丘陵地區(qū)地震小區(qū)劃場地工程地震條件勘察技術(shù)要點
——以榮昌城區(qū)為例

王贊軍，王宏超，董 娣，秦 娟

(重慶市地震局，重慶 401147)

丘陵地區(qū)地震小區(qū)劃場地工程地震條件勘察技術(shù)要點
——以榮昌城區(qū)為例

王贊軍，王宏超，董 娣，秦 娟

(重慶市地震局，重慶 401147)

以重慶市榮昌城區(qū)地震小區(qū)劃為例，介紹了榮昌城區(qū)工程地質(zhì)條件勘查的目的，地質(zhì)地貌條件，以及針對這一特定環(huán)境鉆探勘查工作的技術(shù)途徑和實施情況，為西南地區(qū)類似地質(zhì)環(huán)境地震小區(qū)劃工作的開展提供了典型樣本。在有河流、溪溝、湖泊、山丘的區(qū)劃范圍內(nèi)網(wǎng)格化布置鉆孔，未必能達(dá)到能控制土層結(jié)構(gòu)和不同工程地質(zhì)單元界限的目標(biāo)要求，應(yīng)采取非均勻鉆探布孔方案。對于小區(qū)劃范圍內(nèi)覆蓋層厚度小于3 m的廣大地區(qū)，充分利用探槽、探井，同時布置零星的控制性鉆孔用以掌握風(fēng)化巖土性質(zhì)和波速情況。鉆探過程中采集原狀土樣，做土樣動三軸實驗，獲得剪切模量比和阻尼比實驗數(shù)據(jù)，為地震小區(qū)劃的土層地震反應(yīng)計算提供充分的基礎(chǔ)資料保障。

地震小區(qū)劃；場地勘察；技術(shù)要點；榮昌城區(qū)

地震小區(qū)劃是指對某一特定區(qū)域范圍內(nèi)地震安全環(huán)境進(jìn)行劃分，預(yù)測這一范圍內(nèi)可能遭受到的地震影響。地震小區(qū)劃工作的目的是為城鎮(zhèn)、廠礦企業(yè)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)等土地利用規(guī)劃的制定提供基礎(chǔ)資料，也是為城市和工程震害的預(yù)測和預(yù)防、救災(zāi)措施的制定提供基礎(chǔ)資料，為地震小區(qū)劃范圍內(nèi)的一般建設(shè)工程的抗震設(shè)計提供設(shè)計地震動參數(shù)。地震小區(qū)劃工作重視場地工程地質(zhì)條件，特別是局部的場地條件對地震破壞作用的影響。因此，在地震小區(qū)劃工作中必須進(jìn)行勘測，以掌握場地的地震工程地質(zhì)條件。針對不同的地形地貌環(huán)境和工程地質(zhì)條件，選擇不同的技術(shù)手段，合理布置各個技術(shù)手段的位置和數(shù)量，才可以起到事半功倍的效果。

榮昌區(qū)在重慶市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略中具有東西對接、雙向開發(fā)的區(qū)位優(yōu)勢，人口密度大，工業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施集中。自1997年以來榮昌區(qū)中小地震頻發(fā)，當(dāng)?shù)卣种匾暱拐鹪O(shè)防工作，決定開展地震小區(qū)劃工作，為榮昌城區(qū)一般建設(shè)工程的抗震設(shè)計提供依據(jù)。重慶市地震工程研究所于2010年8月完成了重慶市榮昌城區(qū)地震小區(qū)劃工作。針對榮昌城區(qū)工程地質(zhì)條件勘查的目的和地質(zhì)地貌條件，地震工程研究所制訂了鉆探勘查工作的技術(shù)思路，既滿足了勘察目的和規(guī)范要求，又合理地控制了經(jīng)費(fèi)投入，為西南地區(qū)類似地質(zhì)環(huán)境地震小區(qū)劃工作的開展提供了典型樣本。

1 榮昌城區(qū)的地質(zhì)地貌條件

1.1 目標(biāo)范圍

圖1 榮昌城區(qū)地震小區(qū)劃范圍示意圖

榮昌城區(qū)位于重慶市西部，地處川渝接壤處，是重慶大都市區(qū)中的一個重要地區(qū)，東靠重慶市大足區(qū)、永川區(qū)，西接四川省內(nèi)江市隆昌縣，南鄰四川省瀘州市瀘縣，北與四川省內(nèi)江市東興區(qū)、四川省資陽市安岳縣接壤。榮昌城區(qū)地震小區(qū)劃目標(biāo)區(qū)面積45平方千米，包含昌元鎮(zhèn)、廣順鎮(zhèn)、安富鎮(zhèn)和峰高鎮(zhèn)西部(參見圖1)。

1.2 地形地貌

目標(biāo)區(qū)為低山～丘陵地貌，海拔高程305～390 m，地形坡角一般小于10°，局部淺丘區(qū)的自然坡角最大可達(dá)30°。淺丘多呈橢圓形，丘頂渾圓、平緩、開闊。目標(biāo)區(qū)域分布有河流、溪溝、湖泊。建成區(qū)地面大多平整，基本處于統(tǒng)一的高程面上。淺丘區(qū)植被覆蓋，維持原生態(tài)。待建區(qū)多為農(nóng)田或原始淺丘，植被茂盛。

1.3 地層巖性

2 地震小區(qū)劃場地勘察的技術(shù)要求

2.1 規(guī)范要求

根據(jù)《工程場地地震安全性評價》(GB17741-2005)的有關(guān)規(guī)定，這次地震小區(qū)劃屬Ⅲ類工作，地震小區(qū)劃工作要求進(jìn)行場地的勘測，并編制工程地質(zhì)分區(qū)圖。工作中應(yīng)充分收集、分析和整理小區(qū)劃范圍內(nèi)的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和地形地貌等資料，進(jìn)行現(xiàn)場工程地質(zhì)調(diào)查，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充勘察，勘察工作包括物化探、坑槽探和鉆探等，詳細(xì)勘測小區(qū)劃范圍內(nèi)的場地工程地質(zhì)條件，編制工程場地工程地質(zhì)分區(qū)圖。在每個工程地質(zhì)單元分區(qū)內(nèi)，選擇能代表本單元分區(qū)地震工程地質(zhì)條件和特征的地震反應(yīng)計算控制點或地質(zhì)剖面。控制點應(yīng)能控制不同的工程地質(zhì)單元及其邊界，并注意適當(dāng)均勻分布。為了編制地震動參數(shù)分區(qū)圖或等值線圖，還應(yīng)注意控制點應(yīng)有適當(dāng)?shù)拿芏确植?，特別是在邊界線或分界線附近，控制點應(yīng)有適當(dāng)?shù)拿芏?。簡單來講，地震小區(qū)劃鉆孔布置應(yīng)能控制土層結(jié)構(gòu)和不同工程地質(zhì)單元，每個工程地質(zhì)單元內(nèi)應(yīng)至少有1個控制孔，平均每平方千米不少于1個鉆孔。

2.2 經(jīng)濟(jì)技術(shù)難點

考慮經(jīng)費(fèi)的有限性，在滿足規(guī)范要求的場地工程地震條件下，勘察工作要精打細(xì)算。如何充分收集利用已有資料，結(jié)合地形地質(zhì)地貌特點安排技術(shù)手段，以最省的工作量和時間投入獲得基礎(chǔ)資料，同時滿足規(guī)范要求是值得思考的經(jīng)濟(jì)技術(shù)問題。小區(qū)劃范圍內(nèi)分布有一個湖泊和兩條河流，湖泊岸邊和河流兩側(cè)第四系的分布、厚度、巖土成分、巖土剪切波速的分布特點是地震小區(qū)劃工作必須掌握的基本資料，也是本次勘察工作中的重中之重。

3 榮昌城區(qū)工程地震條件勘察技術(shù)要點

3.1 收集基礎(chǔ)資料

工作中收集了榮昌城區(qū)規(guī)劃圖、1∶10萬地形圖、1∶20萬地質(zhì)圖、水文地質(zhì)圖和典型鉆孔柱狀圖，通過綜合分析后，依靠實地踏勘來進(jìn)行工程地質(zhì)單元初步輪廓性劃分。

3.2 鉆孔探槽和探井布置思路

在工程地質(zhì)單元初步輪廓性劃分的基礎(chǔ)上，充分利用淺覆蓋區(qū)槽探、坑探簡便易行的優(yōu)勢，配合布置有限而足夠的勘察鉆孔，以更準(zhǔn)確地厘定不同工程地質(zhì)單元的分界線，完善充實工程地質(zhì)單元劃分成果。榮昌城區(qū)地震小區(qū)劃范圍包含了已建成區(qū)、城區(qū)拓展區(qū)、規(guī)劃城區(qū)。已建成區(qū)的多層建筑場地大多進(jìn)行過工程地質(zhì)的勘查工作，這些資料可以到當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)檔案室查閱到，多為紙質(zhì)報告；城區(qū)拓展區(qū)正在進(jìn)行建設(shè)，部分地塊已進(jìn)行了場地勘察工作，有電子版報告和圖件；已建成區(qū)主要依靠搜集鉆孔資料，以節(jié)省時間和經(jīng)費(fèi)投入，充實資料密度和對比印證來掌握土層結(jié)構(gòu)特點。規(guī)劃城區(qū)多為農(nóng)田或原始淺丘，植被茂盛，沒有地勘資料，主要依靠槽探、坑探、鉆探工作資料。目標(biāo)區(qū)分布有河流、溪溝、湖泊、山丘，河流、溪溝、湖泊的邊岸，第四紀(jì)堆積厚度存在差異，也是影響場地的地震動參數(shù)的關(guān)鍵地帶。如果在區(qū)劃范圍內(nèi)網(wǎng)格化布置鉆孔，達(dá)到平均每平方千米不少于1個鉆孔的要求，未必能達(dá)到能控制土層結(jié)構(gòu)和不同工程地質(zhì)單元界限的目標(biāo)要求，因此，在這類地區(qū)不能像北方平原地區(qū)那樣進(jìn)行網(wǎng)格化平均布孔，應(yīng)采取非均勻鉆探布孔方案。

小區(qū)劃范圍內(nèi)有兩條主要河流和一個湖泊，河流兩岸和湖泊邊岸存在河漫灘和一級階地堆積，其分布形態(tài)和覆蓋層厚度必然存在差異，是場地條件最難把控也是最需要搞清楚的地段，鉆探的主要工作量就集中在這里。借鑒城市活斷層探測工作中斷層鉆探勘察的經(jīng)驗，項目組針對河谷、湖岸布置了8排，每排4-6個鉆孔，著力控制河漫灘和一級階地的分布范圍和巖土的性質(zhì)(參見圖2～3)。小區(qū)劃范圍內(nèi)局部存在建筑垃圾回填區(qū)，工作中布置了零星鉆孔用以掌握回填區(qū)的范圍和厚度分布。對于小區(qū)劃范圍內(nèi)覆蓋層厚度小于3 m的廣大地區(qū)，工作中充分利用探槽、探井，同時布置零星的控制性鉆孔用以掌握風(fēng)化巖土性質(zhì)和波速情況。

圖2 榮昌城區(qū)地震小區(qū)劃探槽探坑及鉆孔布置示意圖

圖3 榮昌城區(qū)地震小區(qū)劃典型鉆孔地質(zhì)剖面圖

3.3 鉆孔勘察結(jié)果與應(yīng)用

本次地震小區(qū)劃考慮場地情況，在45 km2的小區(qū)劃范圍內(nèi)實施鉆孔48個，其中第四季覆蓋層厚度大于3 m的有14個，考慮到鉆孔分布的不均勻性，另收集鉆孔資料30個，總計獲得鉆孔資料78個，充分滿足了平均每平方千米不少于1個鉆孔的規(guī)范要求。場地影響評價工作組綜合考慮場地條件和鉆孔分布，選擇了16個鉆孔作為土層反應(yīng)建模。鉆探過程中采集原狀土樣，做土樣動三軸實驗，獲得21組剪切模量比和阻尼比實驗數(shù)據(jù)，如圖4和表1所示，為地震小區(qū)劃的土層地震反應(yīng)計算提供了充分的基礎(chǔ)資料保障。該地震小區(qū)劃結(jié)果于2010年10月順利通過了國家地震安全性評價委員會的評審，其中非均勻鉆探布孔方案得到了專家們的一致贊同。

圖4 榮昌城區(qū)地震小區(qū)劃動三軸實驗成果圖

γ5×10-61×10-55×10-51×10-45×10-41×10-35×10-31×10-2G/Gmax0.9860.9730.8860.8020.4760.3260.1020.058E/Emax5×10-61×10-55×10-51×10-45×10-41×10-35×10-31×10-2E/Emax0.9800.9610.8420.7350.3870.2520.0740.041λ(%)1.701.943.555.1211.1513.9318.0718.89

4 討論

通過鉆探和剪切波速測試工作，結(jié)果表明榮昌城區(qū)的丘陵區(qū)泥巖與頁巖互層的侏羅系風(fēng)化殼的剪切波速介于357～438 m/s之間，也就是說剪切波速小于500 m/s，介質(zhì)密度相對低一些。淺覆蓋層分布的原始淺丘槽探、坑探、井探簡便易行，十分有效。垂直河谷和湖岸布置的排孔探測對于精確掌握不同工程地質(zhì)單元界限起到了支撐作用。鉆孔不能布置在濕地或水田里，因為地面濕軟無法實施剪切波速測試?；靥顓^(qū)的鉆探只能掌握覆蓋層厚度和成分，不能獲得動三軸實驗數(shù)據(jù)，因其經(jīng)歷過人工擾動，不是原狀土樣，不符合動三軸實驗條件。

The Technical Points of the Seismic Condition Investigation in the Seismic Micro-zoning of the Hilly Region

WANG Zanjun WANG Hongchao,DONG Di，QIN Juan

(Earthquake Administration of Chongqing, Chongqing 401147, China)

Taking Rongchang seismic micro-zoning as an example, the aim and technical requirements of seismic micro-zoning are introduced for the techniques of drilling and exploration in hilly area. This work can be applied to the development of similar geological environment seismic micro-zoning in Southwest China.

seismic micro-zoning；site investigation；technical points；Rongchang district

2016-07-08；

2016-11-25

王贊軍(1968-)，男，山西省芮城縣人，畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)水文地質(zhì)與工程地質(zhì)專業(yè)，高級工程師.

P315.5

B

1001-8115(2017)02-0006-04

10.13716/j.cnki.1001-8115.2017.02.002