土体工程地质层组的划分

第25卷第5期 岩 土 力 学 V ol.25 No.5 2004年5月 Rock and Soil Mechanics May 2004

文章编号：1000－7598－(2004) 05―759―05

土体工程地质层组的划分

李晓昭1，罗国煜1，龚洪祥2，严三保3，张 迪1

（1. 南京大学 地球科学系，江苏 南京 210093；2. 南京地铁工程建设指挥部，江苏 南京 210024；3. 南京工业大学 土木学院，江苏 南京 221000）

摘 要：工程地质岩组的划分是岩体质量评价的基础。当大型工程揭露土层很多时，进行土体工程地质层组的划分亦是十分必要的。它可以更为清晰的反映场地地质结构的变化规律，便于地质模型的概化和参数研究，有助于抓住主要工程地质问题进行评价，便于设计师的理解和应用。以南京地铁南北线一期工程为例，探讨了土体工程地质岩组的划分问题。通过以层组为基础的参数离散性统计、工程地质模型与工程地质问题的分析可以看出该层组划分方案的合理性与工程意义。 关 键 词：土体；工程地质层组；南京地铁 中图分类号：TU 43 文献标识码：A

The division of engineering geological strata groups of soil mass

LI Xiao-zhao, LUO Guo-yu, GONG Hong-xiang2, YAN San-bao3, ZHANG Di1

1

1

(1.Department of Earth Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China; 2.Nanjing Metro Construction headquarter, Nanjing 210024, China;

3.College of Civil Engineering, Nanjing Industrial University, Nanjing 210093, China)

Abstract: It is well known that the correct division of engineering geological strata groups of rock mass is the basis of rock mass quality evaluation. When many soil layers were revealed, especially in large projects, it is necessary to divide the engineering geological strata groups of soil mass either. The division is helpful to show the geological structure of the site more clearly, make it convenient to generalize the engineering geological model and study geotechnical parameters on the basis of the model and is helpful to capture and evaluate the primary engineering geological problems. Furthermore, it is easier for the architects to understand and to apply to. Taking the Nanjing Metro for example, the issues of the division are discussed. Through the statistics of discrete data acquired from the divided strata groups and analyses on the engineering geological models and problems, the rationality and significance of the division is noticeable.

Key words: soil mass; engineering geological strata groups; Nanjing Metro

1 前 言

工程地质岩组（层组）的划分是地质模型概化和岩土体质量评价的基础和首要环节。对于岩石工程进行岩体质量评价时，首先需要进行工程地质岩组的划分，这一点已为大家熟知和广泛应用。当大型工程大范围揭露土体，其土层较多、土体类型变化比较复杂时，也同样有一个土体工程地质层组的概化问题。

南京地铁南北线一期工程全长16.99 km，其中，地下线长10.62 km，全线共设车站13座，地下站8座。线路穿越的地形地貌变化很大，场地第四纪覆盖层厚度大，古河床区最厚达到47 m，且厚度变化较大；成因类型复杂，南京城区滨临长江，并处于

古秦淮河水系的下游，控制第四纪地层沉积的水动力条件变化较大；土性变化大，层序复杂，场地内第四纪地层多达近50层，如表1示。设计人员普遍感觉到层划的太细不便于设计取用。本文以南京地铁南北线一期工程为例[1, 2]，探讨土体工程地质层组的划分问题。

在大型工程中，当场地岩土层较多、成因类型复杂、空间分布变化大时，各区段勘察中工程地质层的详细划分和整个场地工程地质层组的总体概化，都是十分必要的。二者结合才能高质量的完成勘察任务，更好的为工程方案的论证和工程设计服务。通过工程地质层组的划分，可以达到如下两个目的：(1) 分组归类；进行地质模型概化和参数研究，有助于找出主要矛盾，更好地评价主要工程地

收稿日期：2003-03-21 修改稿收到日期：2003-07-04

作者简介：李晓昭，男，１９６８年生，副教授，博士，主要从事工程地质、岩土力学方面的教学科研工作。　

760 岩 土 力 学 2004年

质问题，便于设计师理解和应用；(2) 可以更为清晰的反应地质结构的变化规律。

粉土和软土[4]，呈现由粗到细的明显的韵律变化；河床两侧，晚更新世-早全新世早期冲积成因的土层构成埋藏阶地，阶面上为中晚全新世冲淤积成因的松软土层。南京地区的坳沟沉积，又有低阶地坳沟和高阶地坳沟之分，低阶地坳沟有长江灰砂进来，高阶地坳沟使原生下蜀土被剥蚀、搬运并就近沉积成为次生下蜀土。城区内坳沟往往发育在第四纪松散沉积物上，土层呈多层结构。该地铁沿线场地内的第四纪土层如表1示。

表1 场地第四纪土层

Table 1 The Quaternary formations at the project site

沉积 时代 +3Q 24

图1 南京地铁南北线一期工程地质剖面示意图

Fig.1 An engineering geological schematic cross section

along the metro axis

土层编号 ①-1 ①-2b 2-3

②-1b 1-2

土性及描述

杂填土，灰黄、褐灰，松散-稍密 素填土，褐灰、褐黄，软-可塑

粉质粘土，灰黄-褐灰，可-硬塑

2 地貌特征、第四纪环境演化与地层

2.1 场地地貌特征

南京市为长江下游河谷平原的一部分，地貌上属低山丘陵区[3]。市区西面、北面为临江的宽广漫滩，地面高程7～10 m ，北面有沿江低山（幕府山海拔199～200 m ，栖霞山高274 m ），东面为紫金山（448 m）。市区为阶地区，并被分割成坳沟和低丘。

地铁线路穿越的地形地貌变化很大，其中有三段穿越低山丘陵地貌单元，另有两段通过古河道（冲积平原地貌单元），古河道区又分为河漫滩和古河床两个单元类型。

2.2 第四纪沉积环境的演化与第四纪地层

进入第四纪以后，在古气候冷暖变化和新构造升降运动的综合影响下，海面有数次间歇性升降变化。从上新世N 2至晚更新世Q 3，市区地表形成了三级阶地。中晚更新世Q 2～Q 3，城区古长江泛滥沉积广泛，形成下蜀土，伴随新构造运动上升和阶地发育，下蜀土受冲刷侵蚀严重，城区内仅在部分地区有所保留。下蜀组粘土、粉质粘土，褐黄-灰黄色，结构紧密，可塑-硬塑状，压缩性低，强度大，是良好的天然地基土。晚更新世Q 3末期，市区三道基岩隆起和两个沉降盆地的古地貌渐趋明显。古地貌上的沉积有两类典型的沉积环境：纵贯南北盆地的河流谷地与长江漫滩的沉积；阶地与河漫滩后缘区的冲坳沟沉积。长江漫滩上为粉质粘土、淤泥质软土，下为砂性土，二元结构。古河道深切至基岩，古河床中主要为中晚全新世冲淤积成因的粉细砂、

②-1b 2-3 粉质粘土，灰黄、褐灰，软-可塑 ②-1a 2 粘土，灰黄，可塑 ②-1a 2-3 粘土，软-可塑

②-1c 2-3 粉土，灰黄、灰，饱和，中-稍密 ②-1c 2 粉土，褐灰、褐黄，饱和，中密 ②-1d 4 粉细砂，灰色，饱和，松散 ②-2n 泥炭，灰黑，流塑状

②-1b 3-4 粉质粘土，灰色，软-流塑 ②-2b 4 淤泥质粉质粘土-粉质粘土，灰色，流塑，局部软塑 ②-2c 3 粉土，灰色，饱和，稍密

②-2d 2-3 粉砂夹细砂，中-稍密，局部夹粉土 ②-3b 3 粉质粘土，灰色，软塑，局部可塑 ②-3b 3-4 粉质粘土，灰色，软塑 ②-3d 2-3 粉细砂，灰色，中-稍密 ②-4d 1-2 粉细砂，灰色，稍密-中密

3 ③-1-1b Q 11-2 粉质粘土，褐黄、灰绿，硬-可塑 4+Q 3

③-1-1b 2 粉质粘土，褐黄，可塑

③-1-2b 2 粉质粘土，褐黄，可塑

③-1-2b 3-4 粉质粘土，灰色、褐黄，软-流塑，夹砂

③-2-1b 2 粉质粘土，绿灰、褐黄，可塑

③-2-1b 2-3 粉质粘土，灰，软-可塑

③-2-2b 1-2 粉质粘土，褐灰、褐黄，可-硬塑

③-2-2b 2 粉质粘土，灰绿、褐黄，可塑

③-2-2b 3-4 粉质粘土，褐灰，软-流塑

③-2-2a 2-3 粘土，褐灰，软-可塑

③-2-3b 2 粉质粘土，褐黄，可塑，夹砂

③-3-1a 1-2 粘土，褐黄，可-硬塑

③-3-1b 2 粉质粘土，褐黄、褐灰，可塑

③-3-2a 1 粘土，褐黄，硬塑

③-3-2b 2 粉质粘土, 灰黄-绿灰, 可塑, 局部, 夹薄层粉土和少量小砾石 ③-3-2b 2-3 粉质粘土，褐黄-褐灰，可-软塑，局部流塑，夹薄层粉砂

③-3-2b 4 粉质粘土，灰、灰黄，流塑

③-3-2c 1-2 粉土，褐黄、褐灰，中-密实

③-3-3d 2 粉细砂，灰色，中密，透镜体状

③-4b 2 粉质粘土，褐灰，可塑

③-4b 2-3 粉质粘土，绿灰-灰，可-软塑

③-4e 粉质粘土混卵砾石，灰、褐黄，可塑，部分硬塑

Q 2-3 ④-b 1-2 粉质粘土，褐黄，可-硬塑

④-c 1-2 粉土，褐-红，中-密实

④-e 混合土，灰黄，硬塑

⑤-a 1-2 粘土，棕红，可-硬塑，安山岩风化产物 ⑤-e 残积土，褐黄-棕红，可塑

第5期 李晓昭等：土体工程地质层组的划分 761

3 工程地质层组的划分

3.1 划分依据

层组划分的依据主要考虑：(1) 沉积时代；(2)成因类型与沉积环境；(3) 物质成分与结构特征；(4)工程特性指标。因为，不同年代和成因类型的土体，即使物理指标相近，工程特性可能相差悬殊；不同土性所要分析的参数和评价方法不同；时代、成因类型以及岩性与结构特征相同的土体，其工程特性也可能在空间上变化较大，将其物理力学指标放在一起进行统计分析和参数选取是不科学的。 3.2 划分方法及代码串表述

结合地铁南北线一期工程实际情况，对工程所揭露的第四纪地层，按以下原则划分工程地质层组：(1) 根据沉积时代、成因类型划分工程地质层组。(2) 根据沉积相组合、土体物质成分与结构特征以及工程特性划分亚组。

工程地质层组代码串表示：层组（罗马数字）-亚组（阿拉伯数字）-土性和状态（英文字母缩写），比如：

ΙΙΙ 1 (CH)

土性和工程性质：“硬粘性土：Hard Cohensive soil”

亚组：“第1亚组” 层组：“第ΙΙΙ层组”

层 亚

组 组 Ⅰ Ⅰ

表3 各工程地质层组的划分

Table 3 Division of engineering geological

strata groups division

编号 Ⅰ

名称 填 土

土体状态

沉积环境与成因类型

堆积 时代

软塑-可塑

人工堆积 近期

(松散-稍密)

近代长江中，淤积成因，多Q 4 硬粘性土 可塑-硬塑 Ⅱ Ⅱ1 Ⅱ1（CH ）

为长江漫滩，古河道堆积。

Ⅱ2 Ⅱ2（CS ） 软粘性土 流塑-软塑 在低山丘陵区主要由于地表

流水侵蚀堆积而成，是坳沟

Ⅱ3 Ⅱ3（SD ） 密砂性土 中密-密实 的主要冲填物质，在漫滩区

常见粘性土与粉土及砂质土

Ⅱ4 Ⅱ4（SC ） 松砂性土 松散-稍密 互层

Q 3 硬粘性土 可塑-硬塑 Ⅲ Ⅲ1 Ⅲ1（CH ）

Ⅲ2 Ⅲ2（CS ） 软粘性土 流塑-软塑 古长江冲积成因，包括原生

Ⅲ3 Ⅲ3（SD ） 密砂性土 中密-密实 及次生的，多分布在一级阶

Ⅲ4 Ⅲ4（SL ） 松砂性土 松散-稍密 地及斜坡上

Ⅲ5 Ⅲ5（M ） 混合土

硬粘性土 可塑-硬塑 冲洪积为主的多种成因（包Q 2+3 Ⅳ Ⅳ1 Ⅳ1（CH ）

Ⅳ5 Ⅳ5（M ） 混合土 软塑-硬塑 括残积）

注：在南京市区雨花台等地，白垩系基岩和中晚更新统下蜀土之间还有

一层雨花台组古砾石层，大致产出于下更新统，本工程勘察中未揭露。

4 各层组的分布、工程特性与指标

一般来说，土体沉积时间越长，其强度越大，但有时也随着后期沉积环境的演化而有所变化，如II 层组土中有可-硬塑土，III 层组土中则有软-流塑土。从分布规律来说，II 层组土主要分布在漫滩、古河床及山间洼地，III 、IV 层组则主要分布在阶地及斜坡上（见表4，5）。

代码串以清晰、简单的形式表达了丰富的工程地质信息，反映了工程地质学的思维方法。透过代

码串，结合地质图件，地质勘察技术人员可以很直观的总览第四纪土层的沉积时代、成因类型和地质结构；工程设计人员又可直观地看出场地土层的基本工程特性和组合特征，便于进一步的地质模型的概化和等效力学模型的建立。 3.3 划分结果

各工程地质层组的土层组成和划分见表2, 3。

表2 各工程地质层组的土层组成

Table 2 Strata included in each engineering geological

strata group

层 亚 组 组 Ⅰ Ⅰ

5 层组划分合理性的统计分析

在层组划分和以层组表示的工程地质总剖面图编制的基础上，笔者对各层组土体主要物理力学指标进行了细致的统计分析，归并与概化出的亚组内土体物理力学指标的离散性在合理的范围内。 各国学者对岩土体的物理力学指标的变异系数δ的标准进行了研究。通过对本次划分的各层组土体实验指标离散性统计分析，对照Ingles 报道的范围和建议的标准[5]可以看出，各亚组内物理力学指标的离散性相对较小（表6）。这反映出同一亚组中土的工程地质性质差异性较小，同时，反映了该工程地质层组划分方案是合理的。

亚组

编号 Ⅰ

亚组名称 填土

基本工程地质层

①　1 ①2b 2-3 ②　a 1 ②a 2 ②a 1-2 ②a 2-3 ②b 1 ②b 2 ②b 1-2 ②b 2-3 ③　a 3 ②a 4 ②a 3-4 ②b 3 ②b 4 ②b 3-4 ②c 1 ②c 2 ②c 1-2 ②d 1 ②d 2 ②d 1-2 ②c 3 ②c 4 ②c 3-4 ②c 2-3 ②d 3 ②d 4 ②d 3-4 ②d 2-3

③a 1 ③a 2 ③a 1-2 ③b 1 ③b 2 ③b 1-2 ③a 3 ③a 4 ③a 2-3 ③a 3-4 ③b 3 ③b 4 ③b 2-3 ③b 3-4

③c 1 ③c 2 ③c 1-2 ③d 1 ③d 2 ③d 1-2 ③c 3 ③c 2-3 ③d 3 ③d 4 ③d 2-3 ③d 3-4 ③e

④a 1 ④a 2 ④a 1-2 ④b 1 ④b 2 ④b 1-2 ④e ⑤a 1-2 ⑤e

Ⅱ Ⅱ1 Ⅱ1(CH) 硬粘性土

Ⅱ2 Ⅱ2(CS) 软粘性土 Ⅱ3 Ⅱ3(SD) 密砂性土 Ⅱ4 Ⅱ4(SL) 松砂性土 Ⅲ Ⅲ1 Ⅲ1(CH) 硬粘性土

Ⅲ2 Ⅲ2(CS) 软粘性土 Ⅲ3 Ⅲ4 Ⅲ5 Ⅳ Ⅳ1

Ⅳ5

Ⅲ3(SD) 密砂性土 Ⅲ4(SL) 松砂性土 Ⅲ5(M) 混合土 Ⅳ1(CH) 硬粘性土 Ⅳ5(M) 混合土

6 工程地质模型与工程地质问题分析

在层组划分的基础上，对各层组岩土体工程特性与主要工程问题进行了研究与分析评价。通过上述以层组为基础的参数的离散性统计，以及工程地质模型与工程地质问题的分析与研究，该层组划分方案的合理性与工程意义，得到了进一步肯定。

762 岩 土 力 学 2004年

表4 各层组的分布规律与岩土体基本特征

Table 4 Geotechnical characteristics and distribution of each strata group

层 组 Ⅰ

亚组 编号 Ⅰ Ⅱ1（CH ） Ⅱ2（CS ） Ⅱ3（SD ） Ⅱ4（SL ）

土体基本特征

褐灰-灰黄，由碎石及土混杂组成 灰-灰黄色，局部夹薄层粉土，中等压缩性

灰色，局部夹薄层粉土及少量腐植物，高压缩性，高灵敏度，低强

度，厚度变化大

褐灰，褐黄色，饱和，局部夹粉质粘土

灰色，饱和，局部呈透镜体状，厚度变化大，有液化可能 褐黄，绿灰，具中等压缩性 灰、褐黄，局部夹砂，高压缩性

灰色，褐灰，褐黄，局部夹薄层粉质粘土，有时呈透镜状分布 灰色，饱和，夹薄层粉质粘土

粉质粘土混卵砾石，灰色，褐黄色，卵砾石含量10 %~50 %不等，粒径为1~6 cm之间

褐黄，中低压缩性，夹铁锰结核

粉质粘土混卵砾石，灰黄-褐黄，卵砾石含量20 %~50%，最大砾径为10.8 cm，以石英为主，次圆状和角砾状，残积土呈棕红色，含少量岩块，下部夹风化碎屑

分 布

分布稳定

长乐路-雨花西路（河漫滩）、马家街-新街口（河漫滩）、东井亭至迈皋桥（低山丘陵） 小红山的山间洼地至迈皋桥，新桥-三山街、南京站以南及新街口站

中华门-新街口、玄武门-南京站部分 中华门-新街口、玄武门-南京站部分 小行-菊花台，小红山山间洼地-迈皋桥 五贵里-长乐路，新街口-许府巷，南京站附近 小红山山间洼地，鼓楼-珠江路，外秦淮河-新桥，湖南路至南京站局部

内秦淮-长乐路，珠江路-鼓楼，童家巷-马台街等古河道漫滩及古河床处 北段局部分布

位于覆盖层底部，沿线大部分分布 小行-安德门、鼓楼岗

土体状态 软塑-可塑或 松散-稍密 可塑-硬塑 软塑-流塑 中密-密实 松散-稍密 可塑-硬塑 软塑-流塑 中密-密实 松散-稍密 软-硬 （稍密-密实） 可塑-硬塑 可塑-硬塑 （中密-密实）

Ⅱ

Ⅲ Ⅲ1（CH ） Ⅲ2（CS ） Ⅲ3（SD ） Ⅲ4（SL ） Ⅲ5（M ）

Ⅳ Ⅳ1（CH ） Ⅳ5（M ）

小行-安德门、鼓楼岗

表5 各层组土体的基本物理力学指标

Table 5 Summary of the average values of physical and mechanical indices of the soil samples of each group

层组 亚组 Ⅰ Ⅱ

Ⅰ Ⅱ1(CH) Ⅱ2(CS) Ⅱ3(SD) Ⅱ4(SL) Ⅲ1(CH) Ⅲ2(CS) Ⅲ3(SD) Ⅲ5(M) Ⅳ1(CH) Ⅳ5(M)

含水量 ω/ %

重度 孔隙比 塑性指数 液性指数 压缩系数 压缩模量

-3

I p I l a 1-2/MPa-1 E s1-2/MPa γ/ kN・m е 19.1

19.5 18.6 19.4 19.2 19.9 18.8 19.8 20.0 20.0 20.0

0.90 0.78 1.01 0.81 0.89 0.73 0.98 0.75 0.76 0.71 0.74

14.4 15.7 13.1 9.8 8.6 11.8 14.2 8.9 10.8 14.1 14.5

0.7 0.6 0.99 1.0 1.3 0.4 1.1 0.8 0.5 0.3 0.3

0.54 0.33 0.50 0.20 0.30 0.31 0.45 0.23 0.30 0.22 0.34

5.2 5.6 4.4 12.4 8.5 6.9 4.8 14.8 6.7 8.3 7.8

粘聚力 c / kPa 18.8 19.8 9.8 11.7 9.6 29.6 17.2 13.1 32.0 33.0 43.3

内摩擦角 φ/ ( °) 17.5 13.0 10.1 25.9 27.5 16.9 18.3 26.3 20.2 18.7 19.8

标贯修正值 承载力标准值 N /击 f k / kPa

5.8 3.5 11.2 6.2 7.6 4.2 12.9 20.6 8.8 13.6

90 130 90 140 120 200 110 160 260 230 220

Ⅲ

Ⅳ

30.8 27.9 35.4 29.3 29.8 25.6 33.7 29.2 23.2 24.3 24.5

表6 部分层组土体物理力学指标的变异系数δ Table 6 Coefficient of variation of geotechnical

parameters of some strata groups

物理力学指标 粘性土粘聚力 内摩擦角 压缩模量 孔隙比 重度

Ingles 的建议

报道的范围 建议的标准 0.20~0.50 0.20~0.50 0.02~0.42 0.13~0.42 0.01~0.10

0.30 0.30 0.30 0.25 0.03

层组 Ⅱ2 Ⅲ2 0.32 0.25 0.10 0.14 0.03

0.25 0.38 0.12 0.10 0.02

地，第Ⅲ层组，沉积时代为Q 3～Q 4；其上部经坳沟改造，出现第Ⅱ层组，成多层结构；冲坳沟又被后期沉积物覆盖，成埋藏型坳沟。

下蜀组粘性土沉积后，因新构造运动上升，受强烈剥蚀，市区内仅在上述的鼓楼岗等很小的局部地区残留于残余阶地（图2中Ⅳ1(CH)亚组）。下蜀土强烈冲刷剥蚀，图2中鼓楼岗残留阶地可见明显陡坎，为后期的秦淮河的发育和沉积提供了条件。古秦淮河沉积的前、后期具有明显的不同特征：前期阶地前沿剥蚀堆积强烈，下蜀土（图2中Ⅳ1(CH)亚组）经剥蚀、搬运，就近沉积，形成次生下蜀土（图2中Ⅲ1 (CH) 层组），次生下蜀土的土性与下蜀土接近；后期，受全新世海侵影响，长江水位大幅上升，在阶地区发育冲坳沟，全新统松散沉积物（图2中Ⅱ2 (CS) 亚组）堆积。

(2) 层组的划分。可以较清晰的反映工程扰动范围内围岩与地基土体的基本工程特性及其组合特

注：表中各数字均为第1列各参数的变异系数，无量纲。

下面结合珠-鼓区间的一段（见图2）作简要分析。

(1) 层组的划分。可以较清晰的反映场地地质结构、第四纪地层成因类型、沉积环境及其后期演化规律。

该段北部的鼓楼岗，基岩面波状起伏，覆盖层由第Ⅳ层组构成，下部为冲洪积与残积土Ⅳ5（M ）亚组，其上为Q 2～Q 3的下蜀组硬粘性土Ⅳ1（CH ）亚组。向南，在毗邻残留阶地前沿的古河道区，为埋藏阶

第5期 李晓昭等：土体工程地质层组的划分 763

征，便于工程地质模型的概化和等效力学模型的建立，有助于抓住主要工程地质问题进行分析评价。

7 结 论

(1) 工程地质岩组的划分是地质模型概化和岩土体质量评价的基础和首要环节。当大型工程大范围揭露土体，穿越土层较多，土体类型变化比较复杂时，进行土体工程地质层组划分亦很重要。

(2) 划分土体工程地质层组，可主要考虑沉积时代、成因类型与沉积环境、物质成分与结构特征、工程特性指标等因素。通过对以此为依据划分的南京地铁南北线一期工程各层组土体的主要物理力学指标的统计分析，发现归并与概化出的亚组内土体物理力学指标的离散性在合理的范围内。

(3) 在层组划分基础上进行地质模型和主要工程问题的研究与分析评价，可以看出：层组的划分，

图2 南京地铁珠鼓区间工程地质层组分布（局部）

（单位：m ）

Fig.2 The engineering geological strata groups distributed

in Zhujianglu-Gulou local section in Nanjing Metro

(unit: m)

可以更清晰的反映场地地质结构、第四纪地层成因类型、沉积环境及其后期演化规律；可以较清晰的反映工程扰动范围内围岩与地基土体的基本工程特性及其组合特征，便于工程地质模型的概化和等效力学模型的建立，有助于抓住主要工程地质问题进行分析评价。

致谢：在层组划分和详勘总报告编制过程中，勘察单位南京市测绘勘察研究院戴振家教授级高工、钟正雄博士、冷建工程师、张代涛工程师；江苏省地质工程勘察院胡建斌高工、章建平高工等专家提出了宝贵意见，并予以大力配合，谨致谢意！

通过层组划分，并根据围岩特性与层状组合特征，图2地段隧道围岩可分成4个小区段：①XZG3

孔以南，隧道顶、底、帮与掌子面全为软土；②XZG3

孔以北，顶、帮软，底板硬，隧道从软土进入硬土；③ XZG14～DTN11孔，隧道穿越阶地陡坎，从硬粘性土进入混合土；④ DTN11孔以北，隧道穿越土岩界面，从混合土进入强风化和弱风化的砂砾岩层。

通过该段，隧道施工将面临两大技术难题：(1)隧道围岩软硬不均，陡倾结构面（岩性界面）对围岩稳定性有很大影响；(2) 极软围岩的稳定性与变形控制，该段Ⅲ2 (CS)，Ⅱ2 (CS) 亚组为软-流塑粉质粘土和淤泥质粉质粘土，开挖后自稳能力极差，易坍塌，地面沉降控制难[6]。

珠鼓区间采用矿山法施工，大管棚结合小导管注浆加固。管棚注浆加固机理可以概括为“支”、“锚”、“注”，在北京地铁砂层中用的较成功。然而，在这种软流塑土层中，难以达到理想的“支”、“锚”效果[7]；这种粉质粘土和淤泥质粉质粘土，普通浆液较难注进。在第①区段，XZG3孔以南，尤为困难，因为隧道顶、底、帮与掌子面全为软土，采用通常的从上到下的分层开挖方法时，可能产生拱脚下沉的问题。

通过层组划分可以看出，图2地段隧道穿越四种地基类型：软粘性土、硬粘性土、混合土与基岩。因此，除了围岩变形与稳定性的控制，软弱地基的沉降控制与软硬不均地基的不均匀沉降控制亦应引起重视。 　

参 考 文 献

[1] 南京大学地球科学系, 江苏省地质工程勘察院, 南京

市测绘勘察研究院. 南京地铁南北线一期工程（详细勘察阶段）工程地质勘察总报告[R]. 南京: 南京地铁工程建设指挥部, 2001.

[2] 南京市测绘勘察研究院, 江苏省地质工程勘察院. 南

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第25卷第5期 岩 土 力 学 V ol.25 No.5 2004年5月 Rock and Soil Mechanics May 2004

文章编号：1000－7598－(2004) 05―759―05

土体工程地质层组的划分

李晓昭1，罗国煜1，龚洪祥2，严三保3，张 迪1

（1. 南京大学 地球科学系，江苏 南京 210093；2. 南京地铁工程建设指挥部，江苏 南京 210024；3. 南京工业大学 土木学院，江苏 南京 221000）

摘 要：工程地质岩组的划分是岩体质量评价的基础。当大型工程揭露土层很多时，进行土体工程地质层组的划分亦是十分必要的。它可以更为清晰的反映场地地质结构的变化规律，便于地质模型的概化和参数研究，有助于抓住主要工程地质问题进行评价，便于设计师的理解和应用。以南京地铁南北线一期工程为例，探讨了土体工程地质岩组的划分问题。通过以层组为基础的参数离散性统计、工程地质模型与工程地质问题的分析可以看出该层组划分方案的合理性与工程意义。 关 键 词：土体；工程地质层组；南京地铁 中图分类号：TU 43 文献标识码：A

The division of engineering geological strata groups of soil mass

LI Xiao-zhao, LUO Guo-yu, GONG Hong-xiang2, YAN San-bao3, ZHANG Di1

1

1

(1.Department of Earth Sciences, Nanjing University, Nanjing 210093, China; 2.Nanjing Metro Construction headquarter, Nanjing 210024, China;

3.College of Civil Engineering, Nanjing Industrial University, Nanjing 210093, China)

Abstract: It is well known that the correct division of engineering geological strata groups of rock mass is the basis of rock mass quality evaluation. When many soil layers were revealed, especially in large projects, it is necessary to divide the engineering geological strata groups of soil mass either. The division is helpful to show the geological structure of the site more clearly, make it convenient to generalize the engineering geological model and study geotechnical parameters on the basis of the model and is helpful to capture and evaluate the primary engineering geological problems. Furthermore, it is easier for the architects to understand and to apply to. Taking the Nanjing Metro for example, the issues of the division are discussed. Through the statistics of discrete data acquired from the divided strata groups and analyses on the engineering geological models and problems, the rationality and significance of the division is noticeable.

Key words: soil mass; engineering geological strata groups; Nanjing Metro

1 前 言

工程地质岩组（层组）的划分是地质模型概化和岩土体质量评价的基础和首要环节。对于岩石工程进行岩体质量评价时，首先需要进行工程地质岩组的划分，这一点已为大家熟知和广泛应用。当大型工程大范围揭露土体，其土层较多、土体类型变化比较复杂时，也同样有一个土体工程地质层组的概化问题。

南京地铁南北线一期工程全长16.99 km，其中，地下线长10.62 km，全线共设车站13座，地下站8座。线路穿越的地形地貌变化很大，场地第四纪覆盖层厚度大，古河床区最厚达到47 m，且厚度变化较大；成因类型复杂，南京城区滨临长江，并处于

古秦淮河水系的下游，控制第四纪地层沉积的水动力条件变化较大；土性变化大，层序复杂，场地内第四纪地层多达近50层，如表1示。设计人员普遍感觉到层划的太细不便于设计取用。本文以南京地铁南北线一期工程为例[1, 2]，探讨土体工程地质层组的划分问题。

在大型工程中，当场地岩土层较多、成因类型复杂、空间分布变化大时，各区段勘察中工程地质层的详细划分和整个场地工程地质层组的总体概化，都是十分必要的。二者结合才能高质量的完成勘察任务，更好的为工程方案的论证和工程设计服务。通过工程地质层组的划分，可以达到如下两个目的：(1) 分组归类；进行地质模型概化和参数研究，有助于找出主要矛盾，更好地评价主要工程地

收稿日期：2003-03-21 修改稿收到日期：2003-07-04

作者简介：李晓昭，男，１９６８年生，副教授，博士，主要从事工程地质、岩土力学方面的教学科研工作。　

760 岩 土 力 学 2004年

质问题，便于设计师理解和应用；(2) 可以更为清晰的反应地质结构的变化规律。

粉土和软土[4]，呈现由粗到细的明显的韵律变化；河床两侧，晚更新世-早全新世早期冲积成因的土层构成埋藏阶地，阶面上为中晚全新世冲淤积成因的松软土层。南京地区的坳沟沉积，又有低阶地坳沟和高阶地坳沟之分，低阶地坳沟有长江灰砂进来，高阶地坳沟使原生下蜀土被剥蚀、搬运并就近沉积成为次生下蜀土。城区内坳沟往往发育在第四纪松散沉积物上，土层呈多层结构。该地铁沿线场地内的第四纪土层如表1示。

表1 场地第四纪土层

Table 1 The Quaternary formations at the project site

沉积 时代 +3Q 24

图1 南京地铁南北线一期工程地质剖面示意图

Fig.1 An engineering geological schematic cross section

along the metro axis

土层编号 ①-1 ①-2b 2-3

②-1b 1-2

土性及描述

杂填土，灰黄、褐灰，松散-稍密 素填土，褐灰、褐黄，软-可塑

粉质粘土，灰黄-褐灰，可-硬塑

2 地貌特征、第四纪环境演化与地层

2.1 场地地貌特征

南京市为长江下游河谷平原的一部分，地貌上属低山丘陵区[3]。市区西面、北面为临江的宽广漫滩，地面高程7～10 m ，北面有沿江低山（幕府山海拔199～200 m ，栖霞山高274 m ），东面为紫金山（448 m）。市区为阶地区，并被分割成坳沟和低丘。

地铁线路穿越的地形地貌变化很大，其中有三段穿越低山丘陵地貌单元，另有两段通过古河道（冲积平原地貌单元），古河道区又分为河漫滩和古河床两个单元类型。

2.2 第四纪沉积环境的演化与第四纪地层

进入第四纪以后，在古气候冷暖变化和新构造升降运动的综合影响下，海面有数次间歇性升降变化。从上新世N 2至晚更新世Q 3，市区地表形成了三级阶地。中晚更新世Q 2～Q 3，城区古长江泛滥沉积广泛，形成下蜀土，伴随新构造运动上升和阶地发育，下蜀土受冲刷侵蚀严重，城区内仅在部分地区有所保留。下蜀组粘土、粉质粘土，褐黄-灰黄色，结构紧密，可塑-硬塑状，压缩性低，强度大，是良好的天然地基土。晚更新世Q 3末期，市区三道基岩隆起和两个沉降盆地的古地貌渐趋明显。古地貌上的沉积有两类典型的沉积环境：纵贯南北盆地的河流谷地与长江漫滩的沉积；阶地与河漫滩后缘区的冲坳沟沉积。长江漫滩上为粉质粘土、淤泥质软土，下为砂性土，二元结构。古河道深切至基岩，古河床中主要为中晚全新世冲淤积成因的粉细砂、

②-1b 2-3 粉质粘土，灰黄、褐灰，软-可塑 ②-1a 2 粘土，灰黄，可塑 ②-1a 2-3 粘土，软-可塑

②-1c 2-3 粉土，灰黄、灰，饱和，中-稍密 ②-1c 2 粉土，褐灰、褐黄，饱和，中密 ②-1d 4 粉细砂，灰色，饱和，松散 ②-2n 泥炭，灰黑，流塑状

②-1b 3-4 粉质粘土，灰色，软-流塑 ②-2b 4 淤泥质粉质粘土-粉质粘土，灰色，流塑，局部软塑 ②-2c 3 粉土，灰色，饱和，稍密

②-2d 2-3 粉砂夹细砂，中-稍密，局部夹粉土 ②-3b 3 粉质粘土，灰色，软塑，局部可塑 ②-3b 3-4 粉质粘土，灰色，软塑 ②-3d 2-3 粉细砂，灰色，中-稍密 ②-4d 1-2 粉细砂，灰色，稍密-中密

3 ③-1-1b Q 11-2 粉质粘土，褐黄、灰绿，硬-可塑 4+Q 3

③-1-1b 2 粉质粘土，褐黄，可塑

③-1-2b 2 粉质粘土，褐黄，可塑

③-1-2b 3-4 粉质粘土，灰色、褐黄，软-流塑，夹砂

③-2-1b 2 粉质粘土，绿灰、褐黄，可塑

③-2-1b 2-3 粉质粘土，灰，软-可塑

③-2-2b 1-2 粉质粘土，褐灰、褐黄，可-硬塑

③-2-2b 2 粉质粘土，灰绿、褐黄，可塑

③-2-2b 3-4 粉质粘土，褐灰，软-流塑

③-2-2a 2-3 粘土，褐灰，软-可塑

③-2-3b 2 粉质粘土，褐黄，可塑，夹砂

③-3-1a 1-2 粘土，褐黄，可-硬塑

③-3-1b 2 粉质粘土，褐黄、褐灰，可塑

③-3-2a 1 粘土，褐黄，硬塑

③-3-2b 2 粉质粘土, 灰黄-绿灰, 可塑, 局部, 夹薄层粉土和少量小砾石 ③-3-2b 2-3 粉质粘土，褐黄-褐灰，可-软塑，局部流塑，夹薄层粉砂

③-3-2b 4 粉质粘土，灰、灰黄，流塑

③-3-2c 1-2 粉土，褐黄、褐灰，中-密实

③-3-3d 2 粉细砂，灰色，中密，透镜体状

③-4b 2 粉质粘土，褐灰，可塑

③-4b 2-3 粉质粘土，绿灰-灰，可-软塑

③-4e 粉质粘土混卵砾石，灰、褐黄，可塑，部分硬塑

Q 2-3 ④-b 1-2 粉质粘土，褐黄，可-硬塑

④-c 1-2 粉土，褐-红，中-密实

④-e 混合土，灰黄，硬塑

⑤-a 1-2 粘土，棕红，可-硬塑，安山岩风化产物 ⑤-e 残积土，褐黄-棕红，可塑

第5期 李晓昭等：土体工程地质层组的划分 761

3 工程地质层组的划分

3.1 划分依据

层组划分的依据主要考虑：(1) 沉积时代；(2)成因类型与沉积环境；(3) 物质成分与结构特征；(4)工程特性指标。因为，不同年代和成因类型的土体，即使物理指标相近，工程特性可能相差悬殊；不同土性所要分析的参数和评价方法不同；时代、成因类型以及岩性与结构特征相同的土体，其工程特性也可能在空间上变化较大，将其物理力学指标放在一起进行统计分析和参数选取是不科学的。 3.2 划分方法及代码串表述

结合地铁南北线一期工程实际情况，对工程所揭露的第四纪地层，按以下原则划分工程地质层组：(1) 根据沉积时代、成因类型划分工程地质层组。(2) 根据沉积相组合、土体物质成分与结构特征以及工程特性划分亚组。

工程地质层组代码串表示：层组（罗马数字）-亚组（阿拉伯数字）-土性和状态（英文字母缩写），比如：

ΙΙΙ 1 (CH)

土性和工程性质：“硬粘性土：Hard Cohensive soil”

亚组：“第1亚组” 层组：“第ΙΙΙ层组”

层 亚

组 组 Ⅰ Ⅰ

表3 各工程地质层组的划分

Table 3 Division of engineering geological

strata groups division

编号 Ⅰ

名称 填 土

土体状态

沉积环境与成因类型

堆积 时代

软塑-可塑

人工堆积 近期

(松散-稍密)

近代长江中，淤积成因，多Q 4 硬粘性土 可塑-硬塑 Ⅱ Ⅱ1 Ⅱ1（CH ）

为长江漫滩，古河道堆积。

Ⅱ2 Ⅱ2（CS ） 软粘性土 流塑-软塑 在低山丘陵区主要由于地表

流水侵蚀堆积而成，是坳沟

Ⅱ3 Ⅱ3（SD ） 密砂性土 中密-密实 的主要冲填物质，在漫滩区

常见粘性土与粉土及砂质土

Ⅱ4 Ⅱ4（SC ） 松砂性土 松散-稍密 互层

Q 3 硬粘性土 可塑-硬塑 Ⅲ Ⅲ1 Ⅲ1（CH ）

Ⅲ2 Ⅲ2（CS ） 软粘性土 流塑-软塑 古长江冲积成因，包括原生

Ⅲ3 Ⅲ3（SD ） 密砂性土 中密-密实 及次生的，多分布在一级阶

Ⅲ4 Ⅲ4（SL ） 松砂性土 松散-稍密 地及斜坡上

Ⅲ5 Ⅲ5（M ） 混合土

硬粘性土 可塑-硬塑 冲洪积为主的多种成因（包Q 2+3 Ⅳ Ⅳ1 Ⅳ1（CH ）

Ⅳ5 Ⅳ5（M ） 混合土 软塑-硬塑 括残积）

注：在南京市区雨花台等地，白垩系基岩和中晚更新统下蜀土之间还有

一层雨花台组古砾石层，大致产出于下更新统，本工程勘察中未揭露。

4 各层组的分布、工程特性与指标

一般来说，土体沉积时间越长，其强度越大，但有时也随着后期沉积环境的演化而有所变化，如II 层组土中有可-硬塑土，III 层组土中则有软-流塑土。从分布规律来说，II 层组土主要分布在漫滩、古河床及山间洼地，III 、IV 层组则主要分布在阶地及斜坡上（见表4，5）。

代码串以清晰、简单的形式表达了丰富的工程地质信息，反映了工程地质学的思维方法。透过代

码串，结合地质图件，地质勘察技术人员可以很直观的总览第四纪土层的沉积时代、成因类型和地质结构；工程设计人员又可直观地看出场地土层的基本工程特性和组合特征，便于进一步的地质模型的概化和等效力学模型的建立。 3.3 划分结果

各工程地质层组的土层组成和划分见表2, 3。

表2 各工程地质层组的土层组成

Table 2 Strata included in each engineering geological

strata group

层 亚 组 组 Ⅰ Ⅰ

5 层组划分合理性的统计分析

在层组划分和以层组表示的工程地质总剖面图编制的基础上，笔者对各层组土体主要物理力学指标进行了细致的统计分析，归并与概化出的亚组内土体物理力学指标的离散性在合理的范围内。 各国学者对岩土体的物理力学指标的变异系数δ的标准进行了研究。通过对本次划分的各层组土体实验指标离散性统计分析，对照Ingles 报道的范围和建议的标准[5]可以看出，各亚组内物理力学指标的离散性相对较小（表6）。这反映出同一亚组中土的工程地质性质差异性较小，同时，反映了该工程地质层组划分方案是合理的。

亚组

编号 Ⅰ

亚组名称 填土

基本工程地质层

①　1 ①2b 2-3 ②　a 1 ②a 2 ②a 1-2 ②a 2-3 ②b 1 ②b 2 ②b 1-2 ②b 2-3 ③　a 3 ②a 4 ②a 3-4 ②b 3 ②b 4 ②b 3-4 ②c 1 ②c 2 ②c 1-2 ②d 1 ②d 2 ②d 1-2 ②c 3 ②c 4 ②c 3-4 ②c 2-3 ②d 3 ②d 4 ②d 3-4 ②d 2-3

③a 1 ③a 2 ③a 1-2 ③b 1 ③b 2 ③b 1-2 ③a 3 ③a 4 ③a 2-3 ③a 3-4 ③b 3 ③b 4 ③b 2-3 ③b 3-4

③c 1 ③c 2 ③c 1-2 ③d 1 ③d 2 ③d 1-2 ③c 3 ③c 2-3 ③d 3 ③d 4 ③d 2-3 ③d 3-4 ③e

④a 1 ④a 2 ④a 1-2 ④b 1 ④b 2 ④b 1-2 ④e ⑤a 1-2 ⑤e

Ⅱ Ⅱ1 Ⅱ1(CH) 硬粘性土

Ⅱ2 Ⅱ2(CS) 软粘性土 Ⅱ3 Ⅱ3(SD) 密砂性土 Ⅱ4 Ⅱ4(SL) 松砂性土 Ⅲ Ⅲ1 Ⅲ1(CH) 硬粘性土

Ⅲ2 Ⅲ2(CS) 软粘性土 Ⅲ3 Ⅲ4 Ⅲ5 Ⅳ Ⅳ1

Ⅳ5

Ⅲ3(SD) 密砂性土 Ⅲ4(SL) 松砂性土 Ⅲ5(M) 混合土 Ⅳ1(CH) 硬粘性土 Ⅳ5(M) 混合土

6 工程地质模型与工程地质问题分析

在层组划分的基础上，对各层组岩土体工程特性与主要工程问题进行了研究与分析评价。通过上述以层组为基础的参数的离散性统计，以及工程地质模型与工程地质问题的分析与研究，该层组划分方案的合理性与工程意义，得到了进一步肯定。

762 岩 土 力 学 2004年

表4 各层组的分布规律与岩土体基本特征

Table 4 Geotechnical characteristics and distribution of each strata group

层 组 Ⅰ

亚组 编号 Ⅰ Ⅱ1（CH ） Ⅱ2（CS ） Ⅱ3（SD ） Ⅱ4（SL ）

土体基本特征

褐灰-灰黄，由碎石及土混杂组成 灰-灰黄色，局部夹薄层粉土，中等压缩性

灰色，局部夹薄层粉土及少量腐植物，高压缩性，高灵敏度，低强

度，厚度变化大

褐灰，褐黄色，饱和，局部夹粉质粘土

灰色，饱和，局部呈透镜体状，厚度变化大，有液化可能 褐黄，绿灰，具中等压缩性 灰、褐黄，局部夹砂，高压缩性

灰色，褐灰，褐黄，局部夹薄层粉质粘土，有时呈透镜状分布 灰色，饱和，夹薄层粉质粘土

粉质粘土混卵砾石，灰色，褐黄色，卵砾石含量10 %~50 %不等，粒径为1~6 cm之间

褐黄，中低压缩性，夹铁锰结核

粉质粘土混卵砾石，灰黄-褐黄，卵砾石含量20 %~50%，最大砾径为10.8 cm，以石英为主，次圆状和角砾状，残积土呈棕红色，含少量岩块，下部夹风化碎屑

分 布

分布稳定

长乐路-雨花西路（河漫滩）、马家街-新街口（河漫滩）、东井亭至迈皋桥（低山丘陵） 小红山的山间洼地至迈皋桥，新桥-三山街、南京站以南及新街口站

中华门-新街口、玄武门-南京站部分 中华门-新街口、玄武门-南京站部分 小行-菊花台，小红山山间洼地-迈皋桥 五贵里-长乐路，新街口-许府巷，南京站附近 小红山山间洼地，鼓楼-珠江路，外秦淮河-新桥，湖南路至南京站局部

内秦淮-长乐路，珠江路-鼓楼，童家巷-马台街等古河道漫滩及古河床处 北段局部分布

位于覆盖层底部，沿线大部分分布 小行-安德门、鼓楼岗

土体状态 软塑-可塑或 松散-稍密 可塑-硬塑 软塑-流塑 中密-密实 松散-稍密 可塑-硬塑 软塑-流塑 中密-密实 松散-稍密 软-硬 （稍密-密实） 可塑-硬塑 可塑-硬塑 （中密-密实）

Ⅱ

Ⅲ Ⅲ1（CH ） Ⅲ2（CS ） Ⅲ3（SD ） Ⅲ4（SL ） Ⅲ5（M ）

Ⅳ Ⅳ1（CH ） Ⅳ5（M ）

小行-安德门、鼓楼岗

表5 各层组土体的基本物理力学指标

Table 5 Summary of the average values of physical and mechanical indices of the soil samples of each group

层组 亚组 Ⅰ Ⅱ

Ⅰ Ⅱ1(CH) Ⅱ2(CS) Ⅱ3(SD) Ⅱ4(SL) Ⅲ1(CH) Ⅲ2(CS) Ⅲ3(SD) Ⅲ5(M) Ⅳ1(CH) Ⅳ5(M)

含水量 ω/ %

重度 孔隙比 塑性指数 液性指数 压缩系数 压缩模量

-3

I p I l a 1-2/MPa-1 E s1-2/MPa γ/ kN・m е 19.1

19.5 18.6 19.4 19.2 19.9 18.8 19.8 20.0 20.0 20.0

0.90 0.78 1.01 0.81 0.89 0.73 0.98 0.75 0.76 0.71 0.74

14.4 15.7 13.1 9.8 8.6 11.8 14.2 8.9 10.8 14.1 14.5

0.7 0.6 0.99 1.0 1.3 0.4 1.1 0.8 0.5 0.3 0.3

0.54 0.33 0.50 0.20 0.30 0.31 0.45 0.23 0.30 0.22 0.34

5.2 5.6 4.4 12.4 8.5 6.9 4.8 14.8 6.7 8.3 7.8

粘聚力 c / kPa 18.8 19.8 9.8 11.7 9.6 29.6 17.2 13.1 32.0 33.0 43.3

内摩擦角 φ/ ( °) 17.5 13.0 10.1 25.9 27.5 16.9 18.3 26.3 20.2 18.7 19.8

标贯修正值 承载力标准值 N /击 f k / kPa

5.8 3.5 11.2 6.2 7.6 4.2 12.9 20.6 8.8 13.6

90 130 90 140 120 200 110 160 260 230 220

Ⅲ

Ⅳ

30.8 27.9 35.4 29.3 29.8 25.6 33.7 29.2 23.2 24.3 24.5

表6 部分层组土体物理力学指标的变异系数δ Table 6 Coefficient of variation of geotechnical

parameters of some strata groups

物理力学指标 粘性土粘聚力 内摩擦角 压缩模量 孔隙比 重度

Ingles 的建议

报道的范围 建议的标准 0.20~0.50 0.20~0.50 0.02~0.42 0.13~0.42 0.01~0.10

0.30 0.30 0.30 0.25 0.03

层组 Ⅱ2 Ⅲ2 0.32 0.25 0.10 0.14 0.03

0.25 0.38 0.12 0.10 0.02

地，第Ⅲ层组，沉积时代为Q 3～Q 4；其上部经坳沟改造，出现第Ⅱ层组，成多层结构；冲坳沟又被后期沉积物覆盖，成埋藏型坳沟。

下蜀组粘性土沉积后，因新构造运动上升，受强烈剥蚀，市区内仅在上述的鼓楼岗等很小的局部地区残留于残余阶地（图2中Ⅳ1(CH)亚组）。下蜀土强烈冲刷剥蚀，图2中鼓楼岗残留阶地可见明显陡坎，为后期的秦淮河的发育和沉积提供了条件。古秦淮河沉积的前、后期具有明显的不同特征：前期阶地前沿剥蚀堆积强烈，下蜀土（图2中Ⅳ1(CH)亚组）经剥蚀、搬运，就近沉积，形成次生下蜀土（图2中Ⅲ1 (CH) 层组），次生下蜀土的土性与下蜀土接近；后期，受全新世海侵影响，长江水位大幅上升，在阶地区发育冲坳沟，全新统松散沉积物（图2中Ⅱ2 (CS) 亚组）堆积。

(2) 层组的划分。可以较清晰的反映工程扰动范围内围岩与地基土体的基本工程特性及其组合特

注：表中各数字均为第1列各参数的变异系数，无量纲。

下面结合珠-鼓区间的一段（见图2）作简要分析。

(1) 层组的划分。可以较清晰的反映场地地质结构、第四纪地层成因类型、沉积环境及其后期演化规律。

该段北部的鼓楼岗，基岩面波状起伏，覆盖层由第Ⅳ层组构成，下部为冲洪积与残积土Ⅳ5（M ）亚组，其上为Q 2～Q 3的下蜀组硬粘性土Ⅳ1（CH ）亚组。向南，在毗邻残留阶地前沿的古河道区，为埋藏阶

第5期 李晓昭等：土体工程地质层组的划分 763

征，便于工程地质模型的概化和等效力学模型的建立，有助于抓住主要工程地质问题进行分析评价。

7 结 论

(1) 工程地质岩组的划分是地质模型概化和岩土体质量评价的基础和首要环节。当大型工程大范围揭露土体，穿越土层较多，土体类型变化比较复杂时，进行土体工程地质层组划分亦很重要。

(2) 划分土体工程地质层组，可主要考虑沉积时代、成因类型与沉积环境、物质成分与结构特征、工程特性指标等因素。通过对以此为依据划分的南京地铁南北线一期工程各层组土体的主要物理力学指标的统计分析，发现归并与概化出的亚组内土体物理力学指标的离散性在合理的范围内。

(3) 在层组划分基础上进行地质模型和主要工程问题的研究与分析评价，可以看出：层组的划分，

图2 南京地铁珠鼓区间工程地质层组分布（局部）

（单位：m ）

Fig.2 The engineering geological strata groups distributed

in Zhujianglu-Gulou local section in Nanjing Metro

(unit: m)

可以更清晰的反映场地地质结构、第四纪地层成因类型、沉积环境及其后期演化规律；可以较清晰的反映工程扰动范围内围岩与地基土体的基本工程特性及其组合特征，便于工程地质模型的概化和等效力学模型的建立，有助于抓住主要工程地质问题进行分析评价。

致谢：在层组划分和详勘总报告编制过程中，勘察单位南京市测绘勘察研究院戴振家教授级高工、钟正雄博士、冷建工程师、张代涛工程师；江苏省地质工程勘察院胡建斌高工、章建平高工等专家提出了宝贵意见，并予以大力配合，谨致谢意！

通过层组划分，并根据围岩特性与层状组合特征，图2地段隧道围岩可分成4个小区段：①XZG3

孔以南，隧道顶、底、帮与掌子面全为软土；②XZG3

孔以北，顶、帮软，底板硬，隧道从软土进入硬土；③ XZG14～DTN11孔，隧道穿越阶地陡坎，从硬粘性土进入混合土；④ DTN11孔以北，隧道穿越土岩界面，从混合土进入强风化和弱风化的砂砾岩层。

通过该段，隧道施工将面临两大技术难题：(1)隧道围岩软硬不均，陡倾结构面（岩性界面）对围岩稳定性有很大影响；(2) 极软围岩的稳定性与变形控制，该段Ⅲ2 (CS)，Ⅱ2 (CS) 亚组为软-流塑粉质粘土和淤泥质粉质粘土，开挖后自稳能力极差，易坍塌，地面沉降控制难[6]。

珠鼓区间采用矿山法施工，大管棚结合小导管注浆加固。管棚注浆加固机理可以概括为“支”、“锚”、“注”，在北京地铁砂层中用的较成功。然而，在这种软流塑土层中，难以达到理想的“支”、“锚”效果[7]；这种粉质粘土和淤泥质粉质粘土，普通浆液较难注进。在第①区段，XZG3孔以南，尤为困难，因为隧道顶、底、帮与掌子面全为软土，采用通常的从上到下的分层开挖方法时，可能产生拱脚下沉的问题。

通过层组划分可以看出，图2地段隧道穿越四种地基类型：软粘性土、硬粘性土、混合土与基岩。因此，除了围岩变形与稳定性的控制，软弱地基的沉降控制与软硬不均地基的不均匀沉降控制亦应引起重视。 　

参 考 文 献

[1] 南京大学地球科学系, 江苏省地质工程勘察院, 南京

市测绘勘察研究院. 南京地铁南北线一期工程（详细勘察阶段）工程地质勘察总报告[R]. 南京: 南京地铁工程建设指挥部, 2001.

[2] 南京市测绘勘察研究院, 江苏省地质工程勘察院. 南

京地铁南北线一期工程工程地质补充初勘报告[R]. 南京: 南京地铁工程建设指挥部, 2001.

[3] 罗国煜, 李晓昭, 张春华, Salah B. 南京地质环境的基

本特征和几个主要环境岩土工程问题[J]. 高校地质学报, 1998, 4(2): 189－197.

[4] 李晓昭, 汪青葆, 罗国煜. 玄武湖水底交通隧道环境地

质条件的分析与工程方案的评价[J]. 工程地质学报, 1999, (2): 118－124.

[5] 林宗元. 岩土工程勘察设计手册[M]. 沈阳: 辽宁科学

技术出版社, 1996, 712－713.

[6] Li Xiaozhao, Luo guoyu, Jiang Huang. Urban

geoenvironmental variation issues caused by geotechnical engineering disturbances[A]. Proceedings of Inter- national Symposium on High Altitude and Sensitive Ecological Environmental Geotechnology[C]. Nanjing: Nanjing University Press. 1999, 23－29.

[7] 李晓昭, 蒋晃, 由胜武, 等. 城市地下工程应用人工地

层冻结法的探讨[A]. 地下铁道文集[C]. 深圳: 海天出版社, 1999, 373－379.