甘肅隴東地區(qū)白堊系地層工程地質(zhì)特性研究

　　摘要：通過(guò)對(duì)隴東地區(qū)白堊系地層分布規(guī)律及特征研究得知，隴東地區(qū)位于祁呂賀“山”字形構(gòu)造體系賀蘭褶皺帶東側(cè)伊陜盾地中，白堊系地層為河湖相陸源碎屑沉積，厚達(dá)2 000 m.由白堊系下統(tǒng)志丹群環(huán)河華池組、羅漢洞組和涇川組三個(gè)巖組組成，巖性主要為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、中細(xì)砂巖，局部夾薄層泥巖、泥灰?guī)r等。取107組試樣進(jìn)行室內(nèi)巖石物理力學(xué)試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和巖石結(jié)構(gòu)分析，白堊系地層均屬軟質(zhì)巖，巖性軟弱，強(qiáng)度低，局部成巖程度差，產(chǎn)狀平緩，干濕效應(yīng)明顯，塑性變形強(qiáng)烈，物理力學(xué)性質(zhì)易受環(huán)境因素影響。白堊系地層巖體抗壓和抗剪強(qiáng)度較低，抗變形能力差，抗滑穩(wěn)定性差，地基承載能力低，抗沖刷性能弱，局部滲透穩(wěn)定性差。通過(guò)研究初步確定了隴東地區(qū)白堊系地層分布規(guī)律及特征、巖石物理力學(xué)參數(shù)、巖體工程地質(zhì)特性，提出了不良工程地質(zhì)特性處理措施。

　　關(guān)鍵詞：物理力學(xué)性質(zhì);工程地質(zhì)特性;工程措施;白堊系;隴東地區(qū)

　　《安徽地質(zhì)》：本刊1991年創(chuàng)刊，已有12年歷史，原為安徽省地礦局主管和主辦，自2003年始改版，現(xiàn)由安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局主管，安徽省地質(zhì)學(xué)會(huì)主辦。

　　甘肅隴東地區(qū)位于鄂爾多斯盆地西南部，煤炭、石油資源豐富，是我國(guó)五大綜合能源基地之一——鄂爾多斯盆地能源基地的重要組成部分。隨著近幾年國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)、一帶一路建設(shè)、能源戰(zhàn)略基地建設(shè)及綠色生態(tài)保護(hù)建設(shè)，隴東黃土高原地區(qū)持續(xù)開(kāi)發(fā)與治理對(duì)策顯得更為舉足輕重。制約甘肅中東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素是缺水，目前許多大型跨流域調(diào)水工程已批準(zhǔn)開(kāi)工建設(shè)和正在規(guī)劃，如引洮供水工程和白龍江引水工程兩項(xiàng)長(zhǎng)距離調(diào)水工程已列入國(guó)家“十三五”172項(xiàng)重大水利工程。隴東地區(qū)溝壑縱橫、黃土覆蓋深厚，白堊系地層構(gòu)成黃土塬基底，為工程建筑物地基重要持力層和地下水主要含水層，其工程特性是影響設(shè)計(jì)方案、施工方法、工程投資和建設(shè)進(jìn)度的關(guān)鍵因素。因此，筆者通過(guò)試驗(yàn)充分研究白堊系地層各巖性物理力學(xué)性質(zhì)，分析其工程地質(zhì)特性對(duì)工程建設(shè)的影響，采取合理科學(xué)的工程措施對(duì)其不利特性加以改造，以保證所建工程正常安全運(yùn)營(yíng)。

　　1 地質(zhì)分布規(guī)律及特征

　　1.1 構(gòu)造背景

　　隴東地區(qū)位于祁呂賀“山”字形構(gòu)造體系賀蘭褶皺帶東側(cè)伊陜盾地中[1-2]，在侏羅紀(jì)(J)末期伊陜盾地基本定型，新華夏系第三沉積帶進(jìn)一步發(fā)展，使這一穩(wěn)定地塊開(kāi)始下降，堆積了厚達(dá)2 000 m的白堊系早期(K1)陸相碎屑巖建造，此后受燕山晚期運(yùn)動(dòng)的影響，伊陜盾地開(kāi)始上升隆起缺失白堊紀(jì)晚期至新近紀(jì)初期(K2 -N1)沉積。新近紀(jì)晚期，隴東地區(qū)在白堊系早期地層廣遭剝蝕的基礎(chǔ)上形成互不相通的孤零盆地，這些盆地堆積了厚20-30 m的新近系上新統(tǒng)(N2)臨夏組湖相紅色黏土建造，這一沉積對(duì)古地形填平補(bǔ)齊，新近紀(jì)末期喜山運(yùn)動(dòng)使整個(gè)地區(qū)開(kāi)始緩慢上升，第四紀(jì)又開(kāi)始下降，堆積厚達(dá)300 m不同成因的黃土，至第四紀(jì)晚更新世(Q3)隴東黃土高原形成[3-4]。

　　1.2 地貌特征

　　隴東地區(qū)白堊系地層主要分布于六盤(pán)山以東，子午嶺以西，環(huán)江與苦水河分水嶺以南，達(dá)溪河以北，最大埋深約400 m。該地層分布范圍廣，但出露面積少，主要零星出露于山麓坡腳或深切溝谷的溝底，多為直立陡坎。深埋于隴東黃土高原下部的白堊系地層頂面基本平緩，受六盤(pán)山隆起影響，地層頂面自西北向東南部緩傾。

　　1.3 地層特征

　　隴東地區(qū)白堊系地層分布廣泛，屬陸源碎屑巖建造，在地質(zhì)歷史時(shí)期僅堆積白堊系下統(tǒng)志丹群(Kzh)地層[5-7].巖性主要為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、中細(xì)砂巖，局部夾薄層泥巖、泥灰?guī)r、細(xì)礫巖等，地層(華北地層大區(qū)晉冀魯豫地層亞區(qū))從下向上劃分為環(huán)河華池組Kj、羅漢洞組K1、涇川組K1三個(gè)巖組。

　　環(huán)河華池組(K1)：分布范圍最廣，主要分布于隴東地區(qū)東北部及中部，包括環(huán)縣、華池、慶城、西峰、合水、正寧、寧縣等。巖性主要為灰紫、紫紅色粉砂質(zhì)泥巖與泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖互層，夾紫紅、棕紅、灰黃色細(xì)砂巖。地層由東北向西南由細(xì)變粗、由薄變厚，具平行層理，層厚400-600 m。

　　羅漢洞組(K1)：分布面積較小，主要分布于隴東地區(qū)中南部，包括涇川縣東南部、鎮(zhèn)原縣東北部、靈臺(tái)縣大部。巖性為紫紅、棕紅、灰白色泥質(zhì)粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖互層，局部夾雜色細(xì)礫巖。地層北薄南厚、北細(xì)南粗，具交錯(cuò)層理，層厚215 - 395 m。

　　涇川組(K1)：分布面積較小，主要分布于隴東地區(qū)西南部，包括涇川縣和靈臺(tái)縣西部、崇信縣大部、鎮(zhèn)原縣西部。巖性分為上下兩層，下層為淺藍(lán)灰色泥灰?guī)r一砂質(zhì)泥巖一粉細(xì)砂巖組成的韻律層，上層為紫紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)砂巖、砂巖。向西南部泥灰?guī)r明顯減少，且不穩(wěn)定，其粒度變粗，夾有含礫粗砂巖、細(xì)礫巖，具薄層平行層理，層厚135 -154 m。

　　1.4 沉積特征

　　環(huán)河華池組cKh)地層具有清晰平整的平行層理，不同色調(diào)的泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖、細(xì)砂巖及其過(guò)渡巖呈互層狀產(chǎn)出，泥質(zhì)巖中常見(jiàn)1 mm左右深淺相間的平行紋理，巖石以氧化條件下的紫色調(diào)為主，氣候炎熱干燥，屬河漫灘相為主的河湖相沉積。

　　羅漢洞組(K1)地層巖性以紫紅一棕色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，層理表現(xiàn)不好，巖層中發(fā)育洪流式交錯(cuò)層理，是環(huán)河華池組(Kh)沉積的淡水湖泊消失后，在干燥氣候條件下河流洪積、沖積和凹地雨水匯集的暫時(shí)性淡水湖泊內(nèi)動(dòng)蕩環(huán)境中沉積，屬河流相沉積。

　　涇川組(K1)地層巖性以灰綠色一灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，向上部出現(xiàn)雜色、棕紅色，具薄層平行層理，層面平整清晰，出現(xiàn)多層灰白色泥灰?guī)r夾層，多鈣質(zhì)膠結(jié)，為較為穩(wěn)定的湖泊環(huán)境，屬淡水湖相、河湖相沉積。

　　1.5 接觸特征

　　甘肅隴東地區(qū)白堊系地層屬志丹群(K1)，與上覆第四系(Q)黃土或零星分布的新近系(N)紅層呈平行不整合接觸，與下伏侏羅系中統(tǒng)(J：)地層呈平行不整合接觸。