基于工程地质单元的场地类别划分

基于工程地质单元的场地类别划分
摘要依据《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010中对建筑场地类别的划分规则，结合西安市254个实测钻孔及剪切波速，将西安市建筑场地类别分为II 类场地和III类场地，并对其与西安市不同的工程地质单元的关系进行了论述。

关键词场地类别; 西安; 工程地质单元; 波速; 覆盖层厚度
引言
近年来，随着国民经济的迅猛发展，各类建筑物特别是高层建筑日益增多，西安市作为陕西省陕西省的政治、经济、文化、教育、交通中心，是我国重要的科研、高等教育、国防科技工业和高新技术产业基地及辐射北方中西部地区的金融、科技、教育、旅游、商贸中心，建筑需求量巨大，城市面貌更是日新月异。

如何做好建筑物场地钻孔剪切波测试及场地类别划分,为拟建高大建筑物的地基处理和建筑结构设计提供依据,是工程解决的首要课题[1]。

西安市位于西安市地处渭河新生代断陷盆地的中南部，北部为渭河流域，东部有浐河、灞河流经市区，西南部有皂河过境，地貌形态丰富，地层结构各异，形成不同的地貌单元。

由于地层结构的差异，造成剪切波速测试值的差异，因此，按照地貌单元，在考虑人工填土和饱和软黄土对地震动参数影响的基础上，进行工程地质分区，并依据剪切波速和覆盖层厚度对场地类别进行划分，对于日后建设工程场地的勘察和地震安全性评价工作都有一定的参考价值。

本次讨论的范围为《西安市2004-2020年城市总体规划》中城区涉及的区域（东至灞桥洪庆一带；南至长安区潏河；西与咸阳市交界；北至渭河南岸），涉及面积约1075km2。

以下简称场地。

1 工程地质单元的划分（1）
西安城市的工程地质条件主要受控于地质构造和地貌。

整个分区按照“区内相似，区际相异”的原则，采用三级划分：先按地貌及其成因形态分区，按二级地貌单元以及岩土体结构等进行二级分区，划分到亚区，最后根据工程地质问题划分，划分到段。

本区地貌分为：渭河冲积平原、浐灞河冲洪积平原、黄土塬前洪湖积台地、黄土塬、洪积扇五大成因类型。

按照五大地貌类型，西安市共分为渭河冲积平原工程地质区、浐灞河冲洪积平原工程地质区、黄土塬前洪湖积台地工程地质区、黄土塬工程地质区、洪积扇工程地质区等五大工程地质区，分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ表示。

按照土体结构的一致性或相似性，因此，渭河冲积平原工程地质区、浐灞河冲洪积平原工程地质区、黄土塬前洪湖积台地工程地质区等三大区又可划分工程地质亚区。

其中，渭河冲积平原工程地质区分为三个亚区，分为河漫滩、一级阶
地、二级阶地工程地质亚区，分别为Ⅰ0、Ⅰ1、Ⅰ2表示；浐灞河冲洪积平原工程地质区，分为三个亚区，分为河漫滩、一级阶地、二级阶地工程地质亚区，分别用Ⅱ0、Ⅱ1、Ⅱ2表示；黄土塬前洪湖积台地工程地质区，分为五个亚区，即一级台地、二级台地、三级台地、四级台地、五级台地，分别为Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3、Ⅲ4、Ⅲ5表示。

此外，还有少陵塬工程地质亚区（Ⅳ1）和洪积扇工程地质亚区（Ⅴ1）。

全区共分为划分十三个亚区。

见表1 和图1。

图1 工程地质分区图
2 场地覆盖层厚度的确定
按照《建筑抗震设计规范》[2],场地覆盖层厚度是指由地面至剪切波速大于500 m/s且其下卧各岩土的剪切波速均不小于500m/s 的土层顶面的距离。

为此，笔者收集了西安市地震小区划工作及以往工作中的深钻孔波速资料，合计256个钻孔。

由于西安市地震小区划工作范围与本文场地范围一致，且按照1km×1km 网格状布设钻孔，因此，孔位的分布已基本覆盖了西安市区。

根据各孔的剪切波速值统计出各个工程地质亚区场地覆盖层厚度，见表1。

可以看出，场地内的覆盖层厚度均大于50m。

3场地土类型的划分
按照《建筑抗震设计规范》,场地土类型划分为4 类(参看规范) 。

当场地土为单一土层时,则土层类型即为场地土类型;当为多层土时,应根据各土层的厚度和类型综合判定,即根据各土层的性质及土层厚度在评价深度内所占权重综合判定[3]。

西安市的地层除上部为填土（杂填土、人工填土）外，下部为黄土状土、粉质粘土、粉土、古土壤、砂层、卵石、砾石层，每层的厚度及各个工程地质单元所含土类型均因沉积环境、地质时代和成因的不同而有所差异[4]。

根据《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010，应依据20 m 深度与覆盖层厚度二者较小值的等效剪切波速来判定建筑场地的场地土类型。

由于场地覆盖层厚度均大于50m，因此，按照规范要求，选取20m内的等效剪切波速作为划分场地类别的依据，将各个工程地质亚区20 m 深度内的Vse作了统计，数值见表1。

表1 工程地质亚区波速统计表
工程地质区工程地质亚区500m/s波速埋藏深度等效剪切波速
平均厚度
（m）数据个数(个) 平均波速
（m）数据个数(个)
渭河冲积平原工程地质区（Ⅰ）河漫滩工程地质亚区（Ⅰ0）81 11 238 11
一级阶地工程地质亚区（Ⅰ1）80 15 256 15
二级阶地工程地质亚区（Ⅰ2）79 22 264 22
浐灞河冲洪积平原工程地质区（Ⅱ）河漫滩工程地质亚区（Ⅱ0）72
19 267 19
一级阶地工程地质亚区（Ⅱ1）72 10 273 10
二级阶地工程地质亚区（Ⅱ2）75 9 276 9
黄土塬前洪湖积台地工程地质区（Ⅲ）一级台地工程地质亚区（Ⅲ1）79
29 256 29
二级台地工程地质亚区（Ⅲ2）78 80 268 80
三级台地工程地质亚区（Ⅲ3）78 32 271 32
四级台地工程地质亚区（Ⅲ4）76 6 264 6
五级台地工程地质亚区（Ⅲ5）74 9 278 9
黄土塬工程地质区（Ⅳ）少陵塬工程地质亚区（Ⅳ1）68 9 284 9
洪积扇工程地质区（Ⅴ）洪积扇工程地质亚区（Ⅴ1）71 3 264 3
从表1可以看出，渭河河漫滩等效剪切波速均值小于250m/s，一级阶地、二级阶地平均等效剪切波速均大于250m/s，且逐渐变大；浐灞河内各工程地质单元的平均等效剪切波速均大于250m/s，同样逐渐增大，且均比渭河各亚区的高；塬前台地平均等效剪切波速大于250m/s，台地由低级到高级再到黄土塬波速总体趋势逐渐变大；洪积扇等效剪切波速仍大于250m/s，可能跟收集的测试数据量小有关。

综合判定，可知渭河河漫滩（I0）工程地质亚区为中软场地土，除渭河河漫滩（I0）工程地质亚区外的其它亚区，其场地等效剪切波速平均值均大于250m/s，
属中硬场地土。

4场地类别的划分
根据《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度对建筑的场地类别的划分规则。

渭河河漫滩（I0）工程地质亚区中，其场地等效剪切波速均值为238m/s，属于250≧Vse≧140m/s，覆盖层厚度均值81m，属于大于50m档，属于III类建筑场地。

除渭河河漫滩（I0）工程地质亚区外的其它亚区，其场地等效剪切波速平均值均大于250m/s，属中硬场地土，覆盖层厚度均大于50m。

因此，综合评价除I0工程地质亚区外的其它亚区属于II类建筑场地。

但渭河一级阶地（I1）、浐灞河一级阶地（II1）、黄土塬前一级台地（III1）、二级台地（III2）、三级台地（III3）和四级台地（III4）工程地质亚区中的部分饱和软黄土区和人工填土区属于III 类建筑场地。

5结语
西安市区按照地貌及地层结构和工程需要，分为五大工程地质区，13个工程地质亚区。

综合分析收集的实测波速资料，按照建筑抗震设计规范，将西安市的建筑场地类别分为II类和III类。

除渭河河漫滩、少部分饱和软黄土区和人工填土区属III类建筑场地外，其余的均属于II类建筑场地，也就是说，西安绝大部分地区为II类场地，工程地质条件良好。

本文在统计时，采用的是各工程地质单元内等效剪切波速的均值，在大的范围内对西安市的建筑场地类别和工程地质单元的关系进行了简单论述，并不足以代替每个具体场地，因此，仅在宏观方面作为参考，具体工程还需按照实际情况和相关规范作详细的研究。

参考文献
[1]黄善金.钻孔剪切波测试及场地类别划分[J].山西：山西建筑，2003,29(4):61.
[2]徐正忠，王亚勇等.建筑抗震设计规(GB50011-2010)[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.15-17.
[3]赵兰霞，冯银爽等. 建筑场地类别划分的探讨[J]. 北京：基础工程，2002.48-49.
[4]彭艳菊，吕悦军等.工程地震中的场地分类方法及适用性评述[J]. 北京：地震工程，2009,31(2):349-357.。