区域环境工程地质评价

黄河三角洲是在济阳坳陷的一个次级负向构造单元上发育形成的，这里的基底构造十分破碎。由于该区东北部位于燕山-渤海地震带的西北部和伊沫断裂地震带的东北部的交汇处，与新构造运动有关的构造地震异常活跃。根据山东省地震局5438+0985年6月布设的东营-垦利、陈家庄-河口现代形变和牛庄-新调口两条A道测量结果，城子口断裂、孤北断裂、陈南断裂、胜北断裂和东营断裂均有现代活动，表明该区区域稳定性较差。该区新生代以来的断裂活动具有继承性脉动活动的特征。尤其是5号桩，桩西至港湾一带位于上述两条活动断层地震带的交汇和复合部位，新生代以来断层沉降最大，历史上发生过3次7-7.5级地震，区域稳定性较差。根据以上地震预测，影响烈度一般在ⅶ度以上，5号桩周围地区为ⅷ度。根据中国的建筑规范，所有的建筑都要设防和加固，以确保安全。

该地区的饱和砂土和饱和粉土具有液化的宏观条件。在历史地震中，出现过喷水、喷砂、地裂等现象。其液化程度受以下因素影响:颗粒特性、密度、渗透性、结构、压实状态、上覆土层、地下水位埋深、排水条件、应力历史、地震烈度和持续时间等。

由于黄河三角洲地质体主要由高孔隙度的粉砂组成，形成期堆积速度快，地质体中的含水量高。随着时间的推移，在上覆沉积物的挤压下，孔隙中的水逐渐被挤压，导致地质体的压缩和地面的沉降。根据1988期间在黄河港地区的实测，该地区的压实沉降速率可达6cm/a，因此地面沉降引起的海面相对上升进一步加剧了海岸侵蚀。

此外，近几十年的人类活动加剧了该地区地面沉降的发展，如建筑物地基承载力不足导致的土壤压缩，开采地下水、石油和卤水导致的含水层和水库压缩。

可见，黄河三角洲存在许多环境工程地质问题。本节将深入研究直接影响东营市经济发展和规划的地表以下25m土层的工程地质类型、物理力学性质和工程地质性质的区域变化。

4.3.2土的工程地质分类和工程地质特征

黄河三角洲平原在小清河以北，山前冲积平原在小清河以南。基岩埋在几百米以下，表层为第四纪松散沉积物。鉴于一般工业与民用建筑持力层一般在15m以上，一般中高层建筑持力层一般在25m以上的特点，以下仅针对0-25m土层，进行分析研究(图4-6)。

图4-6表土类型示意图

1.土壤的岩性和结构特征

(1)土壤岩性分类

区内0 ~ 25m深度范围内的地层多为第四系全新统地层，其沉积环境受黄河和海洋影响，形成以细颗粒为主的地层。粉土是最广泛的岩性，其次是粉质粘土、粉砂和粘土，局部为细砂。其主要岩性特征见表4-6。

表4-6黄河三角洲0 ~ 25m地层岩性分类及主要特征

(2)土的结构特征

该区土壤结构无单层结构，多为多层结构(多层结构是指在一定深度内有三层或三层以上)，这也是由该区沉积环境决定的。这个地区毗邻渤海，是这条河的最低处。河流频繁游荡，古地貌特征反复变化，携带泥沙的水动力特征也随之变化。因此，该区一般不存在巨厚的单层岩性沉积。

2.土壤工程地质特征

(1)山前冲洪积平原区土体工程地质特征。该区地面以下25m的沉积物为第四系全新统冲洪积物，岩性主要为土黄色-灰黄色粉质粘土和粉土。淤泥和细砂分布在古河道中，湖相沉积的灰黑色淤泥和淤泥质土很少。土层物理力学性质好，承载力高。

(2)古黄河三角洲土体的工程地质特征。该区地面以下25m的沉积物为第四系全新统冲积、海积和湖积()，上部主要为土黄色粉土和粉质粘土，古河道中分布有粉砂。中间多为灰黑色泥质粉质粘土；局部分布淤泥，下部主要为土黄色粉土和淤泥。土层的物理力学性质在水平和垂直方向上变化较大，局部地区有小片软土和高盐渍土。

(3)现代黄河三角洲平原区土体的工程地质特征。

本区地面以下25m为第四系全新统冲积海相沉积()，上部多为土黄色~灰黄色粉土和粉质粘土。中部为灰黑色粉质粘土或淤泥质土，有鱼腥味；下部浅灰色粉砂层的物理力学性质在水平和垂直方向上变化很大。软土分布面积大，盐渍土呈片状，为弱-中等盐渍土。

3.地表以下0 ~ 25m土层物理力学指标的变化规律。

(1)古黄河三角洲的物理力学性质普遍好于现代黄河三角洲，正是因为现代黄河三角洲的成陆时间晚于古黄河三角洲，其自重固结程度差于前者。

(2)无论是古代黄河三角洲还是现代黄河三角洲，各岩性土层的物理力学指标都表现出一个明显的规律，即土层的物理力学指标从表层往下随着深度的增加由好到差再到好。一般深度差段为5 ~ 10m和10 ~ 15m。这种变化规律也与该地区的沉积环境相一致。力学指标较差的深度段为1855黄河改道前沉积的以冲积、湖泊相为主的地层。

4.3.3天然地基承载力、饱和砂土、软土和盐渍土的液化

1.天然地基承载力

黄河三角洲地区地基承载力在不同位置和不同土层变化很大，从不足80kPa到超过300kPa。天然地基承载力是指从地表看第一层或第二层地基土的承载力(当第一层厚度小于3m，第二层地基土的承载力高于第一层时，取第二层的承载力数据)。区内天然地基承载力可分为四个等级(表4-7)，其分布和变化规律与地貌单元密切相关(图4-7)。

(1)低承载力区分布(FK < 80 kPa)

①在现代黄河三角洲工程地质区呈条带状分布。如利津县虎滩乡西南—河口区义和镇南部、河口东南部古河水库—渤海农场北部、现代黄河口北部等。，以上地区多在1855后登陆，且位于沿海低地或洼地，排水条件差，自重固结程度低。

表4-7天然地基承载力分区特征

②呈小片分布于古黄河三角洲平原区。如东营区胜利乡南部、利津县王庄乡南部。

(2)低承载力区的分布(80 ≤ fk < 100 kpa)

①沿海岸线分布，宽度不等。

②沿黄河洪水主流带的边缘、前沿和洼地分布。如利津县大召乡-虎滩-罗真-河口区、集贤乡-渤海农场总场、古北水库北部、利津县刘谦乡-东营区西城、东营区龙居乡-西樊乡。

(3)中等承载力区域分布(100 ≤ fk < 120kpa)

①分布于决口扇顶部及缓坡区。如南宋-北宋-利津县明集、龙居乡-尤果乡-刘虎镇-广饶县丁庄乡和东瀛区胜坨乡-高盖乡。

②分布于现代黄河三角洲顶点附近。如宁海乡-汀河乡、宁海乡-伏窝乡。

③分布于现代黄河三角洲的北部和东部。如河口区新湖-刁口乡、古洞水库-五号桩、建林乡-垦利县古洞水库、建林-宋茜乡。

(4)承载力较高区域(FK > 120 kPa)的分布

①分布于古黄河三角洲南部。如牛庄-陈关-小清河一带。

②分布于小清河以南的山前冲洪积平原。

③散见于近代黄河三角洲平原地区地势较高的地区。

2.饱和砂土液化

砂土液化是指地下水位以下松散的饱和砂土，受到震动后往往变得更加密实。而饱和砂土的孔隙中全部充满了水，所以这种紧密的作用会导致孔隙水压力的突然增大，并且在地震发生的短时间内，孔隙水压力的突然增大不会消散，会降低原本由沙粒通过其接触点传递的压力(有效压力)。当有效压力完全消失时，砂层将完全失去抗剪强度和承载力，成为类液态，通常称为砂土液化。

该地区的饱和砂土和饱和粉土具有液化的宏观条件。历史地震时有喷水、喷砂、地裂等现象。其液化程度受以下因素影响:颗粒特性、密度、渗透性、结构、压实状态、上覆土层、地下水位埋深、排水条件、应力历史、地震烈度和持续时间等。

液化判别是根据土的物理力学性质和其他工程地质条件来判断土在地震时发生液化的可能性。国家标准《建筑地基抗震设计规范》(GBJ11-89)规定了饱和砂土和饱和粉土的液化判别方法。在判断该地区饱和砂土和饱和粉土的液化时，液化临界值和液化指数是根据液化势的宏观判断和原位测试数据-标准贯入试验计算的。根据液化指数对地基液化等级的划分见表4-8。该区域液化砂分布规律见图4-8。

(1)严重液化区

①分布于现代黄河三角洲顶点的黄河洪水主流带中上游，呈南北向展布，主要分布在陈庄镇-六合乡、虎滩乡-义和镇一带。

图4-7天然地基承载力分区示意图

表4-8地基液化等级表

②散在废弃河道带和决口扇中，如下:东营区永安乡-广北水库一线呈条带状分布，为废弃河道带；利津县店子乡-刘谦乡，呈片状分布，为决口扇中部；东营区石口乡附近，东营区刘虎镇以西，河口区新湖乡东北。

该地区饱和粉土和饱和粉土颗粒均匀，粘粒含量低，沉积厚度大，形成年代新，固结度差，最易液化。

(2)中等液化区

①分布于较大的决口扇及决口扇前缘斜坡区，利津县东部-明集乡-大召乡，东营区胜利乡-东集乡-尤果乡。

(2)分布于黄河洪水主流区或其边缘区。宁海乡-垦利县；陈庄镇-伏窝乡；渤海农场以东——建林乡——新安乡；伊河水库南河口区。

(3)沿海低区、5号桩及东部地区有零星斑块；刁口码头东北——古北水库以北；新湖镇西部和北部的近海区域。该区域一般位于严重液化区外围和决口扇顶部或分散在黄河干流小范围地带。饱和粉土和粉土的粘粒含量低，固结度差，是易液化地区。

(3)轻度液化区

①分布于古黄河三角洲的泛滥平原和决口扇边缘，具体如下:利津县南宋乡—北宋乡；东营区龙居乡-广饶县陈官乡-丁庄乡。

②分布于现代黄河三角洲非黄河洪水主流带，具体如下:利津县王庄乡-垦利县胜坨乡；利津县集贤乡——垦利县城以东；河口区太平乡义和水库。

该地区粉土和粉土沉积厚度小，粘粒含量高，液化程度轻。

(4)非液化区

①分布于工作区小清河以南的山前冲洪积平原。该地区地下水位埋深，水位以下的饱和粉土、淤泥比较密实，不易液化。

②分布于海岸带的沿海低地。除河口湾相沉积外，本区地层粘土含量高或以粘土为主，不易液化。

3.软土和盐渍土

(1)软土

软土一般指天然含水量高、压缩性高、承载力低的一种粘性土，从软塑到流塑。如淤泥、淤泥质土和其他高压缩性饱和粘性土、淤泥等。黄河三角洲位于渤海之滨，具有软土沉积环境。钻探资料也证明该区软土呈片状分布。

①软土分类标准

本次采用以下方法划分软土:当满足以下条件之一且厚度大于0.50m时，判定为软土:承载力标准值fk < 80 kPa标准贯入锤击数n 63.5≤2；静力触探试验锥头阻力QC小于0.5 MPa流塑状态。

②软土的空间分布

软土主要分布在东北沿海地区和河口至刁口码头一带。利津县罗真、老黄河以西、垦利县下镇乡以东、利津县明集乡一线——广南水库呈不连续的片状、圆盘状分布。

③软土的成因及主要物理力学性质。

该地区软土的成因有两个:①泥湾相沉积:在以前的河口两侧，以细颗粒为主的土层已经饱和，排水固结过程缓慢，所以土的力学性质很差。颜色以灰褐色为主，呈流塑状态，土质较细，岩性以粉质粘土为主，夹薄层粉土和粘土。②滨海湖相沉积:颜色以灰-灰-黑色为主，有机质含量高，有恶臭，为淤泥或淤泥质土。

图4-8地基砂土液化分区示意图

表4-9软土主要物理力学指标统计表

从表4-9可以看出，该地区软土具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、承载力低的特点，在荷载作用下变形较大，对建筑物极为不利。因此，在规划工程建设时，应尽量避开有软土分布的地区。在无法避开软土的建筑物中，应对该区域的软土引起足够的重视，并采取一定的处理措施。对于一般工业与民用建筑，可采用粉喷桩法，对于高层重型建筑，应采用深基础，如沉管灌注桩，以避免软土的不利影响(图4-9)。

(2)盐渍土

当土壤中可溶性盐含量大于0.5%，且土壤具有吸湿膨胀的特性时，称为盐渍土。本区盐渍土为滨海盐渍土，大部分为氯盐渍土，部分为硫酸盐盐渍土。盐渍土可分为弱盐渍土(0.5% ~ 1%)、中盐渍土(1% ~ 5%)、强盐渍土(5% ~ 8%)和超盐渍土(& 8%)，区内盐渍土以弱盐渍土为主，局部地区有中盐渍土(见图4-10)。

4.3.4工程地基适宜性评价

工程建筑基础的适用性受多种因素的影响。为了达到评价结果简洁明了的目的，合理反映区域内建筑物的适宜性等级，选择专家聚类法(又称总分法)进行评价。评价过程如下:首先拟定评价因子，并对评价因子进行量化分级，给出各等级的标准分值；其次，用富勒三角法确定各评价因素的权重，然后计算各调查点的单因素得分和总分，再根据各点总分划分区域。最终评价结果见表4-10、4-11、4-12、4-13。

图4-9软土分布示意图

图4-10盐碱地分布示意图

表4-10一般工业与民用建筑地基适宜性评价方案(评价深度10m)

①沉降系数公式中:mi——土层I的厚度；Zi——第I土层的埋深；Eli——土层的天然孔隙比I。

②Dⅰ——山前冲积平原；dⅱ——古黄河三角洲平原；dⅲ——现代黄河三角洲平原。

表4-11一般工业与民用建筑地基适宜性评价分区说明

表4-12高层重型建筑地基适宜性评价方案(评价深度25 ~ 30m)

表4-13高层建筑地基适宜性评价分区说明

一般建筑和高层建筑地基适应性评价分区见图4-11、4-12。

图4-11一般建筑地基适宜性评价分区示意图

图4-12高层建筑地基适宜性评价分区示意图