甘肅隴東地區(qū)白堊系地層工程地質特性研究

　　摘要：通過對隴東地區(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”字形構造體系賀蘭褶皺帶東側伊陜盾地中，白堊系地層為河湖相陸源碎屑沉積，厚達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巖組組成，巖性主要為泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、中細砂巖，局部夾薄層泥巖、泥灰?guī)r等。取107組試樣進行室內巖石物理力學試驗，根據(jù)試驗結果和巖石結構分析，白堊系地層均屬軟質巖，巖性軟弱，強度低，局部成巖程度差，產(chǎn)狀平緩，干濕效應明顯，塑性變形強烈，物理力學性質易受環(huán)境因素影響。白堊系地層巖體抗壓和抗剪強度較低，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、巖石物理力學參數(shù)、巖體工程地質特性，提出了不良工程地質特性處理措施。

　　關鍵詞：物理力學性質;工程地質特性;工程措施;白堊系;隴東地區(qū)

　　《安徽地質》：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)由安徽省地質礦產(chǎn)勘查局主管，安徽省地質學會主辦。

　　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。隨著近幾年國家西部大開發(fā)、一帶一路建設、能源戰(zhàn)略基地建設及綠色生態(tài)保護建設，隴東黃土高原地區(qū)持續(xù)開發(fā)與治理對策顯得更為舉足輕重。制約甘肅中東部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的主要因素是缺水，目前許多大型跨流域調水工程已批準開工建設和正在規(guī)劃，如引洮供水工程和白龍江引水工程兩項長距離調水工程已列入國家“十三五”172項重大水利工程。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計方案、施工方法、工程投資和建設進度的關鍵因素。因此，筆者通過試驗充分研究白堊系地層各巖性物理力學性質，分析其工程地質特性對工程建設的影響，采取合理科學的工程措施對其不利特性加以改造，以保證所建工程正常安全運營。

　　1 地質分布規(guī)律及特征

　　1.1 構造背景

　　隴東地區(qū)位于祁呂賀“山”字形構造體系賀蘭褶皺帶東側伊陜盾地中[1-2]，在侏羅紀(J)末期伊陜盾地基本定型，新華夏系第三沉積帶進一步發(fā)展，使這一穩(wěn)定地塊開始下降，堆積了厚達2 000 m的白堊系早期(K1)陸相碎屑巖建造，此后受燕山晚期運動的影響，伊陜盾地開始上升隆起缺失白堊紀晚期至新近紀初期(K2 -N1)沉積。新近紀晚期，隴東地區(qū)在白堊系早期地層廣遭剝蝕的基礎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，這一沉積對古地形填平補齊，新近紀末期喜山運動使整個地區(qū)開始緩慢上升，第四紀又開始下降，堆積厚達300 m不同成因的黃土，至第四紀晚更新世(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山以東，子午嶺以西，環(huán)江與苦水河分水嶺以南，達溪河以北，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，在地質歷史時期僅堆積白堊系下統(tǒng)志丹群(Kzh)地層[5-7].巖性主要為泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、中細砂巖，局部夾薄層泥巖、泥灰?guī)r、細礫巖等，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、紫紅色粉砂質泥巖與泥質粉砂巖、粉砂巖互層，夾紫紅、棕紅、灰黃色細砂巖。地層由東北向西南由細變粗、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、靈臺縣大部。巖性為紫紅、棕紅、灰白色泥質粉砂巖和粉砂質泥巖互層，局部夾雜色細礫巖。地層北薄南厚、北細南粗，具交錯層理，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，下層為淺藍灰色泥灰?guī)r一砂質泥巖一粉細砂巖組成的韻律層，上層為紫紅色泥巖、砂質泥巖夾泥質砂巖、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，不同色調的泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖、細砂巖及其過渡巖呈互層狀產(chǎn)出，泥質巖中常見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粉砂巖、粉砂質泥巖為主，層理表現(xiàn)不好，巖層中發(fā)育洪流式交錯層理，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性淡水湖泊內動蕩環(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、砂質泥巖、泥質粉砂巖為主，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，多鈣質膠結，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。