3第三章自然条件与工程地质.水文地质

第三章自然条件与工程地质、水文地质3-1第三章自然条件与工程地质、水文地质3.1城市自然地理概况3.1.1自然地理概况长沙市为湖南省省会，位于湖南省东部偏北，地处湘江下游，地理坐标：东经111°53′-114°15′北纬27°51′-28°40′之间，扼南北要冲，东邻江西，南与株洲、湘潭两市相接，西与娄底及益阳市毗邻，北与岳阳市接壤。长沙市为国家历史文化名城，现辖五个区，一个县级市、三个县。市域土地总面积11819.5平方公里，其中五区面积523平方公里。长沙市地处湘江下游、滨临洞庭，处于湘中丘陵与洞庭湖冲积平原过渡地带和湘浏盆地。市区西面为丘陵地貌，东面主要为河流阶地。地形总体较为平坦，地势呈西南高、东北低展现。湘江由南向北横贯本区中部，东、西两侧分别发育有浏阳河、捞刀河、靳江河等支流，河流沿岸地形平坦开阔，阶地发育，现代河床标高均低于30m，阶地面标高30~80m，自然坡度一般小于10°。湘江以西主要为剥蚀构造地形，其中砂、页岩丘陵区海拔200~300m，自然坡度一般7~15°；浅变质岩丘陵区海拔一般小于100m，丘顶面呈波状起伏，沟系发育，相对高差均小于50m，自然坡度一般小于10°。湘江以东为红岩丘陵区，海拔60~160m，相对高差40~80m，自然坡度一般10~15°，谷地开阔平缓。3.1.2河流水系长沙市溪河纵横，水系发育。湘江由南往北贯穿长沙市，境内河流水系大多属湘江流域，较大的一级支流有浏阳河、捞刀河、靳江河、沩水等，这些河流江面宽阔，水量充足。湘江河宽约1300m，5~8月为洪水期，12月至翌年2月为枯水期，湘江由南往北贯穿长沙市，每年4~6月为丰水期。据湘江长沙站观测资料，最高洪水位39.18m（1998年6月28日，吴淞高程），最低水位26.35m（1998年11月14日），多年平均水位29.48m，最大变幅度达13.83m，多年平均变幅10m，最大流量14700立方米/秒（1954年6月30日），最小流量134立方米/秒（1954年11月19日），多年平均流量2473立方米/秒。最大流速1.26m/s，最小流速0.12m/s，多年平均水温18.7～19.5度。湘江发源于广西临桂县海洋坪的龙门界，经兴安、全州至下江圩斗牛岭，进入湖南省东安县，再经冷水滩、祁阳、衡阳、衡山、株洲、湘潭、长沙至汀阴的濠河口分两支注入洞庭湖，全长856km，湖南省境内670km，占全长的78.2%，流域面积为94660km2，湖南境内85383km2，占总面积的90.2%，河流平均坡降为0.134‰，是洞庭湖水系中最大的河流，也是长江七大支流之一。湘江经湘潭后北行至长沙，在长沙境内先后纳入靳江、龙王港、浏阳河、捞刀河、沩水至湘阴濠河口分两支汇入洞庭湖。浏阳河发源于湘赣交界的大围山麓，北源为大溪河，南源为小溪河两源在双江口汇合后称为浏阳河。自东向西，流经浏阳市城区过朗梨在长沙下游约4km处注入湘江。河长222km，集水面积4665km2。捞刀河系湘江右岸一级支流。发源于浏阳市石柱峰，流经社港、龙伏、沙市北圣、永安、春华、黄华等乡镇，在长沙县境内纳入水滞河，经捞刀河镇于长沙币洋油池汇入湘江。流域面积4237km2，河流长度141km，河流坡降0.78‰。靳江为湘江一级支流，发源于湘乡罗仙寨西麓万岁塘，由西向东流经宁乡朱石桥、灵官庙、道林桥，湘潭渡佳坝，望城九江庙至白菜湖汇入湘江，流域面积741km2，干流全长96km，平均坡降1.5‰。3.2沿线地形与地貌长沙市轨道交通1号线为长沙市南北向的骨干交通线，一期工程北起长沙市开福区汽车北站站，沿芙蓉路由北向南，经由汽车北站、新河三角洲、五一广场、侯家塘、铁道学院、省政府，至终点万家丽路站，线路全长23.86km。本线西侧为岳麓山，主峰海拔标高295.5m；北侧为浅变质岩剥蚀丘陵地貌，由元古界冷家溪群变质砂岩、泥质板岩组成，一般高程为60~100m，丘顶常成浑圆状，丘脊呈北北东或北西向延伸，沟谷发育，坡度一般为15~25°；南侧为红层剥蚀岗丘丘陵地貌，由白垩系紫红色泥质粉砂岩、泥质砂砾岩组成，丘顶圆状，丘脊呈北东或北北东向垄状延伸，或呈馒头状分布，高程为70~100m，坡度为2~6°。路线基本位于湘江、浏阳河及捞刀河漫滩及阶地地带，地面标高为26~80m。河漫滩和1~2级阶地沿浏阳河呈带状分布，标高为30m左右，3~5级阶地随湘江北去的走势由北至南分布，北部阶地为3级，阶面高程在30~40m，阶地往南渐升为5级，南部5级阶地最高阶面高程达80m。3.3工程地质概况与评价3.3.1地层岩性沿线主要地层有：第四系全新统人工填土层、冲积层，更新统冲积层、残积层，白垩系碎屑岩层，泥盆系泥岩、灰岩层和元古界冷家溪群板岩层，各层岩土特征描第三章自然条件与工程地质、水文地质3-2述见表3.3.1。岩土特征表表3.3.1时代成因地层编号岩土名称土层厚度（m）顶板高程（m）岩性描述Q4ml①人工填土0.5-10.3人工填土：褐黄色、褐黑色，湿，松散-稍密状。主要由粘性土组成，含砖渣、碎石等硬质杂物25%以上。Q4al③粉细砂5.521.0粉细砂：褐黄，湿，稍密状－中密状，粉砂、细砂粒为主，级配良好，成分多为石英质，含云母，泥质充填。Q3al⑥粉质粘土1.5-7.619.5-24.4粉质粘土：褐黄色，夹灰白色，硬塑状，含黑色铁锰质氧化物，无摇震反应，干强度中等，韧性中等，稍有光泽。⑦粉细砂0.8-3.321.2-21.86粉细砂：褐黄，湿，稍密状－中密状，粉砂、细砂粒为主，级配良好，成分多为石英质，含云母，泥质充填。⑨卵石1.0-8.412.8-19.99卵石：褐黄色、黄色，很湿-饱和，中密－密实状，卵石含量约56％，成分为石英质，亚园形，磨圆度较好，分选差，一般粒径20-40mm，砂和粘性土充填。Q2al⑩粉质粘土0.8-33.624.63-83.90粉质粘土：褐黄色，夹灰白色，硬塑状，含黑色铁锰质氧化物，无摇震反应，干强度中等，韧性中等，稍有光泽。○11粉细砂1.8-2.730.39-32.07粉细砂：褐黄，湿，稍密状－中密状，粉砂、细砂粒为主，级配良好，成分多为石英质，含云母，泥质充填。○12中粗砂1.1-6.129.24-72.50中粗砂：褐黄色，饱和，稍密－中密状，成分为石英质，级配较好，含较多砾石，含少量粘性土。○13卵石0.7-24.53.24-72.0卵石：褐黄色、黄色，很湿-饱和，中密－密实状，卵石含量约56％，成分为石英质，亚园形，磨圆度较好，分选差，一般粒径20-40mm，砂和粘性土充填。Qel○14残积粉质粘土0.3-37.302.24-72.94残积粉质粘土：褐黄色，黄红色，硬塑状，含黑色铁锰质氧化物，无摇震反应，稍有光滑，韧性中等，干强度中等，含较多砾石。KK○17强风化泥质粉砂岩0.4-38.5-11.29-71.14强风化泥质粉砂岩：紫红色，夹灰绿色，泥质粉砂结构，厚层状构造，岩芯呈柱状、长柱状，节理裂隙发育，裂面黑色铁锰质氧化物渲染，岩芯RQD=65-75，岩体基本质量等级为Ⅴ级。○18中等风化泥质粉砂岩1.7-44.7-0.61-52.10强风化泥质粉砂岩：紫红色，夹灰绿色，泥质粉砂结构，厚层状构造，岩芯呈柱状、长柱状，节理裂隙发育，裂面黑色铁锰质氧化物渲染，岩芯RQD=70－90，岩体基本质量等级为Ⅴ级。○19微风化泥质粉砂岩3.0-26.30-3.37-43.80微风化泥质粉砂岩：紫红色，夹灰绿色，泥质粉砂结构，厚层状构造，岩芯呈柱状、长柱状，节理裂隙发育，裂面黑色铁锰质氧化物渲染，岩芯RQD=80-95，岩体基本质量等级为Ⅳ级。○20强风化砾岩1.0-28.80-9.94-44.66强风化砾岩：灰白色、紫红色，碎屑结构，厚层状构造，岩芯呈长柱状，短柱状，砾石成分多为石英岩、板岩、泥岩，亚园形，粒经2-10mm，钙泥质胶结。节理裂隙较发育，多为FeMn质浸染，岩芯RQD=65-75，岩体基本质量等级为Ⅴ级。○21中等风化砾岩3.8-11.3-18.84-33.96中等风化砾岩：灰白色、紫红色，碎屑结构，厚层状构造，岩芯呈长柱状，短柱状，砾石成分多为石英岩、板岩、泥岩，亚园形，粒经2-10mm，钙泥质胶结。时代成因地层编号岩土名称土层厚度（m）顶板高程（m）岩性描述节理裂隙较发育，多为FeMn质浸染，岩芯RQD=65-80，岩体基本质量等级为Ⅴ级。D○26强风化泥岩8.0-39.2-7.72-22.37强风化泥岩：灰色、泥质结构，厚层状构造，岩芯呈长柱状，短柱状，。节理裂隙较发育，多为FeMn质浸染，岩芯RQD=65-75，岩体基本质量等级为Ⅴ级。○27中等风化泥岩9.4-11.712.56-12.97中等风化泥岩：灰色、泥质结构，厚层状构造，岩芯呈长柱状，短柱状，。节理裂隙较发育，多为FeMn质浸染，岩芯RQD=65-85，岩体基本质量等级为Ⅳ级。○28微风化泥岩7.3-20.5-7.53-5.26微风化泥岩：灰色、泥质结构，厚层状构造，岩芯呈长柱状，短柱状，。节理裂隙较发育，多为FeMn质浸染，岩芯RQD=75－95，岩体基本质量等级为Ⅳ级。○31微风化灰岩8.824.51微风化灰岩，灰色，厚层状构造，岩芯呈柱状、短柱状，岩芯RQD=85-95岩体基本质量等级为Ⅳ级。Pt○35强风化板岩1.1-8.9-11.80-26.11强风化板岩：褐黄色，夹灰绿色，泥质结构，层状构造，岩芯呈块状、碎块状，少量短柱状，节理裂隙发育，裂面黑色铁锰质氧化物渲染，岩芯RQD=65-75，岩体基本质量等级为Ⅴ级。○36中等风化板岩1.9-22.1-.9.01-17.71中等风化板岩：灰色，夹灰绿色，泥质结构，层状构造，岩芯呈块状、短柱状，节理裂隙发育，裂面黑色铁锰质氧化物渲染，岩芯RQD=65-80，岩体基本质量等级为Ⅴ级。○37微风化板岩5.0-7.25-15.21-12.71微风化板岩：灰色，夹灰绿色，泥质结构，层状构造，岩芯呈块状、短柱状，节理裂隙发育，岩芯RQD=70-85岩体基本质量等级为Ⅴ级。○38断层角砾岩38－43断层角砾岩：紫色、灰色，灰白色不等，母岩为泥盆系泥岩，矿物成份为粘土矿物。岩石极破碎，呈片状及碎片状，碎裂结构，岩块用手易折断，芯多呈粘土状夹块状，水浸后呈土状。岩芯RQD=65-75岩体基本质量等级为Ⅴ级。3.3.2地质构造在漫长的地质发展过程中，长沙市区域场地经历了武陵运动、雪峰运动、加里东运动、印支运动、燕山及喜山运动等多次构造运动。拟建路线在大地构造位置位于华南断块区，长江中下游断块凹陷西南部的幕阜山隆地区内。构造体系上，长沙市位于平（江）—衡（阳）新华夏凹陷带的长—潭凹陷区，平江穹褶断裂和潭宁凹褶断裂两个次级构造单元的接触处，湘江由接合部位流过。以湘江为界，西岸属褶皱丘陵岭，东侧为内陆湖相沉积的白垩纪地层。路线范围构造形迹不甚发育，岩层结构稳定、倾角平缓，岩体整体性较好。结合区域地质资料及钻探成果分析，沿线褶皱不发育，岩层基本为平缓的单斜构造。但要穿过三条断裂：即张家咀－荣湾镇－新塘湾断裂（F85）、施家冲－新开铺－磊石塘断裂（F106）和葫芦坡－金盆岭－炮台子断裂(F101)。1）施家冲－新开铺－磊石塘断裂（F106）：走向北东，约60度，倾向南东，倾角约65度，长约30km，逆断层。该断层在AK23＋500附近与路线相交。在本路线表现为第四系卵石层被断层错开近20～30m，断裂带第四系地层厚度达112m第三章自然条件与工程地质、水文地质3-3左右，断层以北白垩系地层全部被第四系地层覆盖；断层以南白垩系碎屑岩被掀斜抬升出露地表且被剥蚀，该断层在长沙市南郊公园处亦有钻探揭露。根据湖南省地震局在长沙市新中路口对第四纪断层进行热释年限测定为21.23×104年左右（正负1.51）。南郊公园第四纪断层进行热释年限测定为21.82×104年左右（正负1.46）。2）葫芦坡－金盆岭－炮台子断裂（F101）：走向北东，约50～60度，倾向北西，倾角为70～80度，逆断层，该断层在AK17＋400附近与路线相交，具活动迹象的长度约35km。主要表现：