江西省崇仁县钨产品深加工区建设适宜性评价.pdf

2023年第11期西部探矿工程江西省崇仁县钨产品深加工区建设适宜性评价沙珉*1，张成2（1.江西有色地质矿产勘查开发院,江西 南昌 330030；2.江西省地质局物化探大队,江西 南昌 330030）摘要：通过分析江西省崇仁县钨产品深加工区工程地质特征、水文地质特征、地下水和粉质粘土的腐蚀性、不良地质作用及地质灾害危险性、活动断裂带以及场地抗震等特征，采用多因子分级加权指数和法进行定量评价。经计算，其工程建设适宜性指数（Is）为75.6，工程建设适宜性为适宜。关键词：工程建设适宜性；定量评价；多因子分级加权指数和法；钨产品深加工区；江西省崇仁县中图分类号：P62 文献标识码：A 文章编号：1004-5716(2023)11-0022-05工程地质评价是指根据工程建设的要求和勘查成果，通过分析和计算对研究区工程地质条件和问题进行的定量和定性的评价1，其主要包括工程地质条件评价、工程建设适宜性评价和工程地质环境质量评价2。雷燚3等（2006）运用递阶模糊数学模型,以重庆10个工业园区为例，对其用地的适宜性进行了定性与定量相结合的评价分析。董永智4等（2021）对城市建设用地适宜性评价时采用了自然地理条件、水文地质条件、工程地质条件、环境地质条件和社会影响条件5大评价因子进行综合分析和评判。夏雨波5等（2022）将水文地质实体内地下水化学引入城市建设用地适宜性评价中，得出规划区工程建设适宜程度。本文将从工程地质特征、水文地质特征（包括地下水腐蚀性）、场地稳定性以及自然条件等方面采用多因子分级加权指数和法定量评价江西省崇仁县钨产品深加工区的工程建设适宜性。1工程地质特征1.1基本特征江西省崇仁县钨产品深加工区属岗丘地貌，场地较平坦。区内土层属第四系全新统（Q4），下伏基岩为白垩系（K2）泥岩。从上至下划分为素填土层、耕土层、粉质粘土层、含砾粉质粘土层、圆砾层和全风化泥岩等6个岩土层位。素填土层以粘性土为主，偶含少量卵砾石，土质不均，结构松散，为场地平整时人工填土，局部分布，层厚0.602.50m。耕土层主要成分为粉粘粒，稍湿，土质较软，局部分布，层厚0.702.10m。粉质粘土层塑性为硬塑可塑，干强度高，中等韧性，主要为粉粘粒，土质稍软，层厚2.807.40m。含砾粉质粘土层塑性为可塑硬塑，干强度中等高，中等韧性，主要为粉粘粒，砾石含量10%30%，层厚0.604.30m。圆砾层密实度为稍密中密，湿度为稍湿湿，颗粒级配良好，呈亚圆形，颗粒粒径一般在220mm之间，由10%30%的中粗砂及少量的粘粒细砂充填。揭露层厚0.605.70m。全风化泥岩层原岩结构、构造已完全破坏，岩芯风化呈粘土状，残余结构尚能辨认，韧性较好，遇水易软化，揭露层厚0.40.50m。粉质粘土、含砾粉质粘土、圆砾和泥岩层在该地完整性较好，详见图1。1.2主要土层力学特征粉质粘土层，液性指数（IL）标准值为0.28，属硬塑可塑之间。塑性指数（Ip）标准值为12.35，属粉质粘土，详见表1。通过标准贯入试验，结果为：最大锤击数12.8，最小6.4，修正锤击数（N）为9，小于10，其密实度为松散。砾粉质粘土层，液性指数（IL）标准值为0.31，属硬塑至可塑之间。塑性指数（Ip）标准值为13.24，属粉质粘土，详见表1。通过标准贯入试验，结果为：最大锤击数12.7，最小6.5，修正锤击数（N）为8，小于10，其密实度为松散。圆砾层，通过69次重型（N63.5）圆锥动力触探试验，其圆锥动力触探试验修正锤击数（N63.5）为7，其密实度为稍密。全风化泥岩层，通过10次标准贯入试验，其标准贯入试验修正锤击数（N）为19，其密实度为中密。*收稿日期：2023-07-21修回日期：2023-08-07第一作者简介：沙珉（1991-），男（汉族），河南商丘人，工程师，现从事水文地质、环境地质及生态农业工作。222023年第11期西部探矿工程1.3主要土层地基承载力的确定粉质粘土层和含砾粉质粘土层采用下式6计算其地基承载力：fa=Mbd+Mdmd+Mcck式中：Mb、Md、Mc承载力系数，根据 建筑地基基础设计规范(GB50007-2011）相关标准确定；b基础底面宽度，取3m；d基础埋深，取2m；基础底面以下土的重度，kN/m3；m基础底面以上土的加权平均重度，kN/m3；ck基底下一倍短边深度范围内土的粘聚力标准值，kPa，取各土层的凝聚力值，kPa。通过计算，粉质粘土层和含砾粉质粘土层fa分别为226kPa和260kPa。另外采用标准贯入试验击数确定承载力7，粉质粘土和含砾粉质粘土承载力（fa）分别为220kPa和205kPa。圆砾层和全风化泥岩层采用查表法确定地基承载力7，经查表圆砾地基承载力（fa）为200300kPa，全风化泥岩地基承载力（fa）为150500kPa。结合本地区行业经验，推荐各主要岩土层的主要参数建议值见表2。2水文地质特征2.1地表水特征区内基本地势为北高南低，标高均在62m以上，区内95%以上范围标高在67.5m以上。区内东西两侧各有一条山间溪流，且由北向南流向南面的水库。南面水库为一小型山间农田灌溉用水库，水库坝顶标高为67.2m。水库蓄水面积和蓄水量随季节变化，正常情况下水面标高一般在 61m 以下，一般水面在 0.49km2左右。详见图2。2.2地下水特征园区内地下水类型主要为潜水、孔隙水及基岩裂隙水。孔隙水主要赋存于素填土、耕土、粉质粘土，潜水主要赋存于含砾粉质粘土、圆砾，透水性较好，水量较大，主要补给来源为大气降水及侧向渗流，水量及水位主要受季节性控制；基岩裂隙水主要赋存于风化泥岩层风化裂隙中，透水性一般，水量一般，水量、水位及主要补给来源与潜水一致。由于裂隙的各向异性和发育程度的不同，基岩裂隙水在局部地段水量可能增大，且呈微承压性。稳定地下水位详见图1。根据区域水文地质资料，场地地下水位年变化幅度为1.002.50m之间，通过钻孔的稳定水位监测，水位埋深1.103.25m之间，水位高程73.1569.98m之间，详见图1。地下水位等值线整体形态与地表等高线整体表1粉质粘土和含砾粉质粘土主要力学性质标准值土体名称粉质粘土含砾粉质粘土含水率(%)29.5931.43湿密度(g/cm3)1.931.89土粒比重2.712.71孔隙比0.830.89液性指数IL0.280.31塑性指数Ip12.3513.24压缩系数（MPa-1）0.360.47压缩模量（MPa）5.594.65凝聚力（kPa）22.825.74内摩擦角（）16.0717.84表2各岩土层的地基承载力及主要参数建议值岩土体名称建议值fa（kPa）粉质粘土200含砾粉质粘土180圆砾240全风化泥岩200图1岩土层剖面及稳定地下水位图232023年第11期西部探矿工程形态基本一致，表现为北高南低，地下水同样向水库排泄，详见图2。图2地表水分布及地下水位等值线图2.3地下水腐蚀性粉质粘土和含砾粉质粘土含水率分别为29.59%和31.34%，属弱含透水层，其环境类型为类。根据地下水水质分析，对其腐蚀性进行判定8，地下水主要偏弱酸性（pH值小于5.5），对砼结构具有中腐蚀性，对砼结构中的筋呈微腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性，详见表3。表3地下水腐蚀性判定结果表类型砼结构砼结构中筋（B类）钢结构环境类型（类）地层渗透性（B类）腐蚀介质SO42-Mg2+NH4+OH-总矿化度pH值侵蚀性CO2HCO3-Cl-pH值单位mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L无量纲mg/Lmmol/Lmg/L无量纲ZK810.000.160.200.0012.004.866.730.1023.094.86ZK010.000.070.000.0012.005.026.730.1025.075.02判定值5003000800570005300.51005.54.5单项判定结果微微微微微微弱微中微弱综合判定结果微腐蚀性中腐蚀性微腐蚀性弱腐蚀性242023年第11期西部探矿工程2.4粉质粘土腐蚀性区内拟建物基础埋深约1.5m，建筑结构拟采用框架结构或门式钢架结构，基础形式拟采用浅基础。考查粉质粘土的腐蚀性有一定的代表性。根据粉质粘土易溶盐分析结果，对其腐蚀性进行判定8，粉质粘土易溶盐对砼结构具有微腐蚀性，对砼结构中的筋呈微腐蚀性，对钢结构具有微腐蚀性。判定结果详见表4。表4粉质粘土腐蚀性判定结果表类型砼结构砼结构中筋（B类）钢结构环境类型（类）地层渗透性（B类）腐蚀介质SO42-Mg2+NH4+OH-总矿化度pH值Cl-pH值单位mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L无量纲mg/L无量纲ZK790.004.300.006.0210.476.02ZK080.000.980.005.5825.845.58判定值50030008005700055.5单项判定结果微微微微微微综合判定结果微腐蚀性微腐蚀性微腐蚀性微腐蚀性3场地稳定性区内区域地质背景为白垩系红泥岩地层分布区，无活动断裂区。区内无断裂、褶皱、滑坡、岩溶等不良地质作用，下伏岩层稳定。通过勘察，区内地下无埋藏的河道、沟滨、墓穴、防空洞等对工程不利的埋藏物。加工区东西两侧溪流宽阔平缓，非泥石流沟谷。通过现场调查和查阅资料，场地范围内无崩塌、滑坡、塌陷和泥石泥等地质灾害发生记录。依据 全国地震动峰值加速度区划图(GB18306-2001)和 中国地震动反应谱特征周期区划图，该场地属于抗震设防烈度小于度区，地震动峰值加速度小于0.05g，区域稳定性好，因此，加工区稳定。4工程建设适宜性评价5.1定性评价该园区无不良地质作用，场地稳定；地貌简单，地面坡度一般小于6%；岩土分布均匀、单一，工程性质良好；地表排水条件良好，地下水和土层易溶盐具有轻微弱腐蚀性，对工程建设影响较小。综述，该园区工程建设适宜性为适宜。5.2定量评价工程建设适宜性定量评价多采用多因子分级加权指数和法9，其计算公式为：Is=i=1nij=1mijXj式中：Is适宜性指数；n一级因子总数；m隶属于某项一级因子的二级因子总数；i第i项一级因子权重；ij隶属第i项一级因子下第j项二级因子的权重；Xj二级因子的具体分值，Xj依据根据 城乡规划工程地质勘察规范（CJJ 57-2012）9附表D取值。根据此方法，首先根据该园区各具体条件确定评价的一级、二级因子层，二级因子层为反映各一级因子主要特征的具体指标。根据各级因子对工程建设适宜性影响程度划分为主控因素、次要因素和一般因素并确定相应权重。各因子赋予权重原则为：主控因素权重不小于50%，一般因素权重小于20%，次要因素权重介于两者之间；一级因子层权重和为1.0，二级因子层权重和为10。各级因子权重以及各二级因子的分值确定详见表5。通过计算，该园区工程建设适宜性指数IS=75.60，大于70，该园区工程建设适宜性定量评价为适宜，与定性评价结论一致。因此，该园区工程建设适宜性评价为适宜。6结论通过工程勘察，该园区主要岩土层为粉质粘土、含砾粉质粘土、圆砾和全风化泥岩，各岩土层完整，但密实度从松散中密实不等。粉质粘土、含砾粉质粘土、圆砾和全风化泥岩的建议地基承载力特征值为180240kPa。地下水位埋深1.103.25m之间，水位年变化幅度为1.002.50m之间，水位高程73.1569.98m之间。地252023年第11期西部探矿工程下水对不同结构具有微中等腐蚀性，粉质粘土对不同建筑结构只有微腐蚀性。该园区属抗震设防烈度小于度区，地震动峰值加速度小于0.05g，不是崩塌、滑坡、塌陷易发区，历史无发生记录，稳定性良好。通过对该园区工程建设适宜性定性和定量评价，其工程建设适宜性指数Is=75.6，大于70，工程建设适宜性评价为适宜。参考文献1国家技术监督局.工程地质术语:GB/T14498-93S.北京:中国标准出版社,1994.2马震,陈彭,王家松,等.中国工程地质评价现状分析J.科学技术与工程,2021,21(14):5621-5629.3雷燚,杨庆媛,程叙,等.工业园区用地适宜性评价探讨以重庆市主城特色工业园区为例J.西南师范大学学报：自然科学版,2006(2):167-172.4董永智,魏勇齐,霍瑜剑.城市建设用地地质环境适宜性评价J.能源与环保,2021,43(6):35-39,49.5夏雨波,王冰,李海涛，等.雄安新区浅层地下水化学成因及健康地质区划研究J/OL.中国地质:1-18.http:/ 工程地质手册(第五版)编委会.工程地质手册M.5版.北京：中国建筑工业出版社,2018.8中华人民共和国住房和城乡建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB50021-2001建筑地基基础设计规范（2009年版）S.北京：中国建筑工业出版社,2009.9中华人民共和国住房和城乡建设部.CJJ 57-2012城乡规划工程地质勘察规范S.北京：中国建筑工业出版社,2012.表5该场地工程建设适宜性量化指数计算表一级因子项目工程地质水文地质水文地形地貌不良地质作用和地质灾害活动断裂和地震效应总计i0.500.300.050.050.050.051.00二级因子项目岩土特征地基承载力fa桩端持力层埋深土、水腐蚀性土、水污染性地下水埋深(m)洪水淹没可能性水系水域地面坡度地形形态崩塌、滑坡、地面塌陷泥石流构造地裂缝抗震设防烈度活动断裂地震液化ij541631646462.51.5631主要特征岩土种类单一，分布均匀，工程性质良好大于等于150kPa,小于200kPa小于5m微弱腐蚀无污染水位埋深1.103.25m园区标高高于下游水库坝顶标高下游水库为农田灌溉用水库6%场地位于完整小土丘，无切割，地形简单不是崩塌、滑坡、塌陷易发区，历史无发生记录，稳定溪流宽阔平缓，非泥石流沟谷无构造性地裂缝抗震设防烈度小于度区，地震动峰值加速度小于0.05g无活动断裂抗震设防烈度小于度区，不液化Xj879559107991010109108IS20.0014.004.501.509.008.103.001.402.701.803.001.250.752.701.500.4075.6026