and geological disasters as the first level evaluation factors， and nine indicators including landform type， ground slope， comprehensive classification of rock and soil properties， foundation soil bearing capacity， site soil type， groundwater depth， groundwater corrosiveness， seismic fortification intensity， and susceptibility to geological disasters as the second level evaluation factors. Based on regional experience， karst collapse disasters are taken as the main control factors to construct an evaluation index system. Using the spatial analysis function of MapGIS， the suitability evaluation of engineering construction in the central urban area of Tai’an is conducted using the evaluation unit multi factor grading weighted index sum method. The results indicate that the research area can be divided into three categories： suitable area for engineering construction， relatively suitable area， and poorly suitable area， and without unsuitable areas. The suitable and relatively suitable areas are widely distributed， accounting for 95.61 % of the central urban area. The areas with poor suitability are distributed in the circular area between Jiuzhen-Nanshanggao， accounting for only 4.39 % of the central urban area. The overall suitability of engineering construction in the central urban area of Tai’an is good.

Keywords： engineering construction; geologic factor; suitability evaluation; central urban area of Tai’an

隨著城市化水平的不斷提高，城市規(guī)模加速擴張，城市建設強度和速度持續(xù)不斷增長，城市建設所引發(fā)的各類工程地質(zhì)問題及環(huán)境問題日趨嚴重。地質(zhì)環(huán)境條件復雜地區(qū)，城市工程建設過程中規(guī)劃不合理，可能導致地質(zhì)環(huán)境遭受破壞，如地質(zhì)災害頻繁發(fā)生、生態(tài)環(huán)境惡化等，影響城市可持續(xù)發(fā)展，因此城市工程建設適宜性評價工作至關重要。近年來，眾多學者從影響因素（彭苗枝等，2019）、評價方法（王根龍等，2015；李崇博等，2020；茍富剛等，2022）、指標體系及地域（程惠紅，2009；俞躍平等，2011；侯新文，2011）等方面對工程建設適宜性評價相關問題進行了探討，積累了諸多寶貴經(jīng)驗。但由于不同地域的城市具有不同的地質(zhì)地貌條件，其評價因子的選取不盡相同，對于地貌條件復雜、地質(zhì)災害制約性強的城市在工程建設適宜性評價方法、評價指標體系的確定等問題上需要開展更為深入的研究。

泰安市位于山東省中部，北與省會濟南相鄰，是國家級歷史文化名城，風景旅游城市，處于山東省“一山、一水、一圣人”旅游熱線中間。泰安市中心城區(qū)地貌條件較復雜，西部為低山丘陵，基巖裸露，東部為山前沖洪積平原，下伏寒武—奧陶系碳酸鹽巖，巖溶塌陷地質(zhì)災害危害性較大，制約著城市規(guī)劃布局和可持續(xù)發(fā)展。近年來隨著“濟泰一體化”進程的推進，一系列重大工程將陸續(xù)開展，對泰安城區(qū)工程建設提出了新的要求，但目前對影響工程建設的地質(zhì)因素尚缺乏系統(tǒng)的調(diào)查研究和總結。鑒于此，本文以2020—2022年開展的山東省泰安市城區(qū)城市地質(zhì)調(diào)查項目為依托，通過資料收集、野外調(diào)查、鉆探取樣、試驗測試、綜合研究等手段，獲取影響工程建設的地質(zhì)因素數(shù)據(jù)，構建以不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災害作為主控因子的評價指標體系，采用評價單元多因子分級加權指數(shù)和法進行工程建設適宜性評價，為泰安市中心城區(qū)規(guī)劃建設及合理布局提供地質(zhì)依據(jù)，提高城市安全保障水平。

1 "研究區(qū)概況

研究區(qū)為泰安市中心城區(qū)，其范圍東至科技中路、明堂路、京滬鐵路、汶河西岸，北至環(huán)山路，西至京臺高速公路和104國道，南至天頤湖北岸、徂徠山大街，面積207.7 km2。中心城區(qū)規(guī)劃形成“一主一副”的空間布局結構，“一主”為主城即泰城，“一副”為南部新城，主城和副城之間以生態(tài)綠廊相隔，以快速路和主干路相連。

研究區(qū)地處魯中山區(qū)西北部，北依五岳之首泰山，南臨汶河，地勢西北高、東南低。區(qū)內(nèi)地貌類型主要包括山地、丘陵、平原，北部屬泰山中低山區(qū)，山勢陡峻，地形切割強烈，主峰玉皇頂海拔1 532.7 m；西部為剝蝕丘陵，地面標高200～400 m，最大高差約200 m；東南部自泰山山前至牟汶河一帶為沖洪積平原，地面標高111～200 m，地勢較平緩。研究區(qū)地表水系較發(fā)育，呈放射狀發(fā)育于泰山南坡，東南部為大汶河兩大主流之一的牟汶河，其兩岸分布呈樹枝狀的支流數(shù)十條（孟令華，2024）。地下水類型分為松散巖類孔隙水、巖溶水和裂隙水（孟令華，2023），其中具有集中供水意義的為東部巖溶水。

區(qū)內(nèi)出露地層主要為第四系和新太古界泰山巖群（圖1）。第四系廣泛分布于中東部、南部的山前沖洪積平原區(qū)，厚度一般5～25 m，巖性以沖洪積成因的粉質(zhì)黏土、卵礫石、中粗砂為主，分布面積占總面積的60.47 %；泰山巖群分布于西部，呈不連續(xù)條帶、豆莢狀或透鏡體狀分布于后期巖體中，巖性以暗綠色斜長角閃巖為主，其次為黑云角閃變粒巖、黑云變粒巖；古近系碎屑巖及寒武—奧陶系碳酸鹽巖夾碎屑巖多隱伏于研究區(qū)東部。區(qū)內(nèi)前寒武紀侵入巖較發(fā)育，在西部及西南部多出露于地表，巖性以中酸性的花崗巖類和閃長巖類為主。區(qū)內(nèi)構造基底為變質(zhì)作用伴隨構造運動，形成北部泰山背斜，主要發(fā)育NEE向和NNW向兩組斷裂，多為隱伏斷層，新近紀以來未有新活動跡象。

2 "工程建設適宜性評價方法

2.1 "評價指標體系

通過對研究區(qū)工程地質(zhì)條件與問題的調(diào)查和綜合分析，評價各因素對城市工程建設適宜性限制的影響程度，結合CJJ 57—2012《城鄉(xiāng)規(guī)劃工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中附錄D工程建設適宜性評價定量標準，并參照其他城市工程建設適宜性相關研究成果（陳緒鈺等，2020；王建偉等，2021；王文韜等，2022，劉宗明等，2022；李浩民等，2024），選取適宜于本地區(qū)特定條件下的地形地貌、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災害作為一級評價因子，將地貌類型、地面坡度、巖土體性質(zhì)綜合分級、地基土承載力、場地土類型、地下水埋深、地下水腐蝕性、抗震設防烈度、地質(zhì)災害易發(fā)性等9項指標作為二級評價因子，建立評價指標體系；同時按各因子對工程建設適宜性的影響程度對二級評價因子賦分，影響程度越大，X j分值越?。ū?）。

目前區(qū)內(nèi)高層建筑附帶的地下空間開發(fā)一般1～2層，最多3層，開發(fā)深度一般5～10 m，東部沖洪積平原地區(qū)高層建筑樁基埋深一般15 m左右，故本文對15 m埋深切面巖土體特征及工程建設適宜性進行評價。

評價因子權重的確定：依據(jù)CJJ 57—2012《城鄉(xiāng)規(guī)劃工程地質(zhì)勘察規(guī)范》，評價因子根據(jù)重要程度分為主控因子、次要因子和一般因子，權重取值標準見表2。研究區(qū)位于泰萊盆地西部邊緣，屬于泰安城區(qū)—舊縣水源地，碳酸鹽巖隱伏區(qū)巖溶地貌較為發(fā)育，巖溶塌陷地質(zhì)災害具有發(fā)展歷史長、發(fā)育規(guī)模與密度大、社會危害性強的特點，是泰安城區(qū)城市發(fā)展的主要限制性因素，對工程建設的影響性較大。因此，依據(jù)地區(qū)經(jīng)驗將包含巖溶塌陷的不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災害作為主控因子（權重≥0.50），工程地質(zhì)作為次要因子，地形地貌、水文地質(zhì)作為一般因子。采用專家打分法確定一級評價因子和二級評價因子的權重，專家來自城市地質(zhì)、水工環(huán)地質(zhì)、工程勘察等領域，主要考慮各項因子對工程建設危害程度。各級因子權重取值見表3。

2.2 "評價方法

根據(jù)CJJ 57—2012《城鄉(xiāng)規(guī)劃工程地質(zhì)勘察規(guī)范》，評價方法采用評價單元多因子分級加權指數(shù)和法，通過建立評價指標體系，構建單因素評價圖層，再借助GIS技術進行綜合加權疊加，計算公式為

I_S=∑_（i=1）^n?〖〖ω_i〗^' （〗 ∑_（i=1）^m?〖〖ω_ij〗^″·X_j 〗） ， （1）

式中，Is為評價單元適宜性指數(shù)，n為參評一級因子總數(shù)，m為隸屬于第i項一級因子的參評二級因子總數(shù)，ωi′為第i項一級因子權重，ωij′′為隸屬于第i項一級因子下的第j項二級因子權重，Xj為二級因子計算分值。

將GIS網(wǎng)格作為基本評價單元，研究區(qū)劃分為900 個500 m × 500 m的單元格，邊界不足500 m × 500 m的網(wǎng)格算1個單元格。利用MapGIS軟件對各評價單元的評價因子按量化標準和權重進行賦值，計算各評價單元的適宜性指數(shù)（公式1），按照工程建設適宜性判別標準（表4）進行適宜性分級，劃分為不適宜、適宜性差、較適宜、適宜4個級別。

3 "地質(zhì)影響因素分析

3.1 "地形地貌

地貌類型：區(qū)內(nèi)地貌類型主要包括強切割構造侵蝕中山、中切割構造侵蝕低山、剝蝕丘陵、沖洪積平原4 類，其中西部主要為剝蝕丘陵，東部主要為沖洪積平原（圖2 a）。

地面坡度：區(qū)內(nèi)地面坡度多小于10 %，二十里埠村西、九女山、六郎墳村南等地地面坡度10 %～lt;25 %，僅零星部位地面坡度為25 %～lt;50 %（圖2 b）。

3.2 "工程地質(zhì)條件

巖土體性質(zhì)綜合分級：巖土體的性質(zhì)會直接影響到建筑工程的安全性和穩(wěn)定性。根據(jù)土體工程地質(zhì)特征和巖體的風化程度，結合巖土體的質(zhì)量等級（巖體強度、完整程度、土體的壓縮模量、黏聚力和內(nèi)摩擦角等）（中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院，2022），對各工程鉆孔的巖土體性質(zhì)進行綜合賦值，劃分為巖土體性質(zhì)好、較好、中等、差4個等級（圖3 a），分值越高，說明巖土體的工程性質(zhì)越好，則有利于工程建設。總體上，研究區(qū)西部巖土體綜合性質(zhì)較好，東部巖土體綜合性質(zhì)中等，受砂層及巖溶裂隙影響較大。

地基土承載力：工程地質(zhì)層不同，其地基土承載力也有較大差異，根據(jù)大量工程地質(zhì)資料（中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院，2022），研究區(qū)15 m以淺的工程建設層的地基土承載力特征值劃分為150～lt;200 kPa和≥200 kPa兩個區(qū)域（圖3 b）。其中承載力150～lt;200 kPa區(qū)主要分布在研究區(qū)中東部徐家樓社區(qū)—雙龍社區(qū)一帶，第四系沉積物主要為粉質(zhì)黏土夾少量中粗砂。

場地土類型：根據(jù)GB 50011—2010《建筑抗震設計規(guī)范》（2016年版）中的相關規(guī)定，結合研究區(qū)實際情況及波速測試資料（中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院，2022），將場地土類型劃分為3類，即中軟場地土、中硬場地土、堅硬土和基巖（圖3 c）。中軟場地土主要分布于研究區(qū)東部山前沖洪積平原區(qū)，鳳臺村—王家店村一帶，第四系厚度相對較大（一般15～30 m），巖性以粉質(zhì)黏土及砂土為主；中硬土主要分布于山前及山間溝谷地帶，第四系覆蓋層較淺（一般0～15 m），巖性以粉質(zhì)黏土、中粗砂、漂卵石為主；堅硬土和基巖主要分布于研究區(qū)北部、西部的低山、丘陵地帶基巖出露區(qū)。

3.3 "水文地質(zhì)條件

地下水埋深：地下水位埋深及其動態(tài)變化是影響工程建設適宜性的重要因素。當?shù)叵滤辉诘鼗A底面以上的某一范圍發(fā)生變化時，地下水位的下降會增加基礎的自重，上升時則可能導致基礎上浮，使建筑物失穩(wěn)。根據(jù)地下水位統(tǒng)測資料（中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院，2022），研究區(qū)西部丘陵區(qū)及北部泰山山前地帶地下水埋深一般≥6 m，而東部沖洪積平原區(qū)地下水埋深3～lt;6 m或1～lt;3 m，僅南上高村南部地下水埋深lt;1 m（圖4 a）。

地下水腐蝕性：地下水中SO4 2-、Mg2+、Cl-、侵蝕性CO2等指標往往對鋼筋混凝土結構具有腐蝕性，影響工程結構的安全性和耐久性，腐蝕性越強，對地基基礎的穩(wěn)定性越不利。根據(jù)水質(zhì)檢測資料（中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院，2022），研究區(qū)地下水腐蝕性微弱，無中等或強腐蝕性水（圖4 b），對工程建設的影響相對較小。

3.4 "不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災害

巖溶塌陷、山體崩塌、滑坡等突發(fā)性地質(zhì)災害的發(fā)生，將對工程建設及其安全運行產(chǎn)生較大不利影響。據(jù)調(diào)查，巖溶塌陷是泰安城區(qū)最主要的地質(zhì)災害類型，目前分布有小型隱患點14處，形成塌陷坑多達300余處（中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院，2022），危害性較強。研究區(qū)東部泰山站—舊鎮(zhèn)村—南上高村一帶為地質(zhì)災害高易發(fā)區(qū)，其外圍為地質(zhì)災害中易發(fā)區(qū)，其他地區(qū)為地質(zhì)災害低易發(fā)區(qū)和不易發(fā)區(qū)（圖5 a）。另外，研究區(qū)主要發(fā)育NEE向和NNW向兩組斷裂構造，無全新世活動斷裂，歷史上未發(fā)生5級以上地震的記錄，抗震設防烈度為Ⅶ度（圖5 b）。

4 "評價結果及建議

泰安市中心城區(qū)工程建設適宜性可劃分為適宜區(qū)、較適宜區(qū)和適宜差區(qū)3類，無不適宜區(qū)（表5、圖6）。

工程建設適宜區(qū)分布于研究區(qū)西部、西南部、東北部的廣大區(qū)域，面積164.76 km2，占中心城區(qū)面積的79.32 %；各評價單元的適宜性指數(shù)Is為70.1～88.3，平均80.5。該區(qū)為基巖裸露的剝蝕丘陵或第四系厚度小于10 m區(qū)域，巖土體綜合性質(zhì)較好，地基土承載力特征值一般gt;200 kPa，地下水埋深一般gt;6 m，局部3～6 m，地下水腐蝕性微弱，屬于地質(zhì)災害不易發(fā)和低易發(fā)區(qū)。區(qū)內(nèi)多層建筑一般可直接采用天然地基，高層建筑宜采取適當?shù)牡鼗幚砗蜆痘桨福植啃枳⒁馍皩拥挠绊?，總體上該區(qū)適宜城市規(guī)劃各類工程建設。另外，該區(qū)域內(nèi)除建設用地外，還分布有耕地、基本農(nóng)田等土地利用類型（圖6），應在保證基本農(nóng)田不受侵害、水土環(huán)境等地質(zhì)環(huán)境狀況不致惡化的前提下，合理開發(fā)建設用地，進行工程建設。

工程建設較適宜區(qū)主要分布于研究區(qū)東部的雙龍社區(qū)—岱廟—下旺村—王家店村一帶，面積33.83 km2，占中心城區(qū)面積的16.29 %；各評價單元的適宜性指數(shù)Is為45.1～69.5，平均54.3。該區(qū)第四系厚度一般5～15 m，巖土體綜合性質(zhì)中等，地基土承載力特征值一般大于200 kPa，多屬于中軟場地土，地下水埋深一般3～6 m，局部1～3 m，地下水腐蝕性微弱，隱伏基巖為碳酸鹽巖，巖溶較發(fā)育，多屬于地質(zhì)災害中高易發(fā)區(qū)，受巖溶塌陷的影響較大。該區(qū)對建筑物地基造成影響的因素主要為巖溶塌陷和地下水，低層建筑工程一般可采用天然地基就可滿足設計要求，但施工的多層和高層建筑應采用復合地基和樁基礎，必要時需使用支護和堵水、截排水等工程措施。該區(qū)雖然存在一定的地質(zhì)環(huán)境問題，但通過人為治理，可以得到有效控制或恢復，適宜城市規(guī)劃公共建筑、住宅工程、市政道路，但不宜作為重大工業(yè)工程選址。

工程建設適宜性差區(qū)分布于研究區(qū)東部舊鎮(zhèn)村—南上高村一帶的環(huán)狀區(qū)域，面積9.11 km2，占中心城區(qū)面積的4.39 %；各評價單元的適宜性指數(shù)Is為40.9～44.9，平均43.9。該區(qū)第四系厚度10～25 m，巖土體綜合性質(zhì)中等，地基土承載力特征值一般為150～200 kPa，多為中軟場地土，地下水埋深較淺，局部小于1 m，地下水腐蝕性微弱。該區(qū)隱伏碳酸鹽巖巖溶極發(fā)育，地下水開采使水位波動頻繁，具備巖溶塌陷發(fā)生的條件。如需開展工程建設，需采取地下注漿充填加固的措施來進行地基處理，且需輔助專項的技術手段進行維護，工程建設施工技術復雜，施工難度和成本較高。因地質(zhì)環(huán)境條件和建設成本限制，該區(qū)目前主要分布村莊、農(nóng)用地、道路，建筑物多為低層建筑，開發(fā)利用程度較低。當前技術條件下，區(qū)內(nèi)一般不適宜城市規(guī)劃大型工業(yè)工程、高層住宅和商業(yè)建筑，可進行小城鎮(zhèn)規(guī)劃和道路工程建設，另外需加強地質(zhì)環(huán)境問題的治理和監(jiān)測工作，總體上為工程建設較不適宜區(qū)域。

5 "結論

1）影響泰安市中心城區(qū)工程建設的地質(zhì)因素主要包括地貌類型、地面坡度、巖土體性質(zhì)綜合分級、地基土承載力、場地土類型、地下水埋深、地下水腐蝕性、抗震設防烈度、地質(zhì)災害易發(fā)性等9項指標；其中巖溶塌陷地質(zhì)災害具有發(fā)展歷史長、發(fā)育規(guī)模與密度大、社會危害性強的特點，是影響工程建設適宜性的主控因子。

2）采用評價單元多因子分級加權指數(shù)和法，將泰安市中心城區(qū)劃分為工程建設適宜區(qū)、較適宜區(qū)和適宜差區(qū)3類，無不適宜區(qū)，評價結果可為城區(qū)規(guī)劃建設及合理布局提供參考。

3）工程建設適宜區(qū)和較適宜區(qū)分布面積廣，占中心城區(qū)面積的95.61 %，應在保證基本農(nóng)田不受侵害、水土環(huán)境等地質(zhì)環(huán)境狀況不致惡化的前提下，合理開展工程建設。適宜性差區(qū)分布在舊鎮(zhèn)村—南上高村一帶的環(huán)狀區(qū)域，占中心城區(qū)面積的4.39 %，巖溶塌陷風險性較高，需加強地質(zhì)環(huán)境問題的治理和監(jiān)測工作，當前技術條件下一般不宜城市規(guī)劃大型工業(yè)工程、高層住宅和商業(yè)建筑。

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中化地質(zhì)礦山總局山東地質(zhì)勘查院，2022. 山東省泰安市城區(qū)城市地質(zhì)調(diào)查報告（城市地下空間地質(zhì)調(diào)查評價部分）［R］.

收稿日期：2023-12-13；修回日期：2024-06-19

基金項目：山東省泰安市財政項目（SDGP370900202002000094、SDGP370900202102000047）資助

第一作者簡介：孟令華（1984- ），男，碩士，高級工程師，主要從事城市地質(zhì)調(diào)查、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及礦產(chǎn)勘查工作。E-mail： 401199685@qq.com

引用格式：孟令華，郭猛，張憲峰，石義遠，蘇崇發(fā)，2024.泰安市中心城區(qū)工程建設適宜性評價［J］.城市地質(zhì)，19（4）：439-447