濟南市市區標準地層劃分研究

仝霄金，程愛華，樊祜傳（濟南市勘察測繪研究院，山東濟南 250013）

濟南市市區標準地層劃分研究

仝霄金?，程愛華，樊祜傳
（濟南市勘察測繪研究院，山東濟南 250013）

通過多種研究方法及手段，并與區域地層進行對比，按“時代-成因-巖性”劃分了層級地層單位，并訂制了唯一地層序號，確定了濟南市市區標準地層層序的劃分。濟南市市區標準地層的建立將孤立、分散的工程勘察資料，通過空間地理定位建立空間聯系，使得分散的資料在空間上形成一個有機整體［1］。該研究成果在滿足工程勘察數據庫建設需要的同時，豐富了地區性基礎地質研究，也為行業標準化及信息化建設奠定了基礎［2］。

標準地層；層序；數據庫；標準化

1 引 言

為了提升濟南市勘察數據在城市建設中的作用，濟南市勘察測繪研究院啟動了“濟南工程地質數據庫建設”項目。為了使地質數據具有統一的標準，進而實現數據標準化、系統化的管理和利用，通過參考國家、行業有關規范，結合濟南市地層特點，建立了《濟南市標準地層標準性文件》，對濟南市市區地層進行了統一劃分。

2 濟南市地形地貌概述

圖1　濟南市地貌圖

濟南市處于魯中山地與魯北平原的過渡地帶，市境以南的玉皇頂（1 532 m），是魯中山地、也是山東的最高峰。境內山地呈扇形環繞在泰岱的西北部，南高北低。最南部的長城嶺，構成了本市與泰安市、萊蕪市的分界線，同時也構成了汶河水系與小清河、玉符河的分水嶺，最高點（摩天嶺）為988.8 m。市區西北部為黃河，黃河與山前沖洪積平原之間有小清河，兩河均為不對稱水系，右岸多支流，左岸無支流或支流少而短。山前洪積、沖積地貌比較發育。

? 收稿日期:2015—11—16

作者簡介:仝霄金（1980—），男，工程師，主要從事巖土工程勘察工作。

濟南現在的地貌形態，是長期經受內外營力作用演變的結果，特別是在白堊紀燕山運動，基性至中性巖漿巖大量侵入，在市區、歷城、章丘最為活躍，形成了濟南巖體、沙溝巖體、唐冶巖體、西杜莊巖體、魚山巖體、張家莊巖體、流海巖體、荊山莊巖體、茶葉山巖體、大有巖體、駝溝巖體等；同時火山強烈噴發，在歷城十里鋪到章丘的魏化林、章丘東北部到鄒平，火山巖覆蓋于二疊系及侏羅系地層之上。伴隨著巖漿巖的侵入與火山巖的噴發，產生了大面積的升降、較大的斷裂與局部的穹狀隆起，南部以大幅度的上升為主。喜馬拉雅運動在本區對燕山運動有繼承性，進一步破壞并改造了原有形態，基本形成今日之地貌。在喜山期，約在上新世或更早，有一個地殼相對穩定時期，高處經受剝蝕，低處接受沉積，形成了一個夷平面，即魯中期地面。后來地殼活動加強，繼續產生斷裂與大面積的上升運動，斷裂使魯中期地面進一步變形，而上升幅度不均勻，上升量約 500 m～1 000 m。泰山上升幅度最大，北部、西北部小，使地面向北、北西傾斜，形成泰山穹隆。該地面在市內應以長城嶺為代表。在齊河—廣饒深大斷裂以北繼續下降，本市北部接受了第三系沉積。到第三紀末期或第四紀初期，升降漸緩，直至最后穩定，使地面強烈剝蝕堆積，又形成一個夷平面，即臨城期地面。此地面與后來的兩級階地兩者很難區分，多數留有殘丘。更新世中、晚期以來的外力作用，不僅使其表面廣泛發育殘積層，沖洪積物很發育，厚度可達近百米。到全新世地殼又有過小幅度的動蕩，在巴漏河、玉符河、東沙河等地，形成了兩級階地。轄內地貌可分為侵蝕低山、剝蝕丘陵、堆積平原三個區。

3 標準地層層序劃分的準則和依據

3.1 準則

標準地層層序劃分借鑒地層對比的研究方法，從區域地貌單元劃分入手，采用綜合研究的方法確定。標準地層層序的順序宜遵照反映地層形成的新老次序的原則，一般情況下，形成時代早的巖土層層序在下，層序序號大，形成時代晚的巖土層層序在上，層序序號小。主層定名可采用“時代-成因-巖性”為主要內容的表達方式。同一主層內如果存在巖性或工程特性差異時，應進行亞層的進一步劃分，亞層定名宜可采用時代-成因-巖性的表達方式。

3.2 依據

（1）土層層序的劃分依據

①土層層序劃分應在利用已有原始工程資料的基礎上，考慮地層形成時代、成因類型、巖性及土層性狀、標志層與包含物等因素。

②按成因分類，土層宜分為殘積、沖積、洪積。

③土層性狀分類按《巖土工程勘察規范》GB50021 -2001（2009年版）執行。

⑤成因層一般遵照自上而下的順序關系，在每一成因層中劃分的巖性標準層亦具備上下的順序關系。

⑥土層層序劃分宜選擇標志層或標志層所在的層組作為主層。

（2）巖層層序的劃分依據

①巖層層序劃分前應充分了解研究區的主要巖石類型、成因年代、巖相古地理環境、分布規律、風化特點及接觸關系，研究確定巖體性狀的影響或評價因素。

②巖層層序劃分可按基巖的風化程度、成因時代、巖性或巖石類型等特征劃分層序。

③根據成因類型，巖石可分為沉積巖、變質巖、火成巖。

④濟南市的沉積巖主要為石灰巖與泥灰巖，像泥巖、頁巖其他沉積巖及大理巖、砂巖等變質巖鮮有出露，在空間上分布不連續，無規律可尋，在標準地層劃分時統一與石灰巖劃為一層。

⑤濟南市的火成巖主要為輝（閃）長巖，輝（閃）長巖按風化程度又分為全風化、強風化、中風化、微風化、未風化。

4 標準地層層序劃分

4.1 主要特征

（1）第四系地層分布特點

濟南市地貌單元南部屬于山前沖洪積平原，北部為黃河、小清河沖積平原，地形起伏大，南高北低，高差100 m左右，上部地層為第四系陸相沉積的松散沉積物，可分為人工填土和天然沉積土。人工填土是經人類活動堆積而成的土，一般具有成分復雜、均勻性差、強度低、壓縮性高等特點。按其物質來源、堆填方式、組成情況可分為雜填土、素填土和沖填土。天然沉積土可分為老沉積土（第四系晚更新世及其以前沉積形成的土）和新沉積土（第四系全新世中近期沉積的土）。

濟南市區第四系厚度變化較大，反映了物質運移的總趨勢是由高到低搬運、堆積的特點。地勢越低、越平緩開闊，厚度越大，反之越薄。濟南市區第四系厚度一般小于 30 m，興濟河以西，小清河以北地區厚度多數大于30 m。在市區中心地帶，經十路-明路北路-大緯二路-山大路所圍成的區域內，其厚度一般小于 20 m；趵突泉與黑虎泉附近厚度 8 m～10 m；臘山一帶 0 m～40 m；黨家莊一帶 10 m～50 m；燕山一帶 5 m～30 m，王舍人一帶40 m～70 m，賢文一帶 20 m～30 m。

濟南市西部城區主要為大沙河沖洪積平原，第四系松散層厚度自西南向東北逐漸變厚。長清大學城一帶第四系厚度 10 m～20 m；文昌片區一帶 60 m～70 m，最多可達百余米；平安片區厚度一般為 50 m ～60 m。

濟南市東部城區主要為山間盆地和巨野河河谷沖洪積平原，松散層厚度由東南向西北逐漸增厚。郭店一帶第四系厚度40 m～50 m；孫村一帶20 m ～30 m；彩石一帶 20 m～30 m。

（2）基巖分布特點

①輝（閃）長巖分布

輝（閃）長巖主要分布在經十路-二環東路-解放東路-奧體西路-工業南路-工業北路沿線以北區域。侵入體厚度分布總體規律由南向北漸次變厚，在市區中心地帶受千佛山和文化橋斷裂切割影響，各塊輝長巖的厚度存在較大差異。

圖2　濟南市區輝（閃）長巖分布范圍圖

千佛山斷裂和文化橋斷裂之間地段，由于受兩條斷裂切割控制，致使該地區奧陶系地層相對太高，因此侵入巖厚度較薄，多小于 50 m，且風化嚴重，千佛山與文化橋斷裂兩側區域侵入輝長巖厚度多在 50 m ～200 m，單層或多層出現。

②灰巖分布

灰巖普遍分布于濟南地區，市區總體揭示深度自南向北逐漸加深，千佛山斷裂與文化橋斷裂之間地區，灰巖地層相對抬高，因此其埋深較淺，文化西路灰巖頂板埋深 9 m～25 m，濼源大街一帶灰巖頂板埋深 8 m ～50 m，泉城路一帶埋深 30 m～80 m，解放路一帶150 m左右，到二環北路附近已超過 500 m。

在趵突泉、黑虎泉、普利門周邊地帶分布有多個奧陶系灰巖天窗。趵突泉與黑虎泉天窗面積分別約9.5萬m2、7.2萬m2。

西部城區灰巖頂板埋深，大學城一帶為 10 m ～20 m；文昌片區一帶為 60 m～70 m，最多可達百余米；平安片區為 50 m～60 m。東部城區灰巖頂板埋深 20 m～50 m。

4.2 標準地層描述

根據濟南市構造、地質情況，分析濟南市區地層大體分為山前沖洪積平原和黃河、小清河沖積平原兩大地貌單元的典型地段地層層序，通過廣泛搜集資料，進行區域對比，按沉積學理論，第四系土層層序的劃分主要考慮了其形成時代、成因類型、工程形狀、包含物等因素，巖層層序的劃分主要考慮了其成因時代、巖性、風化程度、完整程度等因素，將地層由新到老排序，將濟南市地層自上而下劃分為8個層組，17個大層。

圖3　巖土層序列劃分綜合柱狀圖

第四系全新統:包括9個主層，其中第①層分布普遍；第②層主要分布在古河道和河漫灘區；第③層～第⑥層主要分布在小清河-清源路-南吳家堡-二環西路-張莊路-濟齊路-無影山中路-濟濼路-東西丹鳳街-義和北街-明湖西路-順河街-少年路-大明湖路-黑虎泉北路-明湖東路-歷山路-膠濟鐵路-二環東路-工業北路-王舍人鎮沿線以北；第⑦層主要分布在上述沿線以南地段；第⑧層、第⑨層普遍分布。

素填土主要由碎石土、砂土、粉土和黏性土等組成，土質較均勻。雜填土含較多建筑垃圾、生活垃圾或工業廢料，成分雜亂。

層底深度:0.10 m～28.70 m。

層底深度:1.70 m～8.50 m。

②1粉土（）:褐黃色，稍密，濕，刀切面粗糙，搖震反應迅速，含氧化鐵條紋。

②2粉質黏土（）:褐黃色，軟～可塑，濕，無搖振反應，刀切面稍光滑，含鐵錳氧化物。

層底深度:0.30 m～11.80 m。

③1粉土（）:淺灰色，稍密，很濕，刀切面粗糙，搖震反應迅速，含少量有機質。

層底深度:0.80 m～13.50 m。

④1粉質黏土（）:灰、灰黃色，軟～可塑，濕，無搖振反應，刀切面稍光滑，含少量有機質。

層底深度:1.90 m～13.20 m。

⑤1粉質黏土（）:灰色，軟塑，很濕，無搖振反應，刀切面稍光滑，含少量有機質。

⑤2淤泥質黏土（）:棕灰色，軟～流塑，很濕，刀切面光滑，含有機質。主要分布在小清河以北區域，自南向北逐漸變厚。

第⑤2層淤泥質黏土為特殊性土，通過上述統計數據可以看出，其孔隙比較大、含水量高、壓縮性高、抗剪強度低、標準貫入試驗擊數低。其外該層土還具有高流變性、低透水性等特性。

⑤3粉土（）:灰色，稍密，很濕，刀切面粗糙，搖震反應迅速，含少量有機質。

層底深度:1.20 m～13.80 m。

該層土為標志層，其上部為河流相沖積成因的黏性土及粉土，下部地層為山前沖洪積成因的黏性土和碎石土。

層底深度:2.40 m～19.90 m。

⑦1碎石（）:雜色，稍～中密，碎石含量大于50%，混黃土。

層底深度:2.40 m～16.80 m。

⑧1粉土（）:灰黃色，稍～中密，很濕，刀切面粗糙，搖震反應迅速，含少量有機質。

⑧2粉質黏土（）:褐黃色，可塑，濕，刀切面稍光滑，含鐵錳氧化物。

層底深度:2.40 m～29.60 m。

⑧2-1粉土（）:褐黃色，稍密，濕，刀切面稍光滑，含鐵錳氧化物。

⑧2-2碎石（）:雜色，稍～中密，碎石含量大于50%，混褐黃色粉質黏土。

層底深度:2.40 m～29.60 m。

⑨1黏土（）:姜黃色，可～硬塑，濕，刀切面稍光滑，含鐵錳氧化物。

層底深度:1.80 m～37.30 m。

（2）第四系更新統:包括3個主層，其中第⑩層、第⑩層普遍分布；第層主要分布在山前坡洪積裙基巖面頂部。

該層土為晚更新世與全新世地層的分界線，其上部地層為第四系全新世地層，工程力學性質相對較差，其下部為晚更新世Q3及其以前沉積的老沉積土，工程力學性質相對較高，土層承載力特征值相對較高。

⑩1碎石土（）:雜色，稍 ～中密，碎石含量大于50%，混棕黃色黏性土。

層底深度:0.50 m～57.00 m。

層底深度:0.70 m～85.00 m。

層底深度:0.30 m～71.80 m。

（3）中生界白堊系:根據巖漿巖的風化程度分為4個主層，主要分布在經十路-二環東路-解放東路-奧體西路-工業南路-工業北路沿線以北區域。

層底深度:0.60 m～98.50 m。

層底深度:0.30 m～99.50 m。

（4）下古生界奧陶系:主要包括石灰巖和泥灰巖。

?石灰巖、泥灰巖（O1m）:包括石灰巖、較破碎石灰巖、強風化石灰巖以及石灰巖溶洞充填的碎石、黏土等、泥灰巖以及其各風化帶。

4.3 部分土層重要工程意義

（1）人工填土一般具有高壓縮性、低承載力的特性，未經處理不宜直接作為地基持力層。

（2）根據《建筑抗震設計規范》GB5011-2010及《建筑工程抗震設防分類標準》GB50223-2008有關規定，濟南市抗震設防烈度為6度（第三組），當建設重點設防類與特殊設防類建筑工程時，應按高于本地區抗震設防烈度一度的要求考慮。應考慮第②1、③1、④、⑤3、⑧層粉土的液化問題。

（3）第⑦層黃土為特殊性土，具有濕陷性，其濕陷系數δ為0.015～0.080，一般隨深度的增加而減小，濕陷起始壓力 55 kPa～200 kPa，為非自重濕陷性黃土場地。

由于該層土層浸水具濕陷性，未經處理不宜直接作為地基持力層，其處理方法包括墊層法、強夯法、擠密法和預浸水法，在濟南地區較多采用的是灰土墊層法和強夯法。經過處理后的地基承載力特征值一般可達到 200 kPa。經過地基處理后一般可作為12層以下的小高層建筑的地基持力層。

（4）第⑤2層淤泥質黏土為特殊性土，具高流變性及高觸變性，在剪應力的作用下，易發生剪切變形，特別在基坑工程施工過程中，由于降水等原因，促使局部應力場發生改變，可引發側向潛蝕現象的發生，導致坑壁側移、滑塌或失穩，甚至會影響周邊建筑物及地下管線的安全。因此，施工過程中應引起高度重視，合理制定支護降水方案。

另外該層土強度較低，地基承載力特征值一般取70kPa，壓縮性大、靈敏度高，抵抗荷載作用能力低，易產生擾動。因此，當該層作為多層建筑物地基持力層或下臥層時，在滿足軟弱下臥層驗算的同時，施工過程中還應注意加荷速度，盡量減少地基土的擾動，避免建筑物產生過大變形或不均勻變形。

（5）輝（閃）長巖殘積土～強風化輝（閃）長巖作為特殊性土，承載力取值應主要考慮其顆粒組成及原位測試參數，物理力學指標往往不具代表性。

5 標準地層在信息化管理中的基礎作用

5.1 數據標準化

制定統一的工程勘察數據標準，將各種工程勘察資料嚴格按標準進行整理和歸一化。在統一的地理坐標基準下，將孤立、分散工程勘察資料，通過空間地理定位建立空間聯系，使得分散的資料在空間上形成一個有機整體。并隨著工程建設不斷擴展、錄入新的勘察資料，實現勘察數據庫的動態更新和反饋［1］。

5.2 應用于勘察設計單位

標準地層的建立可實現高效的工程地質資料查詢，利用系統數據庫查閱利用已有資料，避免了不必要的重復勞動，提高了工作效率，為勘察設計單位節省了大量的人力、物力。為勘察設計方案編制、標書制作、勘察設計咨詢提供了便利條件。

5.3 應用于地方規范標準的制定

標準地層的建立，可以將濟南市全部的工程地質與水文地質資料歸一到地質信息數據庫中，且處于不斷地擴充更新中，因此，通過對系統內的相關資料進行計算機匯總統計、分析處理，可對濟南市地層主要特性指標進行科學統計，為濟南地方規范的出臺奠定基礎。

6 結 語

（1）通過劃分濟南市標準地層，把大量的、分散的工程勘察信息數據，經過標準化整理歸一，使得我們對濟南市地層有了更加深刻的認識。制定“濟南市地層層序劃分標準”是解決與建筑地基相關的地層層序劃分的統一標準，將原有的地質資料、水文資料、工程項目資料等進行統一管理，這也是工程地質數據庫建設的基礎。

（2）通過標準地層的劃分，使得濟南市區域內的地層在空間上建立了聯系，對數據采集、數據維護、數據分析評價、查詢檢索提供了便利途徑，對城市規劃建設、指導生產、科學研究、工程咨詢、資料管理具有指導意義［3］。

（3）當然，本次地層劃分還有許多不足之處，例如:第⑥層灰黑色黏土層，在市區西北部存在分布上下兩層，中間夾一層灰色粉土的現象；第?層石灰巖、泥灰巖未劃分出大理巖、砂巖等巖性，并且未劃分出全、強、中風化帶以及溶洞內充填物等。因此，還需要在今后工作中注重資料搜集、數據完善，隨著資料的積累進一步細化，能夠形成一套盡可能詳盡的濟南市地層層序。

［1］劉軍，鞠建榮，劉清華.基于GIS的地鐵工程勘察數據庫管理系統的設計與實現［J］.城市勘測，2012（1）：167～169.

［2］邵萬強，陸曉燕，張敬志.青島市市區第四系層序的劃分［J］.海洋地質動態，2006，22（1）：5～8.

［3］李成軍.哈爾濱市巖土工程信息系統研究與應用［D］.哈爾濱：哈爾濱工業大學，2006：1～45.

［4］GB50021-2001.巖土工程勘察規范［S］.

［5］GB50007-2002.建筑地基基礎設計規范［S］.

［6］DBJ/T14-094-2012.工程勘察巖土層序列劃分方法標準［S］.

Study of Standard Stratum Division in Jinan Urban Area

Tong Xiaojin，Cheng Aihua，Fan Huchuan
（Jinan Geotechnical Investigation and Surveying Research Institute，Jinan 250013，China）

Through several research methods and comparison with regional stratum，the sequence of standard stratum with unique serial number，which is based on the“time-origin-feature”to identify geological unit，is divided in Jinan urban area.It makes isolated investigation data form an organic unity by the relation to spatial orientation.The study results meet the demand of the geotechnical investigation database construction and enrich the regional basic geologic research；meanwhile it lays the ground work for the industry standardization and information construction.

standard stratum；sequence；database；standardization

1672-8262（2016）02-165-07中圖分類號：P628+.4

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