山東省濟(jì)寧市主城區(qū)巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)地層劃分

摘 要：濟(jì)寧市主城區(qū)在工程建設(shè)活動(dòng)中積累了大量巖土工程勘察數(shù)據(jù)，因缺乏統(tǒng)一的巖土工程勘察地層標(biāo)準(zhǔn)，限制了這些寶貴的數(shù)據(jù)資源整合與共享。文章通過對(duì)“濟(jì)寧市城市地質(zhì)調(diào)查”項(xiàng)目施工的382個(gè)工程地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)及“濟(jì)寧市環(huán)城高架”等212個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的巖土工程勘察數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的分析研究，開展了60 m以淺地層的系統(tǒng)梳理和劃分工作。根據(jù)沉積時(shí)代、成因類型與沉積環(huán)境、物質(zhì)成分與結(jié)構(gòu)特征和物理力學(xué)指標(biāo)，60 m以淺地層可劃分為10個(gè)工程地質(zhì)層組。依據(jù)地層年代、成因類型、巖性、顏色、物理力學(xué)性質(zhì)等地質(zhì)特征，進(jìn)一步劃分為24個(gè)巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)地層主層，44個(gè)亞層。為了便于推廣使用，圈定了分布廣泛、便于識(shí)別的3個(gè)標(biāo)志層：⑦層黏土、?層黏土和?層黏土。

關(guān)鍵詞：濟(jì)寧市；主城區(qū)；工程地質(zhì)層組；巖土工程勘察；標(biāo)準(zhǔn)地層

Stratigraphic division of geotechnical engineering survey standards in main urban area of Jining City， Shandong Province

TAN Xiuquan1，2， HU Bo1，2， XU Shuming1，2， LI Sen1，3， LUO Xuejun1， WANG Yanming1，

ZHANG Fan3

（1.Shandong Provincial Lunan Geology and Exploration Institute（The 2nd Geological Brigade of Shandong Provincial Bureau

of Geology and Mineral Resources）， Jining 272100， Shandong， China;

2.Jining Key Laboratory of Karst Geology， Jining 272100， Shandong， China;

3.Shandong Provincial Geology Construction Ltd.， Jining 272100， Shandong， China）

Abstract： A large amount of geotechnical engineering investigation data has been accumulated of the main urban area of Jining City during various construction activities. However， the lack of a unified standard for geotechnical engineering investigation strata has limited the integration and sharing of these valuable data resources. This paper studies the data from 382 engineering geological boreholes conducted during the \"Jining Urban Geological Survey\" project and from 212 construction projects such as the \"Jining Periphery Overpasses.\" A systematic review and classification are conducted of strata shallower than 60 meters. According to the age of deposition， genesis type and depositional environment， material composition and structural characteristics， and physical and mechanical properties， the strata shallower than 60 meters can be divided into 10 engineering geological layer groups. Based on stratigraphic age， genesis type， lithology， color， and physical and mechanical properties， they can be further subdivided into 24 standard main layers and 44 sub-layers for geotechnical engineering investigations. To facilitate promotion and use， this paper identifies 3 marker layers with widespread distribution and easy recognition： Layer ⑦ clay， Layer ? clay， and Layer ? clay.

Keywords： Jining City; main urban area; engineering geological layer group; geotechnical investigation; standard strata

濟(jì)寧市在改革開放以來實(shí)現(xiàn)了快速的現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程，主城區(qū)各類建設(shè)工程積累了大量的巖土工程勘察數(shù)據(jù)。在前人研究成果中，多從勘察場(chǎng)地角度分析巖土體工程地質(zhì)特性，總結(jié)工程勘察質(zhì)量通病，提出地基處理建議（張存亮，2020），關(guān)于區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)地層劃分方面的研究相對(duì)較少，各勘察單位對(duì)地層劃分標(biāo)準(zhǔn)不一致，導(dǎo)致這些寶貴的數(shù)據(jù)資源難以有效整合與標(biāo)準(zhǔn)化管理。近年來，大量學(xué)者開展了工程地質(zhì)層組和標(biāo)準(zhǔn)地層劃分研究（王林軍等，2023；王建偉等，2021），天津、南京、濟(jì)南、沈陽等城市先后以地方標(biāo)準(zhǔn)的形式發(fā)布了當(dāng)?shù)氐膸r土工程勘察地層層序劃分標(biāo)準(zhǔn)。巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)地層的制定對(duì)于增強(qiáng)地勘單位的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、促進(jìn)勘察資料社會(huì)化利用和提升行業(yè)信息化能力具有重要意義（喬平等，2007；李凱等，2022；劉立群等，2022）。

研究區(qū)范圍為“濟(jì)寧市城市地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目”參照主城區(qū)周邊城鎮(zhèn)開發(fā)邊界劃定的主要工作區(qū)（山東省魯南地質(zhì)工程勘察院（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)大隊(duì)），2023）。根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，工程建設(shè)密切相關(guān)的巖土層一般在地表下60 m。本文通過對(duì)該項(xiàng)目施工的382個(gè)工程地質(zhì)鉆孔數(shù)據(jù)及“濟(jì)寧市環(huán)城高架”等212個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的巖土工程勘察數(shù)據(jù)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究，以期建立60 m深度以淺的巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)地層，推動(dòng)巖土工程勘察地質(zhì)數(shù)據(jù)成果的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，促進(jìn)工程勘察大數(shù)據(jù)的共享開放及二次開發(fā)。

1 "地質(zhì)概況

1.1 "地貌

研究區(qū)地貌單元類型主要為沖洪積平原，剝蝕殘丘分布局限。平原區(qū)分為汶泗河沖洪積平原和黃河泛濫影響沖洪積平原（圖1）。汶河、泗河分別自寧陽縣及曲阜防山成扇形向平原展開，二者在研究區(qū)北合二為一，組成聯(lián)合沖洪積平原（山東省地質(zhì)調(diào)查院，2021）；研究區(qū)內(nèi)的黃河泛濫影響沖洪積平原是黃河下游沖積大平原的一部分。

1.2 "巖性地層

研究區(qū)屬華北地層區(qū)魯西地層分區(qū)（山東省自然資源廳，2014），地表下60 m以淺地層劃分為沂河組、白云湖組、黃河組、臨沂組、黑土湖組、平原組、五陽山組、三山子組、炒米店組9個(gè)組級(jí)巖石地層單位（表1）。

2 "工程地質(zhì)層組的劃分

工程地質(zhì)層組劃分主要考慮沉積時(shí)代、成因類型與沉積環(huán)境、物質(zhì)成分與結(jié)構(gòu)特征和物理力學(xué)指標(biāo)4個(gè)方面（茍富剛等，2018；胡夏嵩等，2001；李曉昭等，2004；李浩民等，2024）。研究區(qū)內(nèi)60 m以淺的地層可劃分為10個(gè)工程地質(zhì)層組，以羅馬數(shù)字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ表示（表2）。

3 "巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)地層劃分

3.1 "劃分依據(jù)及原則

標(biāo)準(zhǔn)地層以工程地質(zhì)鉆孔資料及收集到的巖土工程勘察數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合測(cè)年成果及《山東省巖石地層》（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1996）等文獻(xiàn)資料，同時(shí)考慮地方勘察單位的分層習(xí)慣，按照詳略得當(dāng)、簡(jiǎn)便易用的原則劃分（李鋒等，2019）。

1）地層定名按照GB 50021—2001《巖土工程勘察規(guī)范》（2009年版）、DB 37/5052—2015《建筑巖土工程勘察設(shè)計(jì)規(guī)范》執(zhí)行。

2）根據(jù)地層年代、成因類型、巖性、顏色、物理力學(xué)性質(zhì)、風(fēng)化類型、標(biāo)志層與包含物等因素進(jìn)行巖土層劃分（仝霄金等，2016）。

3）按成因類型劃分，土層分為人工填土（ml）、沖積（al）、沖洪積（al+pl）、坡洪積（dl+pl）、湖積（l）5種類型。

4）考慮到砂土層的成因及工程影響，為避免劃分過多的亞層，對(duì)砂土層按巖性進(jìn)行了合并（杜亞楠等，2023），如粉砂、細(xì)砂合并為粉細(xì)砂，細(xì)砂、中砂合并為中細(xì)砂。

3.2 "編碼規(guī)則

遵照反映地層新老次序的原則進(jìn)行地層編碼，形成時(shí)代早的巖土層層序在下，層序序號(hào)大，形成時(shí)代晚的巖土層層序在上，層序序號(hào)?。ū?）。部分亞層在同一埋深、標(biāo)高，按照顆粒由細(xì)到粗進(jìn)行編碼，顆粒粗的編碼大。

編碼格式按照按“①、②、③、……”的格式進(jìn)行編碼，亞層采用主層序號(hào)添加下標(biāo)，如“①1、①2、①3、......”。

3.3 "標(biāo)準(zhǔn)地層結(jié)構(gòu)特征

3.3.1 "全新統(tǒng)

底界埋深一般3～6 m，分為6個(gè)工程地質(zhì)層組，7個(gè)主層。

工程地質(zhì)層組Ⅰ

①層填土：主要分布于城市建成區(qū)。成分復(fù)雜，分布及厚度變化無規(guī)律。

工程地質(zhì)層組Ⅱ

②層粉質(zhì)黏土：主要分布于近代—現(xiàn)代湖泊、河間洼地等，力學(xué)性質(zhì)差。屬白云湖組。

工程地質(zhì)層組Ⅲ

③層粗礫砂：主要分布于現(xiàn)代河流的河床及河漫灘內(nèi)，力學(xué)性質(zhì)差。屬沂河組。

工程地質(zhì)層組Ⅳ

④層粉土：主要分布于京杭運(yùn)河以西。具中壓縮性，物理力學(xué)性質(zhì)一般，局部輕微液化。屬黃河組。

工程地質(zhì)層組Ⅴ

⑤層黏土：主要分布于洸府河以東一帶。具弱—中等膨脹潛勢(shì)，中壓縮性，液性指數(shù)0.03～0.36，壓縮系數(shù)0.22～0.37 MPa-1。屬臨沂組。⑥粉質(zhì)黏土：主要分布于京杭運(yùn)河以東。中壓縮性，液性指數(shù)0.20～0.46，壓縮系數(shù)在0.31～0.42 MPa-1。屬臨沂組。

工程地質(zhì)層組Ⅵ

⑦層黏土：普遍分布，含有機(jī)質(zhì)，見貝殼等生物碎屑。本層具弱—中等膨脹潛勢(shì)，孔隙比0.722～1.386，液性指數(shù)0.19～0.59，壓縮系數(shù)0.31～0.51 MPa-1。屬黑土湖組。

3.3.2 "上更新統(tǒng)

底界埋深一般20～28 m，均為平原組地層，分為1 個(gè)工程地質(zhì)層組，7個(gè)主層。

工程地質(zhì)層Ⅶ

⑧層粉質(zhì)黏土：普遍分布，含少量生物碎屑，可塑—軟塑，壓縮系數(shù)0.25～0.58 MPa-1，物理力學(xué)性質(zhì)相對(duì)較差。⑨層粉質(zhì)黏土：普遍分布，含鈣質(zhì)結(jié)核，局部密集，壓縮系數(shù)0.15～0.37 MPa-1。層頂埋深1.5～11.3 m。⑩層黏土：普遍分布，含少量鐵錳質(zhì)氧化物及鈣質(zhì)結(jié)核，液性指數(shù)0.01～0.25，壓縮系數(shù)0.10～0.29 MPa-1。層頂埋深3.0～12.9 m。?層黏土：普遍分布，液性指數(shù)0.02～0.41，壓縮系數(shù)0.11～0.38 MPa-1，物理力學(xué)性質(zhì)較好。層頂埋深5.5～15.1 m。?層粉質(zhì)黏土：較普遍分布，液性指數(shù)0.11～0.45，壓縮系數(shù)0.15～0.40 MPa-1，物理力學(xué)性質(zhì)一般。層頂埋深9.1～20.0 m。?層粉質(zhì)黏土：普遍分布，含鐵錳質(zhì)氧化物，液性指數(shù)0.08～0.32，壓縮系數(shù)0.19～0.31 MPa-1，物理力學(xué)性質(zhì)較好。層頂埋深7.2～21.1 m。?層黏土：普遍分布，含大量鈣質(zhì)結(jié)核，液性指數(shù)0.04～0.30，壓縮系數(shù)0.15～0.29 MPa-1，物理力學(xué)性質(zhì)較好。層頂埋深13.1～28.5 m。

3.3.3 "中更新統(tǒng)

底界埋深一般50～60 m，均為平原組地層，分為1 個(gè)工程地質(zhì)層組，4個(gè)主層。

工程地質(zhì)層組Ⅷ

?層黏土：普遍分布，含鐵錳質(zhì)氧化物，多為硬塑，壓縮系數(shù)一般小于0.3，物理力學(xué)性質(zhì)較好。層頂埋深19.5～36.3 m。?層黏土：普遍分布，含鐵錳質(zhì)氧化物及鈣質(zhì)結(jié)核，多為硬塑，壓縮系數(shù)一般小于0.3，物理力學(xué)性質(zhì)較好。層頂埋深25.3～44.3 m。?層中粗砂：較普遍分布，力學(xué)性質(zhì)較好，是淺部重要的含水層位。層頂埋深27.0～50.3 m。?層黏土：普遍分布，含鐵錳質(zhì)氧化物及鈣質(zhì)結(jié)核，多為硬塑，壓縮系數(shù)一般小于0.3，物理力學(xué)性質(zhì)較好。層頂埋深35.8～56.3 m。

3.3.4 "下更新統(tǒng)

除基巖淺埋區(qū)，60 m以淺未見下更新統(tǒng)底界。均為平原組地層，分為1個(gè)工程地質(zhì)層組，3個(gè)主層。

工程地質(zhì)層組Ⅸ

?層中粗砂：較普遍分布，力學(xué)性質(zhì)好，是淺部重要的含水層位。層頂埋深41.6～57.2 m。?層黏土：較普遍分布，含鐵錳質(zhì)氧化物及鈣質(zhì)結(jié)核，多為硬塑，物理力學(xué)性質(zhì)好。層頂埋深47.6～58.7 m。21層黏土：主要分布于基巖淺埋區(qū)山前地帶，含鐵錳質(zhì)氧化物及鈣質(zhì)結(jié)核，多為硬塑，物理力學(xué)性質(zhì)好，底部與基巖接觸。層頂埋深18.8～54.6 m。

3.3.5 "奧陶系、寒武系

研究區(qū)60 m以淺發(fā)育有白云巖、石灰?guī)r，主要分布在基巖淺埋區(qū)，其力學(xué)性質(zhì)相似，劃分為1個(gè)工程地質(zhì)層組。

工程地質(zhì)層組Ⅹ

22層中風(fēng)化石灰?guī)r：主要分布于嵫陽山附近，為較軟—較硬巖，飽和單軸抗壓強(qiáng)度18.2～59.9 MPa，巖體基本質(zhì)量等級(jí)分類為Ⅲ—Ⅳ級(jí)，是重要的巖溶裂隙水富水層位。屬五陽山組。23層中風(fēng)化白云巖：主要分布于濟(jì)徐高速以西，為較硬巖，飽和單軸抗壓強(qiáng)度32.1～70.1 MPa，巖體基本質(zhì)量等級(jí)分類為Ⅲ級(jí)，是重要的巖溶裂隙水富水層位，層頂埋深44.9～57.8 m。屬三山子組。24層中風(fēng)化石灰?guī)r：埋深60 m內(nèi)，僅在研究區(qū)西南角分布。為較硬巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)分類為Ⅲ—Ⅳ級(jí)。屬炒米店組。

4 "重要標(biāo)志層

總結(jié)關(guān)鍵層位的地質(zhì)特征是保證勘察活動(dòng)科學(xué)地層劃分的重要支撐。研究區(qū)位于山前沖洪積平原與黃泛平原的交匯地帶，地層以第四紀(jì)和新近紀(jì)松散沖洪積物為主，地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜、巖性相變快、物理力學(xué)性質(zhì)相近，野外地層劃分難度較大。本文在同一年代的地層中按照分布廣泛程度、巖性、顏色、硬度、典型包含物確定了標(biāo)志層。確定標(biāo)志層的第一要求是層位穩(wěn)定、分布廣泛，其次是特征鮮明、便于識(shí)別，比如有特殊的顏色、硬度異于上下層、有特殊的包含物。研究區(qū)內(nèi)共有3個(gè)具有典型特征的重要標(biāo)志層，可作為地層劃分的重要依據(jù)。

4.1 "⑦層黏土

⑦層黏土屬黑土湖組（圖2），淺灰色、灰黑色，是濟(jì)寧市更新統(tǒng)與全新統(tǒng)分界的重要標(biāo)志層，厚度一般為0.5～2 m，層底標(biāo)高一般30～44 m，該層與上下層位顏色區(qū)別明顯（圖3），土體孔隙比一般大于0.8，易于辨識(shí)。通過14C同位素測(cè)年，黑土湖組黏土年齡為6 150（±30）～8 100（±80）a。

4.2 "?層黏土

?層黏土光釋光測(cè)年結(jié)果為121.82（±7.14）ka，研究區(qū)上/中更新統(tǒng)界線在標(biāo)高、埋深上與該層層底相吻合。?層黏土為鈣質(zhì)結(jié)核富集層，含量20%～60％，平面分布范圍廣，厚度1～3 m。上下大約5 m之內(nèi)不發(fā)育或少發(fā)育其他含鈣質(zhì)結(jié)核層，易于區(qū)分（圖4），具有標(biāo)志性意義。其層底標(biāo)高一般為5～25 m（圖5）。

4.3 "?層黏土

?層黏土電子自旋共振測(cè)年（Electron Spin Resoance，ESR）結(jié)果為756±83 ka，結(jié)合古地磁測(cè)試結(jié)果，判定中/下更新統(tǒng)界線在標(biāo)高、埋深上與該層層底相吻合。?層黏土為鈣質(zhì)結(jié)核富集層，鈣核含量不均，界線上下包含物種類及含量差異明顯，顏色由黃褐色夾蘭灰條紋變?yōu)樽攸S色，下部地層明顯偏深，顏色變化大，鐵錳質(zhì)結(jié)核含量明顯增高，易于辨別（圖6）。其層底標(biāo)高一般在-20 m至0之間（圖7）。

5 "結(jié)論

1）根據(jù)沉積時(shí)代、成因類型與沉積環(huán)境、物質(zhì)成分與結(jié)構(gòu)特征、物理力學(xué)指標(biāo)，研究區(qū)內(nèi)60 m以淺的地層可劃分為10個(gè)工程地質(zhì)層組，分別為工程地質(zhì)層組Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ。

2）通過工程地質(zhì)分區(qū)和層組的劃分，根據(jù)地層年代、成因類型、巖性、顏色、物理力學(xué)性質(zhì)等地質(zhì)特征，對(duì)60 m以淺的地層進(jìn)一步劃分為24個(gè)巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)地層主層，共44個(gè)亞層。

3）為了便于巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)地層的使用，圈定了3個(gè)重要的標(biāo)志層：⑦層黏土、?層黏土和?層黏土。其具有巖性穩(wěn)定、分布廣泛、具有顯著特征且易于辨認(rèn)的特性。標(biāo)志層可作為確定上下地層關(guān)系，進(jìn)行地層劃分的重要依據(jù)。上述標(biāo)志層的確立為魯中南低山丘山前與黃泛平原交匯的地區(qū)開展巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)地層劃分提供了參考。

4）基于當(dāng)前研究條件及作者專業(yè)水平所限，對(duì)于巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)地層的具體劃分方案，有待通過更多的工程實(shí)例予以驗(yàn)證和完善。

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張存亮，2020. 巖土工程地質(zhì)勘察中存在的通病及破解措施［J］. 工程建設(shè)與設(shè)計(jì)（17）：134-136.

收稿日期：2024-02-26；修回日期：2024-06-24

基金項(xiàng)目：濟(jì)寧市財(cái)政項(xiàng)目濟(jì)寧市城市地質(zhì)調(diào)查（SZBM-2021-G0024）資助

第一作者簡(jiǎn)介：譚秀全（1982- ），男，學(xué)士，高級(jí)工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)勘查工作。E-mail：155371050@qq.com

通信作者簡(jiǎn)介：胡波（1986- ），男，學(xué)士，高級(jí)工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)勘查工作。E-mail：280710948@qq.com

引用格式：譚秀全，胡波，徐書名，李森，羅學(xué)俊，王彥明，張帆，2024.山東省濟(jì)寧市主城區(qū)巖土工程勘察標(biāo)準(zhǔn)地層劃分［J］.城市地質(zhì)，19（4）：521-528