广东岩土地层特点与地层归一性划分方法

1广东岩土地层性质与特征1.1岩石地层多样，不同地层的工程特征显著广东或广州的岩石地层中，自震旦纪以来，各时代的地层均有分布，以碎屑岩为主的红层分布面积7259km2，碳酸盐岩出露分布面积7221km2，两者分布面积相当。各期次喷出岩、侵入岩大量产出，尤以花岗岩为主的侵入岩占全省面积的1/3。同时由花岗岩经后期发生变质作用形成的混合岩，以及沉积岩经后期变质作用形成的片麻岩也广泛存在。岩石工程特征的差异与地层时代关系不是很明显，而与岩石种类密切相关。一般说来，在50m深度内，花岗岩、灰岩、混合岩多属硬质岩；碎屑岩、红层多属软质岩，而胶结物为钙铁硅质的碎屑岩也可属硬质岩。1.2灰岩分布广，岩溶土洞发育灰岩在广东分布面积7221km2，广泛分布于粤北曲江—仁化盆地、英德盆地、连阳盆地和广花盆地等。随着建设规模的增大，灰岩区的工程量大为增加，采用回避的规划理念比较被动，实际也也已到达无法规避的地步了，因此保证灰岩区的工程安全是工程技术人员的职责和使命。灰岩是水溶性岩石，工程地质和水文工程地质勘查相当重要。隐伏灰岩多为中、微风化硬质岩。泥炭质灰岩和灰岩层中的碎屑岩夹层，可有一定厚度的残积土～强风化岩。广东岩土地层特点与地层归一性划分方法收稿日期：2009-01-11作者简介：林本海，博士，广州大学土木工程学院教授。长期从事地基基础和岩土工程的勘察、设计、施工、咨询、研究和教学工作。2004年入选“新世纪百千万人才工程国家级人选”，2007年被评为广州市优秀专家，2008年为享受政府特殊津贴专家。先后获省部级科技进步奖3项，省部级优秀勘察设计奖11项。出版学术专著2部，发表学术 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 70多篇。广州大学地下工程与地质灾害研究中心主任，广州大学建筑设计研究院总工程师。林本海（广州大学土木工程学院，广州510006；广州大学地下工程与地质灾害研究中心,广州510006）摘要：本文主要对广东的岩土地层及其特点从工程技术的角度进行了总结分析；还重点对广州地区岩土地层归一性划分方法———“九分 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ”进行了介绍，强调工程勘察服务于工程应用，强调勘察资料的可比和应用的方便性及可行性，同时也对存在的不足进行了说明。关键词：岩土地层；岩溶土洞；残积土；软土；勘察；九分方法中图分类号：TU413文献标识码：A文章编号：1674-2133（2009）01-01-11ThecharacteristicofgeotechnicalstratigraphyinGuangdongandnormalizationmethodforstratigraphicdivisionLinBen-hai（SchoolofCivilEngineering,GuangzhouUniversity,Guangzhou510006，China;ResearchCenterofUndergroundEngineeringandGeologicalHazard,GuangzhouUniversity,Guangzhou510006，China）Abstract:ThisarticleisanaggregateanalysisofgeotechnicalstratigraphyanditscharacteristicsinGuangdong,fromtheperspectiveofgeotechnicalengineeringtechnology,andanormalizationmethodforstratigraphicdivisioninGuangzhouinwhicharea-NineLayersMethodisintroduced.Itisstressedthatengineeringinvestigationshouldserviceengineeringapplications.Therefore,thesurveydatashouldhavecomparability,comparabilityandconveniencewhentheyareused.Meanwhile,TheinadequaciesintheNineLayersMethodwerealsopointedoutinthisarticle.Keywords:geotechnicalstratigraphic；karstcaveandsoilcave；residualsoil；softsoil；engineeringgeologicalinvestigation；NineLayersMethod建筑监督检测与造价SupervisionTestandCostofConstruction第2卷第1期2009年1月1灰岩区的主要工程地质问题是土洞和溶洞的发育。一般就成因而言，溶洞的形成主要与三方面有关，即①岩性，对于质纯的钙质灰岩比较容易被溶解形成溶洞，对于白云质灰岩或变质灰岩（白云岩或大理岩）则以镁质含量较高，一般不太容易溶解而发育溶洞；②构造作用，天然完整的灰岩体即使有地下水作用也只有表面溶蚀，但由于构造作用使灰岩体破碎或产生裂隙尤其是联通的裂隙，这是地下水流动的通道；③流动的地下水。但对于溶洞的形成年代往往需要用地质年代衡量，溶蚀速率较为缓慢。由于灰岩面的起伏变化大，溶洞、溶沟、溶槽和溶蚀裂隙的存在和联通，往往导致在其上覆的土层中发育土洞，这对工程的安全影响大。土洞的形成也有一些规律可循：首先土洞往往发育于下覆有溶洞、溶沟、溶槽和溶蚀裂隙的上方或附近侧边，下覆的洞槽实际上是土体颗粒的储藏库；当灰岩面上的地层为砂土或粉土时较易形成土洞，因土体颗粒间的凝聚力小，如果在灰岩面上有一层粘性土隔水层，这样在粘性土层上有砂层分布，发育成土洞的可能性要小的多；有流动的地下水并水位变化起伏大，是土洞发育的重要诱因。建筑区的土洞一般见洞率5%～15%，当洞体较浅又不很大时常采用充填治理；当溶洞见洞率较高且埋深较浅时是工程建设的最大难题，往往不得不采用桩基础。当灰岩面上的覆盖土层有一定厚度时，应注意进行利用和处理，这是体现岩土工程技术的重要方面。如何通过多种勘察手段尽量将场地的地层和溶土洞查明是一个方面，如何选择合适的地基基础形式是技术水平的体现，覆盖型岩溶区建高层建筑并非一定要采用深桩基础。岩溶水较丰富。当城镇区抽水开采岩溶水，工程建设对地下水流动方向的改变及引起水位的变化，均将引起地面下沉甚至塌陷，造成程度不同的地质灾害。1.3风化壳和残积土层发育由于广东气候炎热，雨量充沛，岩石的物理化学风化作用强烈，残积土、全风化岩和强风化岩普遍存在，厚度多达10～50m，在断裂破碎带附近，风化深槽达100m。花岗岩类的风化剖面发育较完全，但由于花岗岩的结构特点及构造作用产生的节理裂隙，花岗岩类的风化层中常出现孤石，尤其以碱性花岗岩风化残积土中的的居多。质纯灰岩常只见中微风化岩，同时由于长期地下水的作用，在岩面常有一层软塑甚至流塑状的炭质淤泥层。当泥质、炭质灰岩或灰岩中有碎屑岩夹层时，残积土和全、强风化岩也常达一定厚度。红层岩石成岩作用不完全，由于胶结物不同，岩石性质成份、岩石的强度变化较大；又因构造裂隙的差异，地下水作用的强弱，在红层的风化分带中常具有软硬相间的特点。地表下50m深度内的中、微风化岩，岩体一般不完整。受断裂挤压影响的岩体常呈破碎状，岩土工程勘察中，如采用金刚石钻头，岩芯能较好地反映地下岩体的实际完整程度，取芯率或RQD值较高，但现行钻探，多采用合金钻头，岩芯机械破碎常较明显。一些有规模的、重要场地勘察，岩石取样不足，常满足于不少于6件组的最低要求，且常在中、下部取样，获得较硬、较好的岩芯样，其实缺乏代表性。勘查成果比较真实地反映岩石的风化程度、强度和岩体的完整性，对确定其承载力关系很大。规范中对一般土层—强风化岩作为地基的承载力时，需要考虑深宽修正，不同入土深度的桩基其承载力取值也有差异，但对岩石，一般规定不考虑深度修正。另外在地基中岩体，受上覆岩土层压力和围岩压力的作用，根据大量的实测资料和室内三轴试验结果的统计分析及理论计算，地面15m以下岩体所能承受的压力，一般为试验室无侧限天然单轴抗压强度fr的1.5～2.0倍。对于广东或广州，目前的主要工程建设仍以在低丘台地区和平原区为主，在沉积土之下，残积土和全、强风化岩分布普遍厚度较大。广东省《建筑地基基础设计规范》(DBJ15-3-2003)根据前人数十年的工程实践，总结了提高其承载力、明确变形模量E0的确定方法，为更有效地采用天然地基、大量采用预应力混凝土管桩基础和复合地基提供技术上的法规依据。广东是国内使用管桩最多的省份，一般以强风化岩作为桩基持力层。对于高层或超高层建筑、大型桥梁建设中，当中、微风化岩石埋藏很深时，以全、强风化岩作为灌注桩持力层，已有很多成功的实例。在一般的正常固结的硬塑状沉积土层或残积土层上采用高强复合地基建高层，也已被不少人接受，尤其对于有一定厚度覆盖层的岩溶土洞场地采用刚性桩复合地基建高层已有不少成功实例。进一步总结经验，有条件地推广应用，具有重大的工程经济意义。建筑监督检测与造价第2卷第1期21.4海积平原、三角洲平原和冲积平原软土广泛分布由于海积平原、三角洲平原和冲积平原内地势较为平坦，海拔较低，频临海洋，在第四纪地质历史中经历多次海侵作用从而形成和发育了大面积的淤泥软土，给工程建设带来了很不利的影响。长期以来，工程事故仍频频发生，这说明工程技术人员对软土的工程性质掌握的还不够深入，在采取的处理方法上还不很恰当。因此，应重视实践与研究相结合，在失败中总结经验，在成功中获得经验，减少工程事故。广东地区的淤泥软土与全国其他地区如上海、天津等地相比，具有自己独特的性质，主要表现为①高含水量；②富有机质；③大压缩性；④低承载力；⑤厚度大且变化无常；⑥固结速度相对较快或很慢。从分布范围看，珠江三角洲的软土在整个洲内除台地以外均有分布，以第四系覆盖层的形式不整合于第三系红层、震旦系变质岩或燕山期花岗岩上；而第四系软土又可细分为六组，自下而上为石排组（Q2-13）、西南组（Q2-23）、三角组（Q33、Q14）、横拦组（Q2-14）、万顷沙组（Q2-24）和灯笼沙组（Q34），其中西南组、横拦组和灯笼沙组主要为含贝壳淤泥和淤泥质土，夹在以粉砂、砾砂或不纯粘土为主的石排组、三角组和万顷沙组地层之间，从而反映了珠江三角洲发育、演变经历了三次海侵、三次海退的过程。厚度总的来看较大，第四系地层平均厚度25.1m；但各地变化也大，与古地貌特征有关，总的趋势为南厚北薄、越靠近珠江或珠江口处越厚。如珠海淤泥最厚的超过30m，而珠江以北地区的则普遍为1～3m左右；广州虽在洲内偏北，但荔湾区由于古地貌为海湾，所以其淤泥厚度也有20m。珠江三角洲淤泥软土的物理性质表现为以下特点：①高含水量，普遍>60%，甚至为过饱和状态，表层软土的含水量和孔隙比均比下部的更高；②孔隙比大，一般在1.5~3.0左右，<1.5的较少，说明压缩性大；③液性指数大，一般在1.5~2.8，<1.5的较少，说明大都为流塑淤泥，淤泥质土较少；④灵敏度高，一般在3~4，甚至>6，说明容易受扰动和触变；⑤有机质含量高，根据不完全分析，大都含量>2%，甚至>10%；⑥粉细砂颗粒含量高，砂粒（>0.075mm）占6~9%，粉粒（0.075~0.005mm）占45~65%，粘粒(<0.005mm)占31~48%；这与珠江三角洲的区域性气候有关，不仅年降水量大（>2000mm），而且受台风影响尤其明显，台风过后常伴大的暴雨，引起山台地上的风化残积土发生山洪，造成大量水土流失，使得粗颗粒成分混杂于软土中。靠近三角洲边缘地区的软土含砂量增加，同时含水量和孔隙比也较低，一般属于淤泥质土。软土工程性质的好坏，直接与其物理性质相关，尤其是与含水量、孔隙比和液性指数最为密切。当土的含水量高时，孔隙比大，自然压缩性也高；液性指数大，则土的稳定性差，抗剪强度指标（C、Φ）就低。软土的结构特征对其变形特性有着决定性影响，土的结构类型不同，变形特性也异。从土的结构形成过程来看，土粒在不断堆砌过程中其上覆压力不断增加，因而土粒之间的连接由松散向接触和密实转化，伴随着粒间一系列的物理化学作用而产生胶结，形成相应的结构强度，这就是自然固结作用。珠江三角洲淤泥软土的天然结构强度是较差的，土颗粒之间为粘土和有机质的絮凝状连接，因此当在工程建设时施加的荷载大于天然结构强度时，原来的结构被破坏，颗粒重新排列，变形量就明显增加。从试验和工程实践经验来看，珠江三角洲软土的变形量普遍较大，正是其结构强度低的一种反映。在一些地区浅层软土在自重压力作用下的压缩变形尚未稳定，属于欠固结土，而在一些地势较高部位的软土则略显超固结特性；在压力100kPa时的主固结沉降量约占总沉降量的75～90%，次固结沉降量约占25～10%。珠江三角洲软土的另一特征表现为具有较快的固结速度。这可用深汕高速公路中的某固结试验加以佐明。该高速公路某路段有18～20m的深厚淤泥地基，含水量73%，孔隙比1.96，塑性指数大于21.7，固结系数10-4cm2/s，十字板剪切强度只有8.6kPa，设计预估沉降大于150cm，预压期720d，设计路堤高4m，要求填土超载至6m。试验采用14m长的袋装砂井和优质塑料板，间距1.3m，填筑期300d，经120d预压，平均固结度达到80%，最大沉降量超过188cm。这一典型实例充分反映出广东沿海地区的软土虽然含水量高和强度低，但固结速度较快，这一特性为选择合理的加固方法提供了依据。那么固结速度快的原因何在？前已分析，软土的颗粒组成中粉砂粒以上的粒径含量与粘粒含量几乎是各占一半，这些砂颗粒常表现为薄砂层或透镜林本海：广东岩土地层特点与地层归一性划分方法2009No.13体，因而并不是纯的厚淤泥层，在压力作用下，除了砂层具较强透水性外，也缩短了淤泥层孔隙水的排水渗径，从而大大地提高了排水速度，缩短了固结时间。未经处理的厚层填土和淤泥，在堆载较大时，对桩产生负摩阻力，其下拉荷载不可忽视。1.5沿海滩涂、低洼地带填土建设区多广东省海岸带建设区多、工程量大，局部低洼的建筑场地屡见不鲜，岩土工程经常处理填土场地。对素填土，如填土时分层碾压、夯实，经检测，常可作为荷载不大的建筑物地基持力层。但许多填土场地并不这样做，一次总体回填压实后就试图建设，事实上厚层填土后的碾压对中下部起不到压实加固作用。未经分层压实处理的厚层填土承载力低，压缩性高，均匀性差，难作基础持力层。更有甚者，填土时不考虑后续工程，大量堆填大块石，造成处理困难。沙角电厂在某厚层淤泥滩涂填土时填入大量大块石，勘察时钻孔遇厚层活动硬块填石很难钻进，一个钻孔要钻8～20d。蛇口某海滩工地，在钻孔灌注桩造孔时，遇到一块1m×2m的大块石已下沉到淤泥层4～5m深处，后下入长6m直径φ2.6m钢套管才将其取出。1.6存在活动断裂广东省活动断裂较多，其中有不少属于可能发生5级以上地震的断裂。根据历史地震震级，地壳活动速率，全新世活动强度和有感地震记录以及地下热水出露分布，对全新世活动断裂分级：南澳岛为强烈，揭阳、河源、阳江和信宜为中等，其余为微弱。抗震设防烈度：汕头一带VII～VIII度，珠江三角洲大部、沿海地带和雷州半岛东半部VII度，其余为VI度或＜VI度。VII度以上的浅层砂土液化等级常属轻微～中等，有的可达严重级。1.7地下水丰富、活动强烈广东的地下水丰富，活动强烈。主要地下水以松散土层孔隙水和岩类裂隙水为主，碳酸盐岩裂隙岩溶水也较为丰富，另外构造断层裂隙水也常常给工程建设带来不利影响。内陆地下水对混凝土多不具腐蚀性，局部有弱腐蚀性。在咸水区，一些厂矿附近地下水受污染，对建筑材料有中等以上腐蚀性，需采用防护措施。在沿海区域和主要大江两岸的地下水位一般较高，而且其水位除受季节性雨水影响变化外，还与潮汐作用有关，动态的地下水对工程的不利影响应予重视。岩土工程在很大程度上都与水有关，一个岩土工程师如果不重视水的作用必将受到惩罚。1.8降雨量大而集中，边坡失稳问题突出在低丘台地、平原地貌区，风化壳普遍发育条件下，降雨量大而集中，使边坡失稳成为突出问题。在这些地区，雨季常发生滑坡、崩塌。地面开挖工程面积大、植被被毁的较陡坡地区还容易产生泥石流。一些工业与民用建筑建筑场地开山而成，许多公路、铁路穿山而过，高边坡甚多，若防护措施不到位，暴雨时边坡失稳跨塌时有发生。2岩土地层划分的归一性方法应予推广2.1建立归一的岩土地层划分方案具有重大的工程意义由于以往的工程行为多是单体、单栋，规模不大，工程地质勘察工作的范围较小，且由不同的勘察单位进行，所以在其勘察成果中无论是对盖层第四系地层还是基底岩层的分层方法、命名和划分 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 均不相同，极不一致；实际为同一层的岩土地层，在不同单位、不同地区可能被冠以不同的名称及编号，相反亦是；因此较难对勘察成果进行共享和利用，造成大量的重复勘察和严重浪费，尤其是还不能从这些勘察资料形成对区域工程地质条件的整体认识，更难于利用这些资料进行大区域的工程地质分区工作，工程应用也很不方便。对于大面积场地和跨地区工程建设的多单位多工种的配合造成困难，因此建议归一的岩土地层划分方案具有重大的工程意义。2.2岩土地层的“九分方案”根据广佛地区岩土地层的结构特征及工程应用的方便，广州地铁在仔细研究广佛地区地质构造和地层岩性的基础上，结合传统的广州地质地层划分的研究成果，大胆创新，突出工程地质必须为工程建设服务，同时方便应用和对比的前提下，提出了把广佛地区的岩土地层划分为大9层，在各层中按需要再分亚层的方案，简称为“九分方案”。“九分方案”中的第四系地层根据沉积环境和土层性质的不同划分为五层；而第六层~第九层是把各类的基底岩层简分为全风化岩（带）、强风化岩（带）、中风化岩（带）及微风化岩（带），详见表1。现建筑监督检测与造价第2卷第1期4将“九分方案”简述如下：（1）填土及耕土层（Q4ml）在广佛地区多为素填土和杂填土。素填土的组成物主要为人工堆积的砂土、碎石土和粘土。杂填土则在其中混杂瓦片、砖块和混凝土碎块等建筑垃圾，含粘性土。在城郊未开发区为耕植土层。耕植土层以粘粒为主，含少量粉粒；呈灰～深灰色；可塑状，个别情况呈软塑状；稍湿～潮湿；含植物根系。填土层在图、表上的代号均为第一层、代号“<1>”。（2）淤泥层（Q4mc）在图、表上为第二层、代号为“<2>”。常分为四个亚层，即：淤泥或淤泥质土层、淤泥质粉细砂层、淤泥质中粗砂层（或含蠔壳片）、海陆交互相粉质粘土、粉土和淤泥互层。①海陆交互相淤泥、淤泥质土层（Q4mc）主要为淤泥、淤泥质土，由含有机质粘粒组成；灰～深灰色；呈流塑状态，饱和，具有粘性；含贝壳碎片。在图、表上的代号为“<2-1>”。②海陆交互相淤泥质砂层（Q4mc）以粉砂、细砂为主，局部为中砂、粗砂；深灰色；呈松散状，饱和；含淤泥、及少量有机质和少量灰白色贝壳碎片。在图、表上的代号为“<2-2>”；淤泥质中粗砂（或含蠔壳片）为“<2-3>”。③海陆交互相粉质粘土、粉土和淤泥互层：呈灰色和灰黑色等，厚度较小，一般呈透镜体状分布，粉质粘土或粉土夹在淤泥、淤泥质土层或淤泥质砂层中，呈软塑状为主，层号为“<2-4>”。（3）砂层（Q3+4）在图、表上为第三层、代号为“<3>”。常分为三个亚层，即冲积一洪积粉细砂层、冲积一洪积中粗砂层、含卵石粗砾砂层。①洪积一冲积粉细砂层（Q3al+pl）由洪积一冲积而形成。以细砂、中砂为主，部分为粗、砾砂，灰白色～浅黄色，饱和，松散～密实，含粘粒。在花都区和佛山分布较广范，在丘间谷地、丘前平原也很发育；在图、表上的代号为“<3-1>”。②海相冲积中粗砂层（Q3+4mc）海相冲积而形成，以粗砂、中砂为主，灰白色～浅灰色，饱和，稍密状～密实，一般分布在海陆交互淤泥质砂层之下。在图、表上中粗砂层代号为“<3-2>”；卵石砾砂层的代号为“<3-3>”。（4）冲积一洪积一坡积土层（Q3al+pl）冲积一洪积一坡积土而成，其岩土特征与下伏基岩的岩性有较密切的关系。在图、表上为第四层、代号为“<4>”。广州地区岩土层主要分布在白垩系上统（K2）砂岩分布区，以及二叠系下统（P1）和石炭系（C）石灰岩分布区，不同岩性发育的冲积一洪积一坡积土层有较明显的工程差异，故分别阐述。①砂岩分布区在地铁三元里站以南红色砂岩分布区，冲积一洪积土层分布范围不广，厚度不大，大部分呈透镜体状产出；主要由冲积、洪积作用而形成的粘性土（包括粉质粘土、粘土）和粉土组成，以粘粒、粉粒为主；颜色较杂，有浅灰一深灰色，黄色，浅红色，砖红色；湿一稍湿；粘性土呈可塑一软塑状，部分硬塑，具有粘性，失水干硬；粉土为中密一密实状。冲积一洪积土层在图、表上的层号为“<4-1>”。部分地段（如地铁中大站）有河湖相淤泥质土分布，尽管分布范围较小，往往呈透镜体夹在冲积一洪积土层中，但工程特征独特，划分为一个独立的亚层，在图、表上的层号为“<4-2>”。在部分工点有坡积土层，在图、表上的层号为：“<4-3>”。当坡积土层难以识别且工程特征与<4-1>层无明显区别时，可考虑并入<4-1>层。②石灰岩分布区较之砂岩分布区，在地铁三元里站以北石灰岩分布区（广花盆地南部边缘）冲积一洪积土层发育，分布范围广泛，厚度较大，主要由粉质粘土组成，局部夹粘土、粉土，褐红色、灰白色、灰黄色，组成物主要为粘粒、粉粒，含粉细砂。土的物理力学性质亦有别于三元里站以南砂岩分布区的冲积一洪积土层。三元里站以北石灰岩分布区的冲积一洪积土层较明显地分为2个亚层，即：上层为<4C-1>层，一般呈可塑状的粉质粘土、粘土以及呈稍密状的粉土。下层为<4C-2>层，一般呈硬塑状态的粉质粘土、粘土以及呈中密状一密实状的粉土。（5）残积土层（Qel）以粉质粘土、粉土组成；含砾粒和砂粒。残积土层分布广泛。在图、表上为第五层、代号为“<5>”。残积层受母岩影响产生的成分差异和因风化程林本海：广东岩土地层特点与地层归一性划分方法2009No.15度不同而在垂直方向的差异，对工程的影响尤为明显。故主要从岩性的平面和垂直分布工程特征方面阐述残积层亚层的划分。①砂岩分布区在三元里站以南红色砂岩分布区（即白垩系地层分布范围），残积层主要由粉质粘土、粉土组成；粉质粘土以粘粒为主，粘性强；粉土以粉粒为主；棕红色，湿一稍湿，含砾石、中细砂颗粒。残积土层分布广泛。根据粉质粘土的塑性状态和粉土的密实度，分为2个亚层。即：呈可塑状态的粉质粘土以及呈稍密状的粉土，属于<5-1>层；呈硬塑一坚硬状态的粉质粘土以及呈中密一密实状的粉土，属于<5-2>层。该层偶夹全风化或强风化岩块而且遇水容易软化。②花岗岩分布区在花岗岩分布区，残积土层含石英颗粒较多，主要以砂质粘性土为主，如含较多砾粒则为砾质粘性土。干燥时比较坚硬，标准贯入击数变化较大，但花岗岩残积土遇水容易崩解甚至出现流砂。一般当标贯击数<15击划入可塑状花岗岩残积土<5H-1>而15<N<30则为硬塑或坚硬状花岗岩残积土<5H-2>。③石灰岩分布区在三元里站以北石灰岩分布区（广花盆地），残积土层主要由二叠系石灰岩在物理风化作用下残积而形成的粘性土组成。由于石灰岩风化土与红色砂岩风化残积土的物理力学性质差别较大，为了区别红色砂岩风化残积土，把石灰岩风化坡积、残积土定为<5C>层。（6）岩石全风化带对于各类风化残积土，其母岩的岩石组织结构已基本破坏，岩石已经风化成土状但尚可辨认。岩石全风化带在可挖性方面属于土层。砂岩类岩石全风化带为褐红色；灰岩和泥灰岩面与残积土的接触面由于常期地下水作用而存在厚度不一的软化层。花岗岩全风化带为紫红色、土黄色，夹白色斑点。岩石全风化带在图、表上为第六层、代号为“<6>”。砂岩类岩石全风化带为褐红色，层号为“<6>”。泥灰质灰岩全风化带为灰黑色，层号为“<6C>”；花岗岩全风化带为紫红色、土黄色，夹白色斑点，层号为“<6H>”。全风化带划分的主要依据是实测标贯击数，即30≤N<50。亚层的详细分层见下表。（7）岩石强风化带岩石组织结构已大部分破坏，但尚可清新辨认，矿物成分已显著变化。风化裂隙发育，岩芯破碎，呈土状、半岩半土状、碎块状、饼状或短柱状。锤击声沉，手可折断，可夹全风化的软岩层及中风化硬岩层。砂质岩层的强风化带呈紫红色，钙质、泥质胶结为主；在图、表上为第七层、代号为“<7>”。花岗岩强风化带为红褐色、黄褐色，带白色斑点。在图表上代号为“<7H>”。强风化带的实测标贯击数N≥50击。亚层的详细分层见表1。（8）岩石中风化带岩石中风化带在区内可由白垩系上统（K2）砂岩，图、表上为第八层、代号为“<8>”；燕山期花岗岩，图表上的代号为“<8H>”；石炭系、二叠系的泥质灰岩、灰岩组成，图表上的代号是“<8C>”；及上元古界震旦系（Z）的变质岩组成，在图表上的代号是“<8Z>”。岩石裂隙发育，呈短柱状。RQD指标值一般30%~50%。亚层的详细分层见表1。（9）岩石微风化带岩石微风化带由白垩系上统（K2）砂岩、燕山晚期花岗岩，以及石炭系中上统壶天群（C2＋3ht）石灰岩组成，由于在岩性特征、物理力学性质方面存在较大差异，将微风化带划分为以下4个亚层（其中石灰岩类岩石根据其节理裂隙发育情况及岩石破碎程度划分）：①砂岩类岩石、花岗岩微风化带岩石组织结构基本未变化，矿物较新鲜或新鲜。岩质较坚硬或坚硬且较完整，锤击声响。砂岩类岩石微风化带为褐红色，钙质、泥质胶结，岩石坚硬且较完整，有少量风化裂隙，岩芯一般呈长柱状，含砾石，在图、表上层号为“<9>”。花岗岩微风化带为深灰色或青灰色或肉红色，岩质完整坚硬，有少量风化裂隙及构造裂隙。在图、表上层号为“<9H>”。②节理裂隙发育的石灰岩微风化带主要由石炭系中上统壶天群（C2+3ht）石灰岩组成，灰色、灰白色，岩芯中可见方解石脉呈不规则状穿插，节理裂隙较发育，岩石较破碎，发育有溶洞。分布在三元里以北。在图、表上层号为“<9C-1>”。③相对完整的石灰岩微风化带主要由石炭系中上统壶天群（C2＋3ht）石灰岩建筑监督检测与造价第2卷第1期6组成，灰色、灰白色，岩芯呈长柱状，短柱状，节理裂隙相对不发育，岩质坚硬，发现有溶洞。分布在三元里以北。在图、表上层号为“<9C-2>”。亚层的详细分层见表1。2.3采用“九分方案”的优点及意义上面所述的工程地质岩土分层的“九分方案”是在广州市地铁建设过程中建立起来的，现在广州市地铁1~8号线和广佛线的建设不仅以此方案对岩表1广佛地区岩土地层的归一性划分方案（九分方案）一览表林本海：广东岩土地层特点与地层归一性划分方法2009No.17土进行分层而且由于广州地区的勘察设计单位长期参与地铁建设，因而“九分方案”已经逐步在建筑工程中被普遍采用，无论对勘察、设计和施工均起到较好的指导作用。采用岩土“九分方案”具有以下优点：（1）岩土地层结构的“九分方案”对于像广州佛山地区的地铁建设这样区域性、规模大的工程具有很高的实用性。现在广州市地下工程建设正向着区域性、规模大的方向发展，工程地质勘察工作的范围较大，且由不同的勘察单位进行。如果没有一个相对实用的统一地层划分标准则必然造成无论是对盖层第四系地层还是基底岩层的分层方法、命名、划分标准均不相同和不一致；实际上同一层的岩土层、在不同单位、不同地区可能被冠以不同的名称及编号。因此迫切需要在全区建立一个统一的岩土分层标准、明确各类岩土层的主要特征。岩土地层结构的“九分方案”的建立解决了上述问题，方便了工程地质工作者及各设计施工技术人员对广州佛山地区岩土层的认识。（2）岩土地层结构的“九分方案”为统一技术文件中岩土内容标准起到了示范作用。广州市地下空间工程一般包括线路、结构、区间隧道、路基、桥涵、车辆段及综合基地、供电等专业，这些专业与岩土勘察都有接口关系。各类技术文件需要有一个统一的岩土标准，岩土分层就是其中内容之一。在广州佛山的地铁建设中，各工点、各专业数以千计的技术文件，凡是与岩土特征有关的内容，其岩土层的名称及其符号基本上是统一的。在我国大陆地铁同行业中，广州地铁技术文件中岩土分层的归一性得到了广泛认同，为统一技术文件中岩土内容标准起到了示范作用。（3）岩土地层结构的“九分方案”是统一各勘察阶段、各勘察工点的技术标准之一。对于广州佛山的地铁工程而言，地铁勘察是线路勘察，线路长度可达10~50km，由车站、区间、折返线和车辆段等工点组成；勘察阶段一般分为可行性研究阶段、初步勘察阶段、详细勘察阶段、施工勘察阶段等，每一阶段包括了数个甚至数十个工点的勘察，勘察周期长。地下工程勘察，对岩土分层的要求一般较高。如此规模大、周期长的勘察，本身需要相对统建筑监督检测与造价第2卷第1期8一的技术标准，岩土分层就是重要的技术标准之一。（4）提高了工程的管理水平。广州佛山地下空间工程，特别是地铁工程，工点多、专业多，建设周期长，先后参与前期研究、勘察、设计、咨询、施工和监理的单位众多，如果没有统一的岩土分层系统，比较容易引起技术标准应用的混乱。建立相对统一的岩土分层系统，为工程的各个环节提供了相对统一的标准，有利于减少因岩土问题而产生的错漏和误解，有利于质量、进度和投资的控制，从而提高工程的管理水平。（5）岩土“九分方案”在广佛地区的工程中是可行的。对于广州佛山地下空间的开发，基本不会出现跨越全国性的大地构造单元和地貌单元，从区域地质而言，这为一个城市的地下工程建立相对统一的岩土分层系统是比较有利的；从线路而言，各工点的勘察成果应该能互相衔接；从阶段而言，前一阶段的勘察成果是后一阶段段勘察的基础，后续勘察应充分利用前期勘察的成果。这种连续性的勘察为建立统一的岩土分层积累了资料。总的来说，从一项地下工程的可行性研究开始，及时对全线各工点、各阶段的勘察成果进行对比，逐步建立相对归一的岩土分层系统，贯穿该项工程的各个阶段，是完全可行的。一般说来，经过对可行性研究阶段岩土勘察成果的对比，在初步勘察阶段基本拟定岩土分层，至详细勘察阶段，岩土分层已经定型，所有的技术文件可以采用归一的岩土分层及其层号。因此，岩土“九分方案”是一个比较简捷、实用的岩土划分方案，为跨区的规划、跨区性的建设提供了范例，建议在今后广州地下空间开发中的岩土分层中广泛应用。4、采用岩土“九分方案”时需注意的几个问题上面所述的工程地质岩土“九分方案”的目的是想从区域上统一广州地区的岩土分层，以方便工程地质工作者及各设计和施工技术人员对广州地区岩土层的认识，在第四系地层比较简单的地区，这一方案应是一个比较简捷、实用的岩土划分方案；但作为大区的规划、跨区性的建设，从较严谨的地质与工程地质概念上以及从实际应用中所出现的一些误区则需注意以下问题与不足：（1）把基底各类岩层简化为“四分”的风险性按地基设计规程规范，基底岩层只划分为四个带（全风化、强风化、中风化和微风化），然后按不同的风化带、岩石的完好程度采用不同的计算系数，因此大多数的工程地质工作者也就按上述要求把基底岩层简单地划分为四个（层）风化带；这对于基底岩石类型比较简单的地区，上述的划分是可行的。但对于地质条件比较复杂的地区，简单地把基底岩层划为四个风化带，不仅难以区分基底复杂的各类岩层的工程物理力学性能，而且会对工程的设计与实施带来较大的风险。因此有必要对基底岩层所属类型有所标注，才能更准确地认识基底岩层的工程物理力学性能。为此，在针对以上问题曾经在“九分方案”中对基底岩层根据其成因和岩性进一步作了亚层的划分如花岗岩类为H，石灰岩类为C等，各基底岩层在其“风化带”之后标注出该岩层所属的地质时代的代号，也可反映一些基本特征。因为标注出该岩层所属的地质年代后，对大多数的工程地质工作者已基本明确该地区不同地质时代所形成的岩层所具有的基本特性和工程物理特征。如在广州地区，某一“中风化带”岩层后如加注了C2+3，大多数工程地质工作者已清楚这一中风化带的岩层是属于石碳系壶天群的石灰岩，岩溶十分发育，因而在这一区域内建构筑物都必需注意到对岩溶、土洞的处理。（2）残积土的时代归属从地质成岩理论看，残积土应属基底岩层，而不是第四系的地层。“残积土”、“残积物”和“残积层”是指原岩经风化剥蚀、破碎和淋滤，但仍残留在原地的基岩；它未经其它地质应力的搬运、没有发生再沉积成岩的过程，它尚保（残）留了原母岩的岩石结构。但从风化的时间跨度上分析，其风化过程基本是在第四纪时代进行的，因此属于第四纪风化残积土。在残积土的风化带上往往上下连续没有明确的界线。但由上覆土层压力不同及含水量的不同，又因其具有遇水软化的特点，导致其物理力学性质的差异。按照《岩土工程勘查规范》（GB50021-2001），结合工程经验，现在一般对于残积土的状态划分依据实测标准贯入试验击数进行，即N<15击为可塑状粘性土（粉质粘土）或松散~稍密状粉土为<5-1>层；15≤N<30击为硬塑~坚硬状粘性土（粉质粘土）或中密~密实状粉土，为<5-2>层；当30≤N<50击时为全风化岩<6>，当N≥50时为强风化岩<7>。要注意对“残积土”、“风化壳”与沉积旋回间的关系与区别。“残积土”是地壳构造运动的一种产物，是由于构造运动使地壳上升、遭受风化剥林本海：广东岩土地层特点与地层归一性划分方法2009No.19蚀而形成的“风化壳”的一种表现形式。但风化壳在区内可具有以下两种类型：①暴露型的风化壳如区内的丘陵地带（包括低丘、残丘）及岗地、台地的红壤型风化壳。它的生成是由于该区域自第三纪隆起后至今一直处于风化剥蚀所形成的风化壳。根据区内岩性特征又分为：花岗岩、混合岩类的红壤型风化壳：花岗岩侵入体及混合岩暴露地表后，在大气、水、温度变化和生物的影响下，岩石的原生矿物、结构和构造发生变化以适应新的低温、低压、富水和富氧的地质环境，形成较厚的红壤型风化壳。在剥蚀作用强烈，地势高峻的地区则常常只见到构造残积层发育在裸露的基岩之间，形成所谓“烂头山”的地貌景观。沉积岩的红壤型风化壳：区内沉积岩的风化壳其特征取决于母岩岩性，泥岩、泥灰岩和粉砂质（或钙质）泥岩，多风化成粘土，一般颜色较浅，以黄色为主，次为棕红褐、灰等色组合而成，或与红、白相间成花斑色。砂岩、含砾砂岩、泥质粉砂岩多风化成粉质粘土，含砾粉质粘土或砾质粉质粘土，以棕红、褐红和紫红色为主，少量为花斑色。上述暴露型的风化壳是第四纪前构造运动的产物，以此作为第四系与基底岩层的分界是毫无疑问的。它所形成的“碎屑残积”仅作为基岩风化的一个阶段，归入岩石的“全风化土（带）”或“强风化带”内也是合适的。②覆盖型的风化壳；它有二种形式：第一种：出现在各沉积盆地，包括盖层第四系地层与基底不同岩石间的风化壳。其时代归属是没有疑义的。在第四系地层覆盖区（沉积盆地）基岩之上称为“花斑粘土”、“花斑泥岩”多属此类风化壳。它处于基底岩石的顶部，分布较连续，只是由于基底岩性的不同而有区别。第二种：第四纪不同时期（统）的海侵海退所产生的“风化壳”。根据区内较发育的第四系地层中普遍可划分为全新统与上更生统间的沉积，其间由于地壳升降运动所形成的沉积间断也会形成“风化壳”。在某些地区出现有中、下更生统地层因而会存在三期以上的“风化壳”。只是这类“风化壳”由于沉降差异较小，没有“暴露型”所形成的风化壳那样明显；而且这类风化壳或由于后期构造运动的影响被冲刷、或沉降而成为新的一个沉积旋回的分界。这类风化壳的时代归属应划入第四纪不同的统。更生统与全新统间的“风化壳”-花斑粘土在空间分布有时并不连续，呈似层状、透镜状产出，不少地段缺失此层粘土。它夹于第四纪两套海侵沉积物间。（3）要注意第四系地层分层过简无法准确地反映第四系地层的沉积特征与演变规律在“九分方案”中，除顶部的填土及最下部的残积土外，第四系的地层实际上只划分了三层，其中上部的淤泥、淤泥质砂层定为第四纪全新世的沉积，中部砂层却分为第四纪上更生世的沉积；下部冲积、洪积和坡积土层多作为第四纪更生世的沉积。这种划分并不符合本区第四纪古地理的演变及其沉积环境、沉积物分布的实际状况；因为第四系沉积存在“多个沉积旋回”及“同期异相”、“同相异期”，过简单地划分常会产生一些地质概念上的错误。如把同一时期所形成的不同沉积相的地层处理为不同期的上、下沉积关系，从而产生“穿层”、“错层”现象；或把不同时期所形成的相同沉积相的地层作为同期的地层，从而产生“穿时”、“错期”现象。在不少工程地质剖面上常可看到第二层<2>、第三层<3>、第四层<4>甚至第五层<5>来回交替出现的不正常状况。产生上述情况既有对分层编号的理解不同、也有分层方案较简化等二方面的原因。①对分层编号理解不同所产生的问题如把分层编号理解为“岩土层类型”编号，则可出现各层号来回穿插出现，但实际上第四系“岩土层类型”绝对不仅仅只有三层。如把分层编号理解是“第四系岩土层的层序”，则不应出现上、下层交替出现的状况。原“九分方案”是基于对老广州城区第四系地层比较单一，一般在填土层之下仅出现一层淤泥或淤泥质土，其下为砂层、冲洪积土层，因此是视作为第四系的土层层序的编号，而不是“岩土层的类型”。②分层过于简化不能准确地反映第四系沉积的多旋回及多类型沉积相的变化本区第四纪以来由于全球性的气候变化和区域性的构造运动，导致过多次海进和海退，而每一次海进、海退在不同的地带则形成不同的沉积相带；或不同时期出现的海进或海退在类同的沉积环境下均会形成相同沉积相的地层。建筑监督检测与造价第2卷第1期10海侵时、在海岸带沉积了以滨海沉积为主，浅海沉积为副的海相沉积物，同时还沉积了与海侵密切相关的海陆混合相沉积，主要是三角洲沉积；而在远离海岸的地带，可同期形成其它沉积相的地层，如陆相的冲、洪积层；即地质概念所谓的“同期异相”沉积；它表明了某些沉积物尽管岩相和岩性变化很大，但它们仍属同一沉积期的产物，只是由于所处的地理位置的不同形成一定差异的沉积相；但在形成时间上是可以对比的。如第四纪全新世，在广州—番禺区主要沉积了以海陆交互相的淤泥、淤泥质砂，但在珠江口则为滨海相的淤泥；在花都地区则为近岸冲、洪积相的砂层、砂砾层。尽管各地沉积的岩土层在岩性、岩相上存在很大的差异，但均为第四纪全新世的同一时期的沉积，即为同期异相的沉积。同理，在上、下更新世发生的海侵也会形成海陆交互相的淤泥，但它是同相不同期的沉积。第四纪各期海侵海退影响的范围不同，因而同一时期的海侵或海退，在不同地区出现有不同类型的沉积；而不是现工程地质地层划分方案中所示的：全新世为海陆交互相的淤泥、淤泥质砂；更生世则为冲、洪积砂层。3结语本文主要对广东的岩土地层及其特点从工程技术的角度进行了总结分析；还重点对岩土地层归一性划分方法—“九分方案”进行了介绍，强调工程勘察服务于工程应用，强调勘察资料的可比和应用的方便性，以及相对于大地质和构造单元背景下的可行性，同时也认识到存在的一些缺点甚至可能造成的古地理环境认知上的混淆。工程上重视的是岩土地层的物理和力学性质，“九分方案”只是广州地区及其周边附近具有相对大的地质构造单元背景下的从工程应用角度的简便划分，无意也不可能替代地质基础研究意义上的传统分类，如果从这样的角度来理解就不一定产生一些地质概念的模糊认识。参考文献［1］谢定义,林本海,邵生俊.岩土工程学[M].北京:高等教育出版社,2008.［2］林本海,杨树庄,朱伯善,吴厚信.广东省地质构造与岩土工程基本特征[J].岩石力学与工程学报,2006,25(增刊).林本海：广东岩土地层特点与地层归一性划分方法2009No.111