学文网摘要：关于广从断裂，虽在客观上认证了其在区域上的存在，然而具体到广州地铁三号线北延段同和~永泰区间所穿越的广从断裂，具置、规模、产状等构造要素均不明确。本文从地铁工程建设角度论述了广从断裂专题勘察的必要性以及勘察原则，同时介绍了勘察方法的实施手段：以钻探为主要勘察手段，结合采样试验（岩矿鉴定、岩土热释光测年试验等）进行，并分析了广从断裂的特征，结合广从断裂的特征及其与地铁线路的位置关系进行了工程评价并提出了相应的工程措施和建议。
关键词：地铁、广从断裂、评价、建议
1. 前言
广从断裂是广州地区规模巨大的北东向断裂带，前人虽有过很多论述，然而具体到与广州地铁三号线北延段交汇部位，却知之甚少。因此，为确保地铁工程建设的顺利与安全，有必要进行专项勘察以查明其在地铁线路上的具置、性质、规模、产状要素、破碎程度、活动性等，综合分析其对工程的不利影响，并提出防治措施。
专项勘察场地位于三号线北延段同和站～永泰站区间，该区间沿白云区同泰路从东往西穿过，在地貌上东西差异明显：东边为花岗岩和混合岩的剥蚀残丘，属低山丘陵，高差较大；西边为广花冲洪积盆地，地面平坦。
2. 区域地质特征
2.1.构造特征
同和站～永泰站区间沿线区域大地构造位于广花凹陷，增城凸起的交接部位。场地以广从断裂为界线分为东西两个构造区：以东属于增城凸起的西端，是由震旦系及花岗岩入侵体的东西向构造带所组成；以西是北东向的（如广花盆地）一系列对称褶皱等构造区。
2.2.地层
同和～永泰区间沿线的地层主要由第四系、上三叠系小坪组、石炭系石磴子组，由新到老简述如下：
①第四系（Q）：上部为素填土和杂植土，杂色，欠压实，厚度一般1-3m不等。中部为冲、洪积砂层、粉土和河湖的淤泥质土组成，厚度3-5m左右。下部为残积层，花斑状粘土、粉质粘土、残积土，色杂，硬塑状，厚度5-21m左右。
②上三叠小坪组（T3x）：为一套较粗粒陆相含煤碎屑岩。其岩性以灰白色、灰色砾岩、含砾砂岩、石英砂岩为主，夹黑灰色粉砂岩，碳质页岩及薄煤层，底部以砾岩为标志与下伏地层呈不整合接触。
③石炭系大塘阶石磴子组（C1ds）：为一套深灰色海相碳酸盐沉积，中厚层状石炭岩，局部夹白云质灰岩或白云岩，层间夹黑色钙质泥岩。底部有大理岩化现象。
2.3.地质发展简史
广从断裂在加里东运动期已经形成，大断裂常常是构造单元的分界线，控制着地层、岩相和地层厚度的变化。本地区由于受该断裂的围限，在本地区的西部形成了沉积盆地，沉积了一套从石炭系～早三叠的沉积岩系。广从断裂在侏罗纪又重新活动，在沿线的地层发生了一系列的较大的次一级的断裂，和更多的低级别小型断裂和褶皱。
3. 专项勘察
3.1.工作思路
确定勘探对象及范围时，必须充分分析研究以前的资料，从中选取断裂可能经过的位置，经过反复研究，在初勘的基础上在断裂推断位置附近垂直NE 30°（推断的断层走向）分别布置两排钻孔，把钻孔投影到平面***上取得钻孔坐标，控制真实的断层走向，在实施工程中根据揭露逐步调整孔位。
3.3.勘察手段与方法
（1）钻探：直观地反应出断层上下两盘的岩性差异、断裂破碎带特征，勾绘出断裂带走向与位置、断层的倾向。
（2）岩矿鉴定、热释光测年试验：准确的对岩性定名、反应构造应力作用、动力变质作用的程度；热释光测年试验，可以查明断裂的最晚活动年代，进而判定断裂的活动性。
（3）抽水试验：可以了解断裂破碎带的富水性、透水性，预估坑道涌水量，更准确地评估其对工程的不利影响。
4. 勘察成果与断裂特征
4.1.断裂位置与产状
通过对广从断裂的专项勘察，最后确定广从断裂在三号线北延段同和～永泰区间里程YK8+784处通过（***1）。
***1 断裂与勘探点平面位置***
由于被第四系所覆盖，其产状主要是根据钻孔资料，用三点法予以测定。断层的产状呈走向NE，倾角NW，即NE22°∠83°NW。（***2广从断裂剖面***C-C和D-D）
***2广从断裂剖面***C-C和D-D
4.2.断层性质
该断裂致使老地层石炭系石磴子灰岩（C1ds）逆冲覆盖在新地层上三叠小坪组地层（T3x）之上（如广从断裂剖面***C-C和D-D剖面所示）。由于断裂的倾向 与岩层倾向一致，且断裂倾角大于岩层倾角，致使造成地层重复。根据断层上下盘运动方向、新老地层的相互接触关系可以判定断层的性质为：上盘上升，下盘下降，为逆断层。
4.3.构造强化与动力变质特征
（1）构造强化
构造强化是断层存在的重要依据，构造透镜体是断层作用引起强化的一种表现。在广从断裂主断裂的下盘的整套T3x地层都非常破碎。断层带内或断层两侧岩石碎裂成大小不一的透镜状、角砾块体，如在MCZ3-GC-14钻孔中在断层下盘的上三叠系地层中就有石炭系石磴子的灰岩透镜体出现（***3、***4）。
***3 T3x中夹有C1ds砂糖状透镜体
***414号孔岩芯照片（破碎带）
（2）角砾岩
在上盘的石磴子灰岩（C1ds）地层中矿化作用明显，岩矿鉴定结果表明：岩性主要为大理岩，普见角砾重胶结现象，岩石主要为受张应力作用破碎成大小不一、不规则的角砾状块体及微晶粒状石英所胶结。灰岩中方解石的形成应不少于两期，早期的方解石晶粒较小，晶面较混浊，晶体明显受过构造应力作用的破坏，出现有双晶扭曲、错位、晶体破碎、异常消光等。这些现象显然都与断裂构造作用有关（***5）。
***5广从断裂上盘C1ds地层的角砾岩
（3）动力变质带
靠近断裂附近的石炭系石磴子灰岩经过变质形成了较厚的矿化带（大理岩化），而三叠小坪组的地层也发现有红柱石和绢云母化。这些都是断裂发育过程中产生动力变质的结果。断层两盘相对运动过程中，在断层的一盘或两盘的岩石中产生羽状排列的张节理，这些派生的节理与主断裂斜交。羽状节理与主断裂所交锐角指示节理所在盘的运动方向。在MCZ3-GC-14号和MCZ3-GC-18号钻孔的大理岩中串珠状的溶洞很发育，这些溶洞就是羽状节理溶蚀发育的结果。
4.4.断裂活动性特征
根据热释光测年结果，最新的距今为20.46±1.22万年，最老的距今为87.74±5.20万年。其中20～30万年3个，40～60万年2个，80万年以上1个(表1)。
表1 热释光测年试验成果表
孔号 深度(m) 样品性质 测试结果
(万年)
13 41.00 破碎带 20.46±1.22
14 37.80 碎裂岩 45.32±2.70
60.00 含砾粘土（洞穴堆积物） 24.60±1.47
16 27.6～34.7 （炭质页岩）碎裂岩中方解石 23.97±1.40
18 60.00 碎裂岩中石英脉 54.13±3.20
76.50 （炭质页岩）碎裂岩中方解石 87.74±5.20
根据上述数据可以推断广从断裂活动时域最晚为第四纪早更新世～中更新世，第四纪晚更新世（即距今10万年）以来未发现活动的迹象，为非全新世活动断裂。
4.5.断层富水性
为了解断裂破碎带的富水性、透水性，根据地层揭露情况挑选了MCZ3-GC-16钻孔进行溶洞抽水试验，采用单孔3次降深稳定流抽水试验，从表2可以看出平均日出水量可达204.00m3/d，富水性为中等到强，主要是由于断层处形成较厚的矿化带，溶洞、溶蚀裂隙发育所致（表2）。
表2断裂破碎带溶洞抽水试验成果表
钻孔编号 试验深度(m) 含水层名称 静止水位(m) 稳定流抽水试验
降深
(m) 流量
Q(m3/d) 单位流量
Q(m3/h.m) 渗透系数
K(m/d)
MCZ3-GC-16 17.00
～
35.00 断层破碎带溶洞水 2.20 8.50 204.00 1.00 5.45
2.20 6.00 155.04 1.08 5.63
2.20 4.80 132.24 1.15 5.84
5.断裂带对工程的影响及防治对策
5.1.影响分析
（1）广从断裂自晚第四纪以来，未发现活动的迹象，区域稳定性较好，地铁工程不会因断裂活动产生破坏作用。
（2）地铁三号线北延段大致垂直穿过广从断裂，主断裂的产状走向为NE22°，倾向83°， 而线路的走向为285°。由于近乎垂直通过，断裂影响的垂直距离会比斜交或平行时短，对地铁的影响范围也相对小。
（3）隧道洞身虽从上覆第四系地层中穿过，但隧道底板距离断裂破碎带较近，受动力变质作用，溶洞、溶蚀槽极为发育，通过对断裂带内的水文地质试验成果分析，广从断裂带的富水性好，具承压性，上覆第四系中粗砂层分布稳定连续，当上部砂层与下部溶洞裂隙水联通时，易产生坑道涌水、透水，围岩稳定性降低，易产生塌方。
5.2.防治对策
（1）如果采用盾构法施工方案时，可采取有限元法和边界法以及实测数据法估算地面土体的沉降变形。
（2）受矿化带溶洞承压水影响，盾构掘进过程应注意及时封闭成环，同时应注意盾构机的密封情况，防止造成螺旋输送机喷涌。
（3）如果采用矿山法施工方案时，对断裂破碎带及其受断裂影响的围岩，开挖过程中应严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、早封闭、早封闭、勤量测”的方针，加强支护和排水，必要时可实施超前导坑，预报前方地质条件的变化，为防止破碎带涌水、围岩坍塌，可采用小导管径向注浆止水。
参考文献
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［2］ 杜建华、沈红云，广州地铁复杂地质条件下的土压平衡盾构掘进技术研究［J］。隧道建设，2006,26（4）：68-71.
［3］ 林思蔚，广州构造地质研究与建筑［J］。广州建筑，1994,4:31-37.
［4］ 广州幅地质***基岩地质***说明书［M］，广东省地质科学研究所 1989.
注：文章内所有公式及***表请以PDF形式查看。
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