江西省德安縣張十八鉛鋅銻礦場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)條件及防治措施

李 超

(江西贛北地質(zhì)工程勘察有限公司，江西 九江 332100)

1 地質(zhì)環(huán)境背景

1.1 自然地理

江西省德安縣張十八鉛鋅銻礦位于九江市德安縣豐林鎮(zhèn)上屋王村茅山水庫北側(cè)，交通便利。場(chǎng)地屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，溫暖濕潤(rùn)，四季分明；屬鄱陽湖水系，降水量地區(qū)分布差異不大，雨量集中在4—6月，易發(fā)生旱澇災(zāi)害；屬剝蝕殘丘地貌、丘間谷地，群山連綿，溝谷植被發(fā)育，可耕土地少。

1.2 區(qū)域地質(zhì)

場(chǎng)地位于近東西向的九江瑞昌印支期褶斷帶南端彭山穹隆，東、西、北三面以一個(gè)環(huán)弧狀層間滑動(dòng)斷裂帶與印支期褶斷帶相分割，南緣以一條長(zhǎng)期活動(dòng)的東西向高塘—瑞昌路口斷裂與近東西向印支期褶斷帶相接。喜山期近南北向深斷裂分別縱切整個(gè)彭山穹隆構(gòu)造[1]。

1.3 區(qū)域地震

場(chǎng)地屬長(zhǎng)江中下游地震亞區(qū)九江—靖安地震亞帶，有記載的地震震級(jí)均小于6級(jí)[2]，設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g，設(shè)計(jì)特征周期值為0.35 s，未見有活動(dòng)跡象，穩(wěn)定性較好。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

場(chǎng)區(qū)地貌為剝蝕殘丘地貌及丘間谷地，地勢(shì)起伏較大，丘體地表坡度20°～30°，山體表面植被發(fā)育，以杉樹、雜樹為主；屬大氣降水補(bǔ)給徑流區(qū)，地表不易儲(chǔ)水，降雨季節(jié)伴有間歇性山間溪流。

2.2 地質(zhì)巖性特征

擬建場(chǎng)內(nèi)根據(jù)地層堆積時(shí)代和成因，將鉆孔深度范圍揭露地層分為雜填土、黏土、泥質(zhì)頁巖、灰?guī)r和碳質(zhì)頁巖5大類，細(xì)分為11個(gè)亞類。

(1)雜填土：黃褐、紅褐色，松散，主要為碎石、塊石,局部分布，厚0.50～8.50 m，平均厚為2.40 m；承載力特征值為60 kPa。

(2)黏土細(xì)分為粉質(zhì)黏土和含碎石礫質(zhì)黏性土2個(gè)亞類。前者灰褐、黃褐色，可塑，主要為粉粒、黏粒等，韌性中等，干強(qiáng)度中等，稍具光澤；局部分布，厚0.70～4.90 m，平均厚為2.19 m；承載力特征值為120 kPa。后者褐黃、灰黃色，中密，稍濕，主要為黏粒、粉粒等，局部夾碎石，碎石成分為強(qiáng)風(fēng)化頁巖，粒徑1～5 cm，多呈棱角狀，體積分?jǐn)?shù)10%～20%；局部分布，厚0.80～10.40 m，平均厚為3.87 m；承載力特征值為140 kPa。

(3)泥質(zhì)頁巖細(xì)分為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)頁巖、中風(fēng)化泥質(zhì)頁巖和微風(fēng)化泥質(zhì)頁巖。

泥質(zhì)頁巖呈青灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，主要成分為泥質(zhì)、鈣質(zhì)等，因鉆孔深度所限局部該層未揭穿。強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)頁巖節(jié)理裂隙發(fā)育，裂隙多被方解石充填；局部分布，厚4.50～8.90 m，平均厚為6.15 m，承載力特征值為350 kPa。中風(fēng)化泥質(zhì)頁巖裂隙不發(fā)育，偶見細(xì)脈狀方解石；局部分布，厚1.60～7.60 m，平均厚為4.04 m，承載力特征值為800 kPa。微風(fēng)化泥質(zhì)頁巖裂隙不發(fā)育，偶見細(xì)脈狀方解石；局部分布，厚4.40～9.50 m，平均厚為6.05 m，承載力特征值為1 400 kPa。

(4)灰?guī)r為中風(fēng)化石灰?guī)r：灰白色，中風(fēng)化，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中—厚層狀構(gòu)造，主要為方解石；局部分布，厚6.10～12.00 m，平均厚為9.30 m；因鉆孔深度所限該層未揭穿，承載力特征值為2 000 kPa。

(5)碳質(zhì)頁巖細(xì)分為碳質(zhì)頁巖殘積土、強(qiáng)風(fēng)化碳質(zhì)頁巖、中風(fēng)化碳質(zhì)頁巖和微風(fēng)化碳質(zhì)頁巖。

碳質(zhì)頁巖殘積土呈灰黑色，可塑，由碳質(zhì)頁巖風(fēng)化殘積而形成，韌性中等，干強(qiáng)度中等；局部分布，厚0.50～10.80 m，平均厚為2.61 m。強(qiáng)風(fēng)化碳質(zhì)頁巖、中風(fēng)化碳質(zhì)頁巖和微風(fēng)化碳質(zhì)頁巖呈灰黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，主要為泥質(zhì)、粉砂質(zhì)，局部夾碳質(zhì)。前者裂隙較發(fā)育，局部分布，厚0.3～19.30 m，平均厚為5.32 m，承載力特征值為370 kPa；中者裂隙不發(fā)育，局部分布，厚0.80～17.50 m，平均厚為7.36 m，因鉆孔深度所限局部該層未揭穿，承載力特征值為1 300 kPa；后者裂隙不發(fā)育，局部分布，厚4.70～27.40 m，平均厚為14.20 m，因鉆孔深度所限局部該層未揭穿，承載力特征值為2 000 kPa。

3 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)區(qū)南部為茅山水庫，低洼處可見小溪及積水，自北向南流向水庫。地下水類型主要為第四系孔隙性潛水和基巖裂隙水。

孔隙性潛水主要分布于丘間谷地，賦存于雜填土、粉質(zhì)黏土、含碎石礫質(zhì)黏性土和強(qiáng)風(fēng)化碳質(zhì)頁巖中。雜填土為強(qiáng)透水層，含碎石礫質(zhì)黏性土、粉質(zhì)黏土和強(qiáng)風(fēng)化碳質(zhì)頁巖為弱透水層(組)；主要接受大氣降水及地表水補(bǔ)給，平水期和枯水期向周邊水系徑流排泄或補(bǔ)給下伏基巖含水層，豐水期接受周邊水系反補(bǔ)；水位、水量受季節(jié)性影響明顯，變化較大；場(chǎng)地穩(wěn)定地下水水位在現(xiàn)地面下1.5～3.9 m，穩(wěn)定水位標(biāo)高為66.92～68.54 m，年變化幅度為1.0～2.0 m。

基巖裂隙水主要賦存于微風(fēng)化泥質(zhì)頁巖、中風(fēng)化石灰?guī)r、中風(fēng)化碳質(zhì)頁巖和微風(fēng)化碳質(zhì)頁巖中，其水量大小和徑流受巖體節(jié)理裂隙發(fā)育程度、連通性和構(gòu)造的控制，主要接受第四系松散層孔隙水及地表水補(bǔ)給，順裂隙面及孔隙向低處徑流排泄，富水性較弱，水量貧乏。

此外，本區(qū)場(chǎng)地環(huán)境類別為Ⅱ類，2個(gè)水樣和2個(gè)土樣表明地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性；土對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性。

4 工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

4.1 不良工程地質(zhì)現(xiàn)象

場(chǎng)區(qū)未見明顯新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及全新斷裂活動(dòng)痕跡；土層內(nèi)未見土洞、空洞等不利工程因素，同時(shí)無埋藏的河道、溝浜、防空洞、孤石等對(duì)工程不利的埋藏物；地勢(shì)較開闊，周邊無高陡山體、孤巖、斜坡等不良現(xiàn)象；產(chǎn)生滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害條件可能性小[3]。

4.2 特殊性巖土

場(chǎng)區(qū)特殊性巖土主要為填土，且局部分布，主要分布于場(chǎng)區(qū)淺表層，呈松散狀態(tài)，成分較復(fù)雜，密實(shí)程度不均勻，穩(wěn)定性較差。在開挖后易產(chǎn)生坍塌和失穩(wěn)，將不利于場(chǎng)地基坑工程的順利施工；強(qiáng)風(fēng)化巖石風(fēng)化劇烈，呈碎塊狀，導(dǎo)致地基承載力均勻性較差；中風(fēng)化巖層風(fēng)化不均勻，在基礎(chǔ)施工時(shí)開挖難度極大。

4.3 地震及地震液化評(píng)價(jià)

場(chǎng)區(qū)地震基本烈度屬Ⅵ度，基本地震加速度值為0.05g，設(shè)計(jì)特征周期為0.35 s，土層剪切波速范圍值為500 m/s≥vs>250 m/s，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，為中硬場(chǎng)地土。綜合區(qū)域水文和地質(zhì)資料，場(chǎng)區(qū)主體為軟質(zhì)場(chǎng)區(qū)巖石，丘間谷地土為中軟場(chǎng)地土，Ⅱ類建筑場(chǎng)地，為抗震一般場(chǎng)地，建筑抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，未見可液化土層。

4.4 地基穩(wěn)定性和均勻性評(píng)價(jià)

場(chǎng)區(qū)地基主要巖層為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)頁巖、中風(fēng)化泥質(zhì)頁巖、強(qiáng)風(fēng)化碳質(zhì)頁巖、中風(fēng)化碳質(zhì)頁巖、中風(fēng)化灰?guī)r，場(chǎng)地穩(wěn)定性較好，環(huán)境工程地質(zhì)條件一般，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，綜合判定場(chǎng)地地基較穩(wěn)定。

場(chǎng)區(qū)地基持力層有強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)頁巖、中風(fēng)化泥質(zhì)頁巖、強(qiáng)風(fēng)化碳質(zhì)頁巖、中風(fēng)化碳質(zhì)頁巖、中風(fēng)化灰?guī)r，下部未見軟弱層，為均勻地基。

5 巖土工程評(píng)價(jià)

5.1 場(chǎng)地穩(wěn)定性及適宜性評(píng)價(jià)

根據(jù)區(qū)域資料擬建場(chǎng)地未見有大的區(qū)域性活動(dòng)斷裂構(gòu)造通過，勘察鉆孔內(nèi)未見斷層破碎帶、斷層擦痕和斷層角礫等斷裂構(gòu)造痕跡，地質(zhì)構(gòu)造不發(fā)育，場(chǎng)地較穩(wěn)定。

場(chǎng)地除填土特殊性巖土外，未見明顯新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及全新斷裂活動(dòng)痕跡。土層內(nèi)未見土洞、空洞等不利工程因素，同時(shí)無埋藏的河道、溝浜、防空洞、孤石等對(duì)工程不利的埋藏物，及無高陡山體、孤巖、斜坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象，屬抗震一般地段。綜合判定場(chǎng)地為穩(wěn)定型場(chǎng)地，適宜工程建設(shè)。

5.2 巖土層評(píng)價(jià)

根據(jù)巖土層的巖性、強(qiáng)度、壓縮性和承載力特征，將場(chǎng)區(qū)巖土層分為三類擬建物巖土層。

(1)不適宜擬建物巖土層。場(chǎng)區(qū)內(nèi)不適宜擬建物巖土層主要為填土，填土主要分布于淺表層，填土結(jié)構(gòu)松散，土質(zhì)不均勻，具高壓縮性，不宜作為擬建物基礎(chǔ)持力層。荷載要求不高的擬建物可選擇粉質(zhì)黏土、含碎石粉質(zhì)黏土和碳質(zhì)頁巖殘積土為基礎(chǔ)持力層。粉質(zhì)黏土屬一般堆積黏性土類，具中等壓縮性，承載力一般，地基強(qiáng)度一般；含碎石粉質(zhì)黏土厚度不均勻，強(qiáng)度差異較大，壓縮性高；碳質(zhì)頁巖殘積土屬風(fēng)化巖類，地基強(qiáng)度低，厚度較大，分布均勻。

(2)一般擬建物巖土層。擬建區(qū)內(nèi)一般擬建物巖土層主要為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)頁巖和強(qiáng)風(fēng)化碳質(zhì)頁巖，主要為基巖強(qiáng)分化表層，分布層位和厚薄不均勻，強(qiáng)度較高，壓縮性較小，可作為一般擬建物樁基礎(chǔ)的持力層。

(3)重要擬建物巖土層。擬建區(qū)內(nèi)荷載要求較高的擬建物持力層的巖土層主要為中風(fēng)化泥質(zhì)頁巖、微風(fēng)化泥質(zhì)頁巖、中風(fēng)化灰?guī)r、中風(fēng)化碳質(zhì)頁巖和微風(fēng)化碳質(zhì)頁巖。根據(jù)工程實(shí)際和巖土層埋深，重要擬建物巖土層為中風(fēng)化泥質(zhì)頁巖和中風(fēng)化碳質(zhì)頁巖。

中風(fēng)化泥質(zhì)頁巖和中風(fēng)化碳質(zhì)頁巖局部分布，厚度較均勻，層位較穩(wěn)定，強(qiáng)度高，壓縮性低，力學(xué)性能高，埋藏中等，可作為重要擬建物樁基礎(chǔ)持力層；微風(fēng)化泥質(zhì)頁巖、中風(fēng)化灰?guī)r和微風(fēng)化碳質(zhì)頁巖厚度均勻，層位穩(wěn)定，強(qiáng)度高，壓縮性低，力學(xué)性能高，但埋藏深，擬建物工程無需達(dá)到此埋深，如不考慮工程成本，亦可作為擬建物樁基礎(chǔ)持力層。

5.3 防治措施

場(chǎng)區(qū)局部地勢(shì)陡峭，開挖整平后會(huì)形成高邊坡，場(chǎng)區(qū)西側(cè)有5～10 m邊坡，邊坡以強(qiáng)風(fēng)化碳質(zhì)頁巖、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)頁巖為主。從安全適用和經(jīng)濟(jì)合理角度出發(fā)，支護(hù)工程應(yīng)防治并舉，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)管理。場(chǎng)內(nèi)通過支擋加固和坡頂排水的組合措施，保證廠區(qū)施工和后期安全。

主要防治措施為：采用錨桿+掛鋼筋網(wǎng)+噴射混凝土面層；地表設(shè)置截水溝和排水溝，排除地表水，形成邊坡巡查的長(zhǎng)效機(jī)制，經(jīng)常性檢查截水溝、排水溝的暢通情況，防止淤集雜物而阻擋地表水的排泄，檢查排水溝是否滲漏，防止地下水滲入坡體內(nèi)；實(shí)施雨季雨量監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制，發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，組織施工人員、施工機(jī)械撤離，確保安全。

6 結(jié) 論

(1)張十八鉛鋅銻礦場(chǎng)區(qū)地貌為剝蝕殘丘及丘間谷地，地勢(shì)起伏較大；地層巖組劃分為5大類和11個(gè)亞類；地下水類型主要為第四系孔隙性潛水和基巖裂隙水，且地下水和土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性；無不良工程地質(zhì)現(xiàn)象；特殊性巖土主要為填土；地基穩(wěn)定性和均勻性較好，為穩(wěn)定型場(chǎng)地。

(2)將區(qū)內(nèi)巖土體分為不適宜擬建物巖土層、一般擬建物巖土層和擬建物巖土層三大類，并提出支擋加固和坡頂排水組合措施，保證廠區(qū)施工和后期安全。