山东的主要地质构造特征及工程地质问题F.doc

山东的重要地质构造特性及工程地质问题工程地质学是研究建筑工程与地质构造关系的学科。山东的地质构造特性如何？本省重要工程地质问题有哪些？这就是这节课的重要内容。一、山东的地质构造特性及工程地质分区（一）山东的地质构造特性1山东处在欧亚板块的东部活动大陆边沿受太平洋板块向北西西扩张及印度洋澳大利亚板块向北运移的影响，山东目前（0.7Ma以来）地应力：最大主应力1的轴向方位为7080、大小是51.5Mpa;最小主应力3的轴向方位为340350、大小是33.9Mpa；1与3差应力值为17.6Mpa。2基岩区的地层褶皱不发育，地层多呈单斜构造；发育NNE、NW、EW走向的重要断裂构造，其中的NNE向和NW断裂为活动断裂重要NNE向活动断裂：（1）沂沭断裂带，由四条大断层组成“两堑一垒”的构造格局；（2）聊考断裂带。重要NW向活动断裂：（1）威海烟台渤海天津断裂带；（2）诸城益都（青州）惠民断裂带；（3）骆马湖微山湖断裂带。证据：近代地震活动记录；第四纪岩土层被断裂错开、逆掩。目前中国地应力方向以东经100105o为界分东西两区。q强度上：西强东弱（西高东低）q方向上：西： NNE-SSW为主，东：近E-W。1111（二）山东的工程地质分区据基岩地层的出露情况、地貌特性和地壳稳定性分3个分区：昌邑大店断层鲁西北平原工程地质区鲁中南中低山丘陵工程地质区鲁东低山丘陵工程地质区鲁西北平原工程地质区1鲁中南中低山丘陵工程地质区：其范围是：济南淄博潍坊以南、东平湖南四湖一线东北、昌邑-大店大断层（沂沭断裂带最东侧的大断层）以西及济南东阿东平一线以东地区。是其北、南和西由平原围绕的以中低山丘陵为主的地区。该区的地质作用、工程地质与地貌特性：基岩地层出露广，重要出露古生代寒武纪奥陶纪的石灰岩、白云岩；前寒武纪的花岗质变质侵入岩和片岩、片麻岩等变质岩；地壳上升，剥蚀、切割作用强烈，泰山、沂山、蒙山、俎徕山、鲁山、俎莱山等千米高程以上的中山重要分布在本区。地形地貌起伏变化大，常发育“崩滑流”（崩塌、滑坡、泥石流的简称）等不良工程地质现象”，东部东南部是抗震、防震重点地区，该区周边发育厚度不等的黄土状地基土（湿陷等级为I级（轻微），临沂地区沂沭河两岸附近发育膨胀土。(第三纪65Ma以来处在构造上升状态中山体构成骨架，四周为低山丘陵组成。切割深度300400以上，谷坡陡峻。由石灰岩地层层组成的500m左右的低山：黑山、九顶山、万灵山、冶山、嵩山、大寨山等，水系稀、缺水，发育岩溶。剥蚀堆积山间平原有新泰、蒙阴、淄川、大汶口、临朐盆地。堆积山间平原有莱芜、肥城、平邑、费县、沂水、沂南、莒县、临沂等，海拔小于200米)。（1）西西北部地壳稳定，地震烈度6度（指基本烈度，下同），涉及济南、泰安、淄博西部、莱芜等地。（2）东部东南部地壳较不稳定至不稳定，地震烈度78度，涉及淄博东部、潍坊、临沂、枣庄等地。2鲁西、北黄泛平原工程地质区范围：指鲁北、鲁西北和鲁西南平原地区该区的工程地质与地貌特性：新生代第四纪松散沉积层分布广泛、厚度大；其成由于冲积、湖积、海积及沼泽沉积，但以冲积为主；重要沉积物为粉砂、粉砂质粘土、粉土、淤泥质软土和盐渍土等。绝大多数市县地壳较稳定，为6度烈度区，但鲁西南菏泽聊城部分市县及东营东部地壳较不稳定，地震烈度为78度。鲁中南中低山丘陵工程地质区鲁西北平原工程地质区鲁西北平原工程地质区3鲁东低山丘陵工程地质区范围：指昌邑-大店大断层（沂沭断裂带最东侧的大断层）以东地区，涉及烟台、青岛、日照等地，其北部和南部为隆起的低山丘陵，中部为莱阳盆地L莱阳盆地鲁东低山丘陵工程地质区鲁中南中低山丘陵工程地质区。该区的工程地质与地貌特性：缺失古生代石灰岩、白云岩及页岩地层，中生代花岗岩侵入岩体十分发育；另一方面发育前寒武纪古老的变质岩（片岩、片麻岩、变粒岩、大理岩等），莱阳盆地一带发育白垩纪火山岩及火山沉积岩。在盆地、河谷、及坡麓分布第四纪松散堆积层。除莱阳盆地坳馅下降外；其余地区地壳上升。地壳稳定性：本区北缘的威海、烟台、蓬莱及渤海东岸龙口的地壳较不稳定；南缘的临沭县附近地壳较不稳定；地震烈度为78度。其余市县地壳较稳定，为6度烈度区。二山东的重要工程地质问题（一） 特殊土地基问题1淤泥类软土地基问题：重要分布于鲁西、北黄泛平原工程地质区及鲁东滨海河口及低平海岸带。厚度110米。埋深为230米。呈软塑流塑态。解决措施：换土垫层、桩基、沉井、筏基及箱基等。2黄土状土地基问题：分布于胶济铁路线附近的山前地带。厚度2-10米。解决措施：换土垫层、强夯法、重夯法、挤密法、预浸法、桩基及化学加固。3膨胀土地基问题：分布于临沂、蓬莱等地的一级二级阶地中。成分以蒙脱石、伊利石为主。地基解决措施：换土垫层、石灰浆灌注、桩基等。工程措施：合理设立沉降缝和散水面、室内地面的制作需配筋。结构措施：设计圈梁和构造柱，弱膨胀土地基宜采用柱下条基。（二）工程防震问题：山东属多地震省份，沂沭地震带、聊考地震带及威海烟台渤海天津地震带影响区应加强工程防震工作。2200数年以来山东省共发生5级以上破坏性地震及强烈地震达47次之多。有关记录：1.我国历史上有关地震的记载，最早见于今本竹书纪年，其中一处提到夏帝发七年陟泰山震，陟（音治）作登临解，就是说：夏朝有一个名叫发的帝王，在他即位的第七年（约公元前1831年）登临山东泰山时，正好泰山发生了地震。”此后，“泰山地震”便时常出现在地震专业著述之中.2.公元前70年6.1日诸城-昌乐间的7级强烈地震，3.1937年.8.1日荷泽发生7级地震。4公元1668年7月25日晚(清康熙7年农历6月17日戌时)，山东省南部的郯城县发生了8.5级地震，震中位于北纬35.3度、东经118.6度，震中烈度达12度。地震波及鲁、苏、皖、浙、闽、赣、鄂、豫、冀、晋、陕、辽等十余省（410多个县）和朝鲜半岛。山东郯城、临沂和莒县（临沭县和莒南县当时亦属此三县辖区）受灾最为严重，导致约5万余人死亡，破坏面积涉及方圆近千公里。本次地震，历史上称为“郯城大地震”，“郯城临沂大地震”或“郯城莒县大地震”，也是中国历史记录的最大的地震。5.1945.10.2莱州湾发生6.5级地震。6.1969.7.18渤海发生7.4级地震。7.1983.11.7荷泽发生5.9级地震.措施：严格执行抗震设计规范；加强地震区划，选择有利的建筑场址；避让活断层；适当加大基础的埋深；选择较好的基础筏基、箱基、箱桩；施加圈梁及构造柱，以提高工程整体性。（三）砂土地基液化问题黄泛平原区和威海、烟台及东营等沿海地区，地下水位的埋深浅，许多地带仅有12米，水饱和的粉砂、粉土易受地震作用而发生液化。重要措施：挖除液化砂土并换层、碎石桩挤密、强夯、桩基、深基础等。（四）崩塌、滑坡、泥石流（简称“崩滑流”）问题多分布发育在鲁中南中低山丘陵和鲁东低山丘陵工程地质区。三者均是斜坡或陡坡上的岩土的稳定性受到地震、雷击、暴雨等的激发破坏而发生的地质灾害，它们的共同诱因均是重力失稳，其发育在时空上和成因上具有密切的联系，因此，它们是一个灾害系列，统称为“崩滑流”。1668年临沂地区郯城发生8.5级地震诱发蒙阴县坡里镇小李村和上旺村发生山崩，山崩碎石土达364104米3，并沿山坡滑动而形成了滑坡，湮没了大半个村庄。1963年6月13日俎徕山的太平顶发生500104的山崩，2小时的暴雨使大量碎石泥土滑入沟谷，在山洪作用下形成了泥石流，冲毁土地5000亩、民房820间。济南南部山区现有不稳定崩滑体22处，滑坡27处。发育条件：中寒武统张夏组厚层鲕粒石灰岩呈“崮”及陡壁状地貌；石灰岩的纵张裂隙十分发育；雨天降水从石灰岩的裂隙渗至下伏的页岩层的顶面，页岩遇渗水后其承载力下降；受到雷击或地震诱发，导致石灰岩重力失稳，形成崩塌，大量崩塌物顺坡面滑动继而形成滑坡；若石灰岩和页岩一起失稳，可直接形成滑坡。94年济南市历城区西营镇积米峪村和96年长清县张夏镇梨枣峪村滑坡均属此类。防治措施：加强监测； 大型“崩滑流”隐患区难治理时可避让；对小型崩滑流隐患，综合防渗排水，可清除或采用支挡、削坡减重、锚固，加固边坡；砌挡土墙及水泥浆喷涂加固路堑斜坡。（五）岩溶塌陷问题生成条件：地下石灰岩溶发育；上部盖有松散岩土；人工开采地下水等因素导致地下水位在岩溶带与松散土接触处上下波动。重要分布在泰安南部、枣庄、莱芜、济宁等地。仅94年发生500余处，4000余间房屋被毁，150余户搬迁；泰安铁路三角区岩溶塌陷曾严重影响列车安全运营，损失1200万元。防治对策：“查”（查清隐患区）；“调”（调节稳定地下水位）；“填”（用粘土等填实现有塌陷坑）；“堵”（钻孔注水泥等堵塞）。（六）矿区采空塌陷、冒顶问题目前全省采空塌陷面积达800余公顷，重要分布于济宁、滕县、肥城、淄博和济南东部。措施：“严”（严格操作规程）；“改”（改善采矿工艺，推动充填采矿法）；“支”（加强坑道支护）；“避”（地面工程建筑避让采空区）。（七）地裂缝问题两种建筑场址常发育地裂缝：活断层附近（如五莲县城西北3个镇100平方公里面积内发育北东向地裂缝）；矿区附近（如济南长马屯铁矿附近的张马屯村、郭家庄、大水坡、徐家庄一带）。防治措施：重要工程避让活断层带及采空区；采用强度高、整体性好的基础；拆除严重破坏的建筑物；治理采矿塌陷，采用无放炮和充填采矿法。（八）海水入侵问题70年代重要分布在昌邑北部、寿光、莱州、垦利等地的滨海地带。目前已扩展到整个莱州湾岸及青岛、烟台地区的河口地带，面积达成1000平方公里左右。危害：危及人民生活及工农业用水；腐蚀建筑基础；使地基土的侧限压缩模量、承载力减少(据研究,海水入浸后可下降40%左右)。入侵因素：过量开采地下水，淡水的地下水下降，改变了地下水的天然流场，形成了反向径流。防治措施：节约用水（如灌溉改漫灌为滴管、喷管；减少万元产值耗水量）；在地下淡水下降形成漏斗区修建渗井、渗渠，在汛期加强地表水的补给以抬高地下淡水位；在适宜地段修建防海水渗侵帷幕，加固、补建防潮闸，蓄淡阻咸；对在建工程基础采用高抗盐腐蚀的水泥，采用、乳化沥青等材料对基础加强防水、防渗、防腐解决。（九）水库坝基稳定问题据山东水利厅资料: 水库除险加固工程 “98”大水以后，山东省列入国家专项规划的大中型病险水库有64座，其中大型14座，中型水库50座。到2023年已安排投资计划的大中型水库有48座，其中大型水库11座，中型水库37座。已开工建设的有32座，其中大型水库11座：分别是：日照、峡山马河、青峰岭、西苇、唐村、龙角山、沙沟、高崖、太河、田庄、；中型水库21座，分别是：东周、城子、龙门口、褚家王吴、留驾、黄前、乔店、贺庄、学庄、葫芦山、崮头、萌山、红旗、三里庄、青墩子、丹河、凌山头、相邸、所前泊、张庄、荆山（其中青墩子、三里庄、褚家王吴、丹河、城子、凌山头、相邸7座水库“九五”期间安排实行）。5070年代修建的许多水库的库底存有断层，其走向与大坝垂直或斜交，为重要不稳定因素，如峡山水库(峡山水库是山东省第一大水库，坐落于在潍坊市潍河中游的昌邑、高密、诸城、安丘四县市交界处，水库总库容14.05亿立方米，兴利库容5.03亿立方米。库区涉及范围大，涉及县市4个、乡镇11个、移民村97个。水库始建于1958年11月，1960年9月建成蓄水。是一座集防洪、灌溉、发电、水产养殖、城市及工业供水等综合运用于一体的大型水利工程，水库灌区设计灌溉面积153万亩)、狼猫山水库、崮山水库的库底存有断层等，其中的狼猫水库在91年8月出现过与断层有关的险情,应采用砼防渗墙、断层破碎带帷幕灌浆等加固、堵漏。附：济南市区重要地基土（一）中更新统羊栏河组Q2Y：红棕红色粉质粘土、粘土及卵砾石-碎石土羊栏河组Q2Y底部的卵砾石-碎石土，下伏奥陶系石灰岩层中更新统羊栏河组Q2Y：红棕红色粉质粘土、粘土中更新统羊栏河组Q2Y：红棕红色粉质粘土、粘土上更新统大站组Q3D：黄色黄褐色粉土、粉质粘土（黄土状土）（二）上更新统大站组Q3D：黄色黄褐色粉土、粉质粘土（黄土状土）夹凸镜状卵砾石层上更新统大站组Q3D：黄色黄褐色粉土、粉质粘土（黄土状土）的大孔隙中更新统羊栏河组Q2Y：红棕红色粉质粘土、粘土上更新统大站组Q3D中的凸镜状卵砾石层（三）全新统白云湖组Q4B：灰绿色灰黑色软土（淤泥及淤泥质土）或泥炭层人工填土全新统白云湖组Q4B：灰绿色软土（四）全新统黄河组Q4H：黄河冲积粉土、粉砂夹粉质粘土