1. 前言
1.1. 工程概况
拟建岳阳三荷机场总占地面积为2363亩，其中空侧1841亩，陆侧522亩。拟建工程分为飞行区、航站区及工作区三大部分。其中，飞行区建设一条2600米跑道，站坪按照六个C类机位建设。
本机场飞行区指标II为C，建(构)筑物对差异沉降敏感，工程重要性等级为一级，场地等级为一级(复杂场地)，地基复杂程度中等，岩土工程勘察等级为甲级 [1]。
1.2. 工作量布置
本项目飞行区钻孔布置如下：根据现规划平面布置图，飞行区按等间距均匀布置勘探点，跑道中心线及其两侧各105 m范围内勘探点间距为50 m，跑道两侧边线勘探点间距为100 m，飞行区共布置勘探点395个(含初步勘察的82个)。
1.3. 勘察方法
根据场地岩土层特点，本次勘察采用工程地质测绘、工程钻探及水文地质调查等方法，对不同地层分别进行水文地质试验、原位测试、波速测试及室内分析试验等。
1.4. 工作量完成情况
我公司于2015年7月22日至2015年8月12日采用19台XY-100型钻机对场地进行了岩土工程详细勘察(初勘日期为2013年11月)，两阶段完成的主要实物工作量见表1。
Table 1. Statistics of main workload completed
表1. 完成的主要工作量统计表
2. 工程地质条件
2.1. 场地地形地貌
拟建场地整体呈长方形，南北向长约2600 m，东西向宽约170米。场地地貌类型属残丘地貌，勘察期间测得各钻孔孔口标高为54.11~95.86 m，地势高低起伏。勘察区人类工程活动强度为一般，局部为强烈。
2.2. 区域水文气候
勘察区位于湖南省岳阳市区，岳阳市属北亚热带季风湿润气候区，气候特点是：温暖期长，严寒期短，四季分明，雨量充沛。
2.3. 区域地质构造
岳阳市位于新华夏系巨型第二沉降带，主要构造形式为古弧形构造。拟建场地位于岳阳市岳阳楼区，基岩为元古界冷家溪群板岩(Pt)。该区自第四系以来，地质构造运动进入相对稳定期，其特征表现剥蚀、侵蚀构造低山和丘陵地貌，为稳定地块。
2.4. 地层岩性
2.4.1. 地层划分依据及划分结果
根据本次钻探揭露，参照区域地质资料，场地地表土层主要由第四系耕土及素填土、第四系冲积(Qal)粉质粘土层组成，基岩为元古界冷家溪群板岩(Pt)，按其风化程度可分为全风化板岩至微风化板岩，详见表2。
Table 2. List of strata in the survey area
表2. 勘察区地层一览表
2.4.2. 各岩土单元(层)性质
1、第四系(Q)
1) 人工填土① (①为地层编号，以下同)：岩性主要为素填土，局部含植物根系及砼块。钻探揭露层厚0.2~3.2 m，平均0.71 m，层顶标高为55.46~87.83 m。
2) 粉质粘土(Qal) ②：主要由粘粒组成，不均匀含少量砂砾及碎屑物质，稍湿–湿，该层于场地内部分钻孔见揭露，层厚0.4~5.9 m，平均1.97 m，层顶埋深为0.0~3.2 m。
3) 全风化板岩③：褐红色为主，岩芯呈土状，局部为碎块状，碎块手捏可碎，节理裂隙很发育；岩芯遇水易软化，失水易崩解；属极软岩。共有179个钻孔揭露该层，层顶标高为57.10~88.31 m，层厚0.2~7.6 m，平均2.07 m。
4) 强风化板岩④：褐黄色夹灰白色，岩芯呈碎块–短柱状，碎块手可掰断，节理裂隙发育，岩芯遇水易软化，失水易崩解；属极软岩，岩体基本质量等级为V级。岩芯采取率一般为65%~78%；RQD一般为10~25。该层于场地内绝大部分钻孔见揭露，层厚0.5~9.3 m，平均3.07 m，层顶标高为52.68~95.86 m。
5) 中风化板岩⑤：浅灰绿色为主，上部岩芯多呈碎块状，下部岩芯多呈短柱状，少量块状；属软岩，岩体基本质量等级为V级。岩芯采取率一般为75%~85%；RQD一般为35~45。该层于场地内绝大部分钻孔见揭露，层厚0.6~16.8 m，平均7.66 m，层顶标高为50.29~94.56 m，该层于局部钻孔未揭穿。
6) 微风化板岩⑥：灰绿色、青色，岩芯多呈短柱状–柱状，少量块状；岩芯采取率为80%~86%；RQD为53~65，岩体基本质量等级为IV级，属软岩~较软岩。该层于场地内绝大部分钻孔见揭露，层厚1.0~16.4 m，平均6.04 m，未揭穿，层顶埋深为3.2~17.8 m，层顶标高为43.66~8.76 m。
7) 微风化板岩⑥1：灰绿色、青色，岩芯呈碎裂状、片状；岩芯采取率为60%~70%，岩体基本质量等级为Ⅴ级，属极软岩。层厚1.3~7.7 m，平均3.34 m，层顶埋深为3.9~13.0 m，层顶标高为47.75~78.15 m。
3. 各岩土层室内试验成果
3.1. 常规土工试验
本次详细勘察共采取117件土样进行室内物理力学指标试验 [2]，详见表3。
Table 3. Statistics of main physical and mechanical property indexes of soil
表3. 土的主要物理力学性质指标统计表
3.2. 压缩指标试验
本次勘察对粉质粘土及全风化板岩共采取了18件土样进行压缩指标试验 [2]，试验结果详见表4。
Table 4. Statistical table of consolidation coefficient of different pressure sections of each soil layer
表4. 各土层不同压力段固结系数统计表
根据上表试验结果，各土样典型e-p压缩曲线详见图1~4。
Figure 1. e-p curve of XK10 plastic silty clay
图1. XK10可塑粉质粘土的e-p曲线图
Figure 2. e-p curve of XK332 plastic silty clay
图2. XK332可塑粉质粘土的e-p曲线图
Figure 3. e-p curve of XK41 hard plastic silty clay
图3. XK41硬塑粉质粘土的e-p曲线图
Figure 4. e-p curve of XK246 completely weathered slate
图4. XK246全风化板岩的e-p曲线图
4. 不良地质现象
4.1. 不良、灾害地质现状
据本次勘察结果，场地内未发现有近代新构造运动及活动性断裂，未发现地下洞穴、地下暗滨、岩溶等不良工程地质现象。场地内人类工程活动一般，未发现崩塌、滑坡及泥石流等不良地质现象 [3]。
4.2. 不良、灾害地质预测
根据场地地形地貌、地质条件结合本工程特点，预测在工程建设过程中可能遇到的不良地质主要为地面不均匀沉降及边坡失稳。
1) 地基不均匀沉降
拟建飞行区跑道总长2600 m，跨越了山丘及山间谷地(含农田及水塘等)不同地貌单元，最大高差达40多米。按飞行区设计地坪标高为73 m初步估算，填方区回填土厚度将达2~21 m，填方区范围大、填土厚度大，分布不均匀，后期工程建设过程中将进行夯(压)实处理，但处理措施不当可引起地面下沉和不均匀沉降。另外，挖方区的地基土层以中风化板岩或微风化板岩为主，地基稳定性好，压缩变形小，在填挖方交界处存在地面不均匀沉降的危害，对飞行区跑道和停机坪的影响均较大。
2) 边坡失稳
在场地地势较高的挖方区，当场地平整开挖后，在跑道周边将会形成一系列开挖边坡，预计开挖边坡坡高为3~16 m，以岩土质边坡为主，因全风化–中风化板岩的风化、节理裂隙发育–较发育，岩体类型多为IV~V，局部存在外倾结构面，为不稳定结构体，当边坡开挖过陡时存在岩土体掉块、崩塌的可能，大气降雨及外营力也会降低边坡的稳定性，对飞行区跑道的安全存在一定的安全隐患。
在山脚填方区，存在高度较高的填方边坡，坡高2~15 m不等，若处理不当，将会引发滑坡或崩塌灾害，须采取相应措施进行工程治理。
4.3. 不良、灾害地质防治建议
1) 地面沉降的防治措施
对地面沉降的防治措施主要是加强填方区填土地基的地基处理，可通过严格控制分层回填土的厚度及压(夯)实质量，以及采取挤密土桩或灰土桩等进行地基处理，以提高填土地基承载力。通过采取沉降缝、加强基础整体强度等措施来预防地基不均匀沉降。
2) 边坡失稳的防治措施
对开挖边坡及填方边坡可采用重力式挡土墙、锚固工程(锚杆加固或锚索加固)、坡面防护(格构梁或砌石护坡)及排水工程(地表排水及坡内排水)等措施支护，防治滑坡、崩塌灾害的发生。对风化岩质边坡可采用喷锚网、SNS柔性防护等措施进行防护。
5. 水文地质条件
5.1. 地表水
拟建场地内山塘分布较多，大小水塘共约五十多个，水塘面积为50~200 m2不等。场地附近水库有坳背里水库、三圣水库、白湖水库及新农村水库等，规模均属小型，面积为0.004~0.013 km2。拟建场地西北侧分布有一溪流，自北东流向南西 [4]。
5.2. 地下水赋存类型及含水层特征
根据现场水文地质调查，场地地下水类型主要为上层滞水及基岩裂隙水。
上层滞水：主要赋存于场地地表的耕土及粉质粘土层中，由大气降水入渗补给，水量贫乏，水位随季节变化而异，根据经验其变化范围为0.3~4.0 m，勘察期间测得未测得其初见水位。
基岩裂隙水：主要赋存于强风化及中风化板岩节理裂隙中，场地强风化及中风化板岩节理裂隙发育，节理面可见地下水活动迹象。根据现场民井调查、抽水实验及访问当地居民，基岩裂隙水富水性贫乏，其水位随季节变化而异，未形成统一、连续的地下水水面。
在勘察期间，测得场地地下水的稳定水位埋深为0.3~5.2 m，相当于高程54.6~79.5 m，地下水变化范围一般为1~3 m。
5.3. 水文地质试验
5.3.1. 民井抽水试验
按《水文地质勘察工作方案》要求，在拟建场地的4口民井进行抽水试验，通过各类水文地质试验，目的是获取含水层的水文地质参数，同时为该项目的环境影响评价提供基础资料。
1) 试验地段及地层选择
在飞行区北部及南部各布置1口、在中部布置2口民井进行抽水试验。
场地地表土层为人工填土及粉质粘土层，为弱–微透水层，含水性差，富水性贫乏，不宜进行抽水试验，故本次抽水试验均在基岩裂隙水含水层中进行，试验层岩性为强风化或中风化板岩，试验层厚度为0.7~1.0 m。
2) 水文地质参数计算
综合分析区内水文地质和地下水渗流特征后，采用巴布什金的承压水公式计算水文地质参数K，其公式如下：
式中：K——试验土层的渗透系数(m/d)；
Q——抽水井流量(m3/d)；
S——井中水位降深(m)；
L——过滤器有效渗透部分的长度(m)；
r——井半径(m)；
α——取1.32。
计算数据及计算参数见表5。
Table 5. List of calculation parameters
表5. 计算参数一览表
把上列参数代入计算公式，得计算结果见表6。
Table 6. List of hydrogeological parameters
表6. 水文地质参数一览表
综上所得，该承压水含水层的渗透系数K为5.56~17.22 m/d，平均11.34 m/d，导水系数T为5.29~13.78 m2/d，平均9.16 m2/d。
3) 场区水文地质参数
根据场区前期及本次室内土工试验，对人工填土及粉质粘土层的含水量、孔隙比、渗透系数进行统计见表7。
Table 7. List of physical parameters and permeability coefficient of each soil layer
表7. 各土层物性参数及渗透系数一览表
5.3.2. 土层渗水试验
本次在拟建场地采用单环法对地表土层进行了3组渗水试验。
1) 试验方法及要求
通过渗水试验，其目的是为了获取包气带非饱和土层的渗透系数。
由于调查区内包气带岩性以填土及粉质粘土为主，本次对拟建场地共进行了三组单环法包气带渗水试验，分别为填土SS1、粉质粘土SS2及全风化板岩SS3。
根据《水文地质勘察工作方案》要求，选择试验目标层位，挖一个方形试坑至预定深度，再在坑底挖一直径30 cm、深200 mm的注水试坑，修平坑底，并确保试验土层不被扰动。在试坑中安装直径25 cm、高300 mm的铁环，使其与试坑紧密接触，外部用粘土填实，确保四周不漏水。准备就绪待试验。
试验开始即向铁环内注入10 cm高度的水，并保持在10 cm高度上，观测记录时间和注水量，观测时间间隔前段为5 min，后段为20 min。观测时间间隔根据现场实际试验情况可加密。当观测的注入水量Q固定不变时试验即可结束。在试验过程中，试验水头波动幅度不得大于±0.5 cm，流量观测精度应达到0.1 cm3。
2) 水文地质参数计算
本次试验根据地表包气带不同岩性，有选择试验点，共进行了3组试验。依据采集的试验数据，汇总统计表见表8~10，绘制Q~t曲线图见图5~7。
假定地下水的运动是层流，且水力比降等于1，按下列公式可计算试验土层的渗透系数：
式中：K——试验土层的渗透系数(cm/s)；
Q——水的注入流量(L/min)；
F——试环面积(cm2、本次试验为491 cm2)。
Table 8. Observation data of SS1 hole seepage test
表8. SS1孔渗水试验观测数据表
Table 9. Observation data of SS2 hole seepage test
表9. SS2孔渗水试验观测数据表
Table 10. Observation data of SS3 hole seepage test
表10. SS3孔渗水试验观测数据表
根据试验结果计算，得出包气带非饱和不同岩性土层的渗透系数见表11。
Table 11. Calculation parameters of unsaturated soil seepage test in aeration zone
表11. 包气带非饱和土层渗水试验计算参数表
5.4. 地下水动态及补迳排条件
5.4.1. 水位动态
1) 上层滞水
根据前期(2013年10月)水文地质调查结果，调查区上层滞水埋深一般为0.1~0.5 m，根据本次(2014年1月)水文地质调查结果，调查区上层滞水埋深一般0.3~1.2 m。区内上层滞水随季节变化明显，雨季水位上升，旱季水位下降，变化幅度为0.7 m，其水位动态类型属于大气降水入渗补给型。
2) 基岩裂隙水
根据前期(2013年10月)水文地质调查结果，调查区基岩裂隙水埋深一般为2.1~4.5 m，根据本次(2014年1月)水文地质调查结果，调查区基岩裂隙水埋深一般为2.5~6.8 m。区内基岩裂隙水随季节变化较明显，雨季水位上升，旱季水位下降，变化幅度为1~3 m。
5.4.2. 地下水补迳排条件
上层滞水主要通过大气降雨入渗补给，其次接受基岩裂隙水侧向渗入补给；上层滞水主要以地下潜流方式向地势低洼地带排泄，其次以植物蒸腾作用排泄。
基岩裂隙水主要接受大气降雨入渗补给，其次接受地表水(水库、山塘)入渗补给。基岩裂隙水多以地下潜流方式向低洼地带排泄，或在山脚地段侧向排入到地表第四系含水层中，其次以人工开采排泄。
6. 结论与建议
1) 拟建场地及其附近未见防空洞、孤石、洞穴、古河道、暗浜和地下管道等对工程不利的埋藏物，未见崩塌、滑坡及泥石流等不良地质现象。场地环境条件良好，综合评价适宜建设拟建项目。
2) 拟建场地地表土层主要由第四系耕土及素填土层、第四系冲积粉质粘土层组成，基岩为元古界冷家溪群(Pt)板岩，按其风化程度可分为全风化板岩至微风化板岩。场地地表覆盖层厚度较小，基岩岩层面起伏较大，地层均匀性较差。
3) 拟建场地区域人类工程活动程度一般，未见滑坡、崩塌及地面沉降等不良地质现象。在工程建设过程中，场地内主要环境工程地质问题为地面不均匀沉降及边坡失稳。其中边坡失稳包含填方边坡失稳及挖方边坡失稳，破坏形式主要为滑坡及崩塌。
4) 拟建场地土类型为中软–中硬场地土，建议场地类型为III类(填方区)~I1类(挖方区)，拟建挖方区场地为对建筑抗震为有利地段，拟建填方区场地为对建筑抗震为不利地段。
5) 拟建场地环境水文地质条件较简单，场区地下水类型主要为上层滞水和基岩裂隙水。上层滞水主要赋存于场地地表的人工填土及粉质粘土层中，含水层厚度一般为0.4~9.3 m；基岩裂隙水主要赋存于强风化及中风化板岩的风化裂隙及节理裂隙中。
6) 根据抽水试验结果，基岩裂隙水的渗透系数K ＝ 6.43 × 10−3~1.99 × 10−2 cm/s，平均1.31 × 10−2 cm/s，为中等透水层，为场地主要含水层。根据单孔抽水试验结果，涌水量Q = 16.31~35.50 m3/d，导水系数T为5.29~13.78 m2/d，富水性贫乏。
7) 根据渗水试验结果，冲积粉质粘土的渗透系数K = 6.79 × 10−5 cm/s，全风化板岩的渗透系数K = 7.64 × 10−4 cm/s，耕土的渗透系数K = 8.49 × 10−5 cm/s，富水性贫乏–极贫乏。