辛 建, 王文明
(1.山东建勘集团有限公司,山东 济南 250031;
2.山东设协勘察设计审查咨询中心,山东 济南 250031)
禹瀚产业用地项目位于济南市章丘区经十路以南,原埠村煤矿矿区,拟建住宅、办公写字楼、别墅、产业研发楼及沿街商业等。
区内属暖温带大陆性季风气候区,四季分明,冬季严寒、干燥,夏季炎热、潮湿;
降水量集中在6—9月份,约占全年降水量的70%;
属山间平原,河流不发育,有南北向巴漏河和大冶河;
历史上地震规模较小,震源浅,震级低,抗震设防烈度为7度,地震加速度值为0.10g,无活动断裂,地壳稳定性好。
2.1 地质特征
区内位于文祖断层和鸡山断层之间的地堑地带,发育埠村向斜和近南北向的断层。埠村向斜主轴向NE20°~25°,延展长10 km,东翼受文祖断层切割形态不完整,西翼形态比较完整;
断层数量多,落差大,以高角度的正断层为主,控制着井田的构造格局。
区内地层自下而上为奥陶系三山子组白云质灰岩,东黄山组角砾岩、角砾状泥质白云质灰岩和泥灰岩,北庵庄组灰岩,土峪组泥灰岩和泥灰角砾岩,五阳山组灰岩、豹皮状灰岩,阁庄组泥灰岩、泥灰角砾岩,八陡组灰岩;
石炭—二叠系本溪组铝土岩、砂岩、砂质页岩、黏土页岩,太原组砂岩、砂质页岩夹煤层,山西组中细粒长石砂岩与砂页岩互层;
二叠系黑山组砂岩、砂质页岩、页岩,万山组砂岩、砂质页岩、页岩,奎山组含砾石英砂岩、页岩,孝妇河组中粗粒砂岩、页岩;
三叠系孙家沟组页岩、中粗粒砂岩;
第四系黄土、砂土、黏土。岩浆活动剧烈,主要为闪长玢岩、闪长岩和辉绿岩,对煤层破坏较严重。
2.2 水文地质特征
区内主要含水层为第四系孔隙含水层、石炭—二叠纪山西组砂岩含水层、太原组薄层灰岩含水层、太原组徐上砂岩裂隙含水层、太原组徐家庄灰岩含水层和奥陶系灰岩裂隙岩溶含水层;
第四系孔隙含水层主要接受大气降水和沟、河水的补给,也是矿井浅部古采空区及煤系各含水层的主要补给水源。主要隔水层为页岩和黏土岩,隔水性良好,但部分受采动裂隙直接影响,起不到隔水作用,对煤的开采有严重的水害威胁。
2.3 工程地质特征
区内土体属山间平原松散堆积型,主要为黄土状粉质黏土、粉质黏土,前者承载力特征值为100~150 kPa,后者承载力特征值为200 kPa以上;
岩体工程地质分为坚硬—半坚硬砂岩和页岩、坚硬厚层状灰岩,工程地质条件较好,岩石抗压强度高。
2.4 煤矿开采现状
拟建项目位于埠村煤矿三号井开采范围内,主要含煤地层为石炭—二叠纪山西组和太原组,主要开采煤层为1、3煤层,9-1、9-2煤层局部开采,其中,1煤层开采范围主要分布在东区,3煤层东区大部分回采结束,剩余资源储量540.4万吨,剩余基础储量19.2万吨,剩余可采储量16.3万吨。
3.1 采空区特征
拟建场地位于济东煤田埠村煤矿。埠村煤矿开采历史悠久,以条带式开采为主,采空区埋深340~600 m,形成时间为2000—2003年和2010年,呈条带状间隔分布,大小为(20~50 m)×(70~110 m),煤柱宽30~50 m,回采率约为60%。场地东侧为1煤层开采区,采空区埋深475~550 m,形成时间2005—2006年。采空区地表变形范围大且比较连续,形成“三带”沉陷盆地,现已趋于稳定。
3.2 物探资料解释
为验证采空区信息,开展了瞬变电磁和大地电磁测深工作。共完成瞬变电磁剖面14条,测点691个(点间距20 m);
大地电磁测深剖面4条,测点114个(点间距20 m)。
(1)瞬变电磁剖面共圈定出低阻异常区段36处;
大地电磁测深剖面识别出低阻异常区7处(表1);
平面上圈定了两个采空区异常带[1];
推断出F1、F2、F3三条断裂。采空区分布范围、深度和断裂与收集资料基本一致。
表1 大地电磁测深剖面异常分布一览表
3.3 钻探验证
本次共实施钻孔7个,初步查明采空区的竖向特征(表2)。以F2断层为界,西侧采空区埋深相对较浅,340~380 m,平均约365 m;
东侧采空区埋深相对较深,400~600m;
未见掉钻现象;
垮落裂隙带高度为26.10~39.40m,平均33.72m;
采空区现已充水。采空区深度及分布范围与收集资料基本一致。
表2 典型钻探异常一览表
4.1 稳定性评价
场地上覆岩层单轴抗压强度为51.9~58.6 MPa,属较硬覆岩;
周围村庄建筑物未发现斑裂现象,道路和立交桥未发现裂缝;
无地裂缝、台阶、塌陷坑;
采矿活动在2003年基本完成,局部2010年开采,终采时间8~15年;
煤柱安全稳定系数为1.43~2.00;
场地位于煤矿主要开采范围内,且位于采空区盆地中间。
根据终采时间、地表移动特征及煤柱安全稳定系数等综合判断,场地稳定性为基本稳定。
4.2 适宜性评价
区内1煤、3煤采空区采深h≥300 m;
地表变形趋于相对稳定;
采空区已充水,地下水对残留煤柱具软化和破坏作用,存在活化的可能;
采空区部位存在漏水现象,未见掉钻现象,钻探进尺稍快,基本密实;
故采空区对拟建工程的影响程度中等[2]。地表大部分地区最大剩余下沉值为83.8~100.0 mm,局部最大剩余下沉值为100.0~189.2 mm;
剩余倾斜值为0.36~0.83 mm/m,剩余水平变形值为0.17~0.40 mm/m,剩余曲率值为(0.002~0.006)×10-3/m,故大部分采空区对工程建设影响程度小,局部对工程建设影响程度中等[3]。此外,附加应力影响深度判别也显示拟建34层建筑工程对采空区稳定性影响小。
采空区场地为基本稳定场地,对拟建工程影响中等,为适宜和基本适宜建筑场地。
(1)埠村煤矿采空区埋深340~600 m,地表变形范围大且比较连续,趋于稳定。瞬变电磁剖面圈定出低阻异常区段36处,大地电磁测深剖面圈定出低阻异常区7处,平面上圈定了2个采空区异常带;
推断出F1、F2、F3三条断裂。初步查明了采空区的竖向特征,埋深东深西浅,且已充水,与现状基本一致。
(2)拟建工程地质调查和工程试验表明:场地稳定性较好;
采空区对拟建工程影响中等,工程建设对采空区稳定性影响较小,为基本适宜和适宜建筑场地,比较适合禹瀚产业高层和多层建筑用地要求。