渤海湾区域性工程地质综合评价.docx

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渤海湾区域性工程地质综合评价

区域性工程地质综合评价

.1基础地质和工程地质条件

.1.1海底地形与地貌

渤中区为一浅缓盆地，由莱州湾和中央盆地等构成，地势自西南向东北缓倾斜，渤海海峡是通向外海的海口。

区内等深线大致与海岸平行，较平直稀疏，最大水深出现在海口北老铁山水道，测得最大水深70.6m，大部分海域小于30m。

海底坡度除个别地区较大外，一般小于0.3－0.2‰，自岸向盆地中央渐缓，大致在20－25m水深附近有不明显转折，莱州湾坡度为0.13－0.11‰，盆地中央小于0.14－0.10‰。

本区东北角海底起伏较大，脊沟发育，其间相对高差10－15m，坡度较大，局部地段可达3.74－2.0‰。

区内海底地貌形态与类型均比较简单，以堆积地貌为主，侵蚀地貌少见，大致可分为：

近代黄河水下三角洲、莱州湾海湾堆积平原、渤中浅海堆积平原和海口涨潮流三角洲。

其中涨潮流三角洲堆积脊沟地区地形起伏较大，近代黄河三角洲东北岸和现代河口三角洲岸滩海底尚处在不平衡状态，前者正遭受侵蚀改造与调整，后者还在快速淤积与建造，二者边缘地带常出现冲刷沟谷和塌陷。

.1.2现代沉积作用

黄河每年输入的大量泥沙（6－10×10t/a）是区内沉积作用的主要物源。

入海的粗粒级泥沙，在现代河口附近粉砂急速堆积，局部地段年淤厚可达6m，边缘地带粉砂质粘土和粘土质粉砂聚集，现代沉积速率大于3.0cm/a。

入海的细粒悬浮泥沙，在海流搬运与扩散下，在海盆中央及其渤海湾口地带，淤积厚达4－6m松软的粉砂质粘土和粘土质粉砂，现代沉积速率0.1－0.19cm/a。

在与辽东湾交接地带增至0.35cm/a。

莱州湾东部和北部基本不受黄河入海泥沙的影响，以粉砂沉积为主，是沿岸河流输入泥沙的结果，现代沉积速率0.3cm/a。

东部海口附近涨潮流三角洲自成体系，近海口处冲刷作用强烈，粗砂、砾石和粘土散布于基岩表面，三角洲主体主要沉积细砂，南侧与浅海或海湾平原交接地区，粗细砂泥相混，以砂－粉砂－粘土沉积为主，现代沉积速率为0.1－0.27cm/a。

.1.3海底泥沙运移状况

根据不同尺度波浪作用下海底泥沙产生净推移的范围和中子活化分析示踪海底运移趋势的分析等研究结果表明：

.1.3.1渤中中部及其渤海湾口，表层沉积物以细粒组份为主，是表层松软泥沙的运

移扩散区，但在不同重现期波浪作用下则是不活跃地区，这是由于细粒沉积物粘性较大，抗剪强度增高，泥沙起动流速较大，风浪作用不容易产生净推移所致。

渤中南部和莱州湾近海及海峡以西地区，沉积物组成较粗，因所处位置、地形和水动力条件不同，表层松软泥沙在波浪作用下沿岸和横向运动比较显著，余流定向搬运亦明显，由于波浪作用下泥沙运移较强，泥沙活动层相应较厚，同时也预示这些地区泥沙产生液化的可能性较大。

.1.3.2不同重现期波浪，能对黄河口一带近岸区，海底密实泥沙产生净搬运。

在莱州湾大部分地区，只有在100年一遇的风流作用下才能使海底密实泥沙产生净搬运。

.1.4沉积地层

晚更新世以来渤海地区曾有多次海侵，海陆相地层交互。

全新世渤海海侵始于10000－000年前。

海侵前为河、湖、沼泽环境，陆相沉积遍布全区。

全新世海相层假整合于晚更新世地层之上，有时与下覆湖相沉积构成连续沉积，从岩性上难以区分，由于受海侵前古地形地貌、入海泥沙和海洋环境变化的影响，全新世海相层结构和厚度变化较大，柱状样揭示的部分自下而上为：

.1.4.1底部：

大部分为粘土质粉砂、粉砂质粘土，部分为细砂及粉砂质砂，其中硬粘土层和湖沼泥炭层具有标志性，主要见于渤中中部及其西北沿岸地区，泥炭层14C测年为770－10600a.BP,埋深1.7－5.5m左右。

.1.4.2海相沉积层：

下部早全新世一般为河口和滨海相沉积,上部中晚全新世为浅海相沉积。

渤中层厚3－5m,沉积物类型变化不大,多为粉砂质粘土和粘土质粉砂。

莱州湾东部层厚一般小于4m，下部和顶部多为粉砂和砂质粉砂，中部常夹有粘土质粉砂。

东部海口涨潮流三角洲，根据浅地层分层（A层）一般厚6－10m，最厚1m，其中在一些地方可能包括部分晚更新世相同岩性的地层，组成物质为细砂、粉砂质砂、砂－粉砂－粘土，南部边缘最薄处3m左右，由粉砂、细砂及砂－粉砂、粘土构成。

.1.5浅层土的物理力学性质

根据土的特性分析，渤中区海底浅层土可分为上下两层，每层土在其分布上又可分别划分为四个区和三个区。

.1.5.1第一层（0－1m）

按土性区分基本上分为二大类：

第一类为很软的高塑性粘土（CH）和很软的粉质粘土（CL），即包括图4－1中的A区和B区，其状态为流动态。

A区的沉积物粒度较B区为细，其含水量为25－6％，容

重为15－1KN／m3，孔隙比为0.9－2.2，不排水剪切强度为1－7kpa。

B区含水量为23－1％，容重为15－19KN／m3，孔隙比为0.7－1.，不排水剪切强度为4－13kpa。

第二类沉积物主要是细砂、粘质细砂，即包括图4－1中C区和E区，其状态很松散。

C区沉积物的粒度较E区粗，含水量为17－36％，容重为1－20KN／m3。

.1.5.2第二层（1－4m）

按土性区分基本上也可分为二大类：

第一类为粉质粘土（CL），即图4－2中的A区，其状态为软塑态，随深度增加逐渐变为可塑态。

A区土的含水量为22－60％，容重为17－20.1KN／m3,孔隙比为0.62－1.311，不排水剪切强度为4.5－26.35kpa，个别点不排水剪切强度达到40－50kpa。

第二类的沉积物主要是粘质细砂，粉质砂土与粘质细砂互层，即包括图4－2中的C区和D区，其含水量为25－32％，容重为16.－19.5KN／m3孔隙比为0.74－0.6。

.1.6浅地层及浅地层中的灾害地质因素

.1.6.1浅地层结构

根据浅地层剖面测量资料在近150m的浅地层中，可分出4个主要反射界面和5层地层。

R1反射界面和A层地层的埋深和厚度一般为2－m，最厚1m，主要由含水量大、粒径细的松软沉积物组成，如软泥、粉砂质软泥、泥质粉砂等。

R2反射界面为一侵蚀面，局部起伏较大，埋深可以在0－60m间变化，一般为30－50m，局部可达77m。

B层地层一般厚30－50m，最厚可达56m，普遍分布着河道和河流沉积，夹海相沉积，岩性变化较大，规律性差，但以细砂等粗粒沉积物最为常见。

R3反射界面受构造和断裂的影响明显，其埋深可以在0－100m以上。

一般为60－90m，最深可达106m。

C层地层厚度变化在0－52m之间，一般厚10－45m。

以水平层理为主，局部可见河道沉积，岩性以粉砂为主。

R4反射界面也为一侵蚀面，受断裂和构造的影响，界面起伏大，埋深在0－137m间变化，一般埋深为0－120m。

D层及D层以下地层和C层相似，岩性以粉砂和砂为主，D层一般厚20－40m，最厚达60m。

基岩仅在海峡附近出现，有的已出露海底，有些埋深仅10m左右。

.1.6.2灾害地质因素

浅地层中的灾害地质因素主要有：

a、厚度大于m的含水量大粒径细的松软沉积层，主要分布在渤中区的东北部，

分布面积甚广。

b、浅层气，主要是有机体分解后聚集形成的甲烷气体，分布于区内东北部的松软

沉积层中，仅局部地区出现。

c、古河道和河流相沉积，主要分布于B层地层中，前者有明显的形态，河道内、

外沉积物性质差别较大，后者则分布范围较大，内部的沉积物结构也不均一，所以也做为灾害因素列出以供工程参考。

古河道和河流相沉积主要分布于渤中区中部地形平坦水深较大的海域，近岸一带相对较少。

d、断层和层间错动几乎遍布整个渤中区，大多以R2反射界面为其上界，此类断

层和错动主要分布在119°E以东地区，而以R3为上界的则没有明显的分区性，但西部的埋深比东部要大一些。

.1.7海底土层震害

分析渤中区的土质分区和工程地质特征之后表明，表层大多覆盖有厚度不等的非常软的粘土或粉质粘土，地震荷载作用下会产生震陷以及部分地区表层覆盖有疏松的细砂和粉土等会发生震动液化的土层。

其分布如图7－4所示。

在软粘土下均埋藏有层位和厚度不同的细砂、粉砂、砂质粉土和粉土。

这些可液化土层多为硬粘土层或硬粘土与其他土类的迭层或互层所分割。

渤中和包括歧口、曹妃甸等三个区块的33个钻孔中，地震裂度为七度时，发生液化的钻孔占总数的24％，八度时占36％。

液化危害程度绝大多数为中等和轻微。

孔内产生液化的砂性土厚度仅2－3m，极个别处达5m。

砂性土的密度从海底面开始，随深度的增加而增加。

地震裂度七度时，海底面15m以下不会发生液化，八度时个别处液化深度达16.5m。

也必须指出，迭层或互层土中的粉砂或粉质粘土的震动液化问题也不容忽视。

.2工程地质分区与评价

.2.1海底浅层土工程地质分区与评价

海底浅层土，主要是指全新世海相沉积层，在部分地区还包括其下覆的部分陆相地层，一般厚度4－6m。

根据海底地貌类型、沉积环境、泥沙运移和浅层土的物理力学性质等，将渤中区划分为：

黄河三角洲工程地质区、渤海湾及渤中堆积平原工程地质区、莱州湾堆积平原工程地质区、西北岸水下堆积岸坡工程地质区和海口涨潮流三角洲工程地质区（图－1）。

各区工程地质条件评价如下：

.2.1.1黄河三角洲工程地质区（Ⅰ）

位于渤中西部，包括黄河现行和废弃河口三角洲，仅涉及三角洲的前缘边部，水深

10－15m海区。

a.地形较平缓，西部岸段地形坡度为0.63‰，东部为2.0－3.13‰。

b.潮流和波浪作用较强，尤以冬春季的风暴潮作用更为强烈。

三角洲前缘斜坡地带

常产生滑塌和粉砂流冲沟。

现代河口三角洲仍处于发育和不稳定阶段，增长、侵蚀与淤积状况受黄河迳流量和输沙量的影响。

c.海底分布的粉砂和粉砂质粘土，为废弃河口三角洲和现行河口三角洲改造和沉积

的结果。

沉积层厚度变化较大，重力取芯钻进深度仅1－4.m，其土质含水量30－75％，容重15.7－1.9KN／m3，孔隙比1.901－1.065，不排水剪切强度为3.91－5.27kpa。

由于本区水动力较活跃，海底为近代河口三角洲沉积，土层松软，地形坡度相对较大，而且处于改造和建造过程中，海底沉积物在大浪或暴风浪或地震作用下，易引发滑塌和异重流，为区内最不稳定区之一。

.2.1.2渤海湾及渤中堆积平原工程地质区（Ⅱ）

位于渤中盆地及其相连的渤海湾内。

a.地形平坦，平均坡度0.2－0.14‰，水深10－2m。

b.海域开阔，水深较大，一般波浪对海底作用微弱，但50－100年一遇的波浪将使大部分海区泥沙产生净推移。

潮流流速较小，渤中区内平均20－40cm/s。

c.海底沉积层分上下二层。

上层为全新世海相地层，厚度一般4－6m。

由粉质粘土和粘土组成，含水量达65－31.4％，容重16.0－19.37KN／m3，孔隙比1.232－0.751，不排水剪切强度为3.71－19.36Kpa，土质为高塑性土。

下层（4－6m以下）为陆相（近岸河口或湖沼相），沉积物主要由粉质粘土和细砂或粉土构成，其含水量为22－36％，容重要19－21KN／m3，孔隙比0.627－0.6，不排水剪切强度15－60Kpa，承载力能较上层明显增强。

d.海相层特别是0－4m层，存在震陷的可能性。

本区水深较大，海底地形平坦，潮流和波浪较小，海底4－6m厚高塑性的粉质粘土

海相地层分布稳定。

其下覆陆相地层承载力明显增强，分布也较稳定。

尽管上部海相层存在震陷的可能性，但与其他区比较仍属较稳定区。

8.2.1.3莱州湾堆积平原工程地质区（Ⅲ）

位于莱州湾东部及其北部海域，水深10－25m。

a、海底地形平坦，坡度为0.11－0.13‰，为粉砂质堆积平原。

b、潮流以