摘要
锦州滨海地区地势低平，地貌类型单一，基岩埋深较浅，地下水富水性较差，工程地质分区简单，地质灾害不发育，比较适合工程建设活动。为支撑锦州滨海新区规划布局及规范工程建设活动，需要充分掌握辽西滨海地区岩土体工程地质特征，进而圈定工程建设活动适宜性范围。本研究通过对岩土体工程地质特征进行分析，定性评价了区域地壳稳定性，并结合滨海丘陵地区主要地质环境问题，首次将海咸水入侵、软土厚度等指标列入辽西滨海地区工程建设适宜性评价指标体系中，采用层次分析法，定量评价了研究区工程建设适宜性。研究结果显示，锦州滨海地区可划分岩体3大类，土体2大类；区内无全新活动断裂，地壳稳定性较好，地面稳定性较好，场地稳定性为稳定—基本稳定场地；工程建设适宜性大部分属于适宜等级，占总面积的 87. 44%；仅有 12. 56% 的面积属于较适宜级。较适宜区在工程建设过程中主要防止地下水位埋深过浅导致建筑物腐蚀以及地下建设空间渗水等情况。
Abstract
The coastal area of Jinzhou is suitable for engineering construction activities because of its simple topography and geomorphologic type， shallow burial depth of bedrock， poor groundwater richness， simple engineering geological zoning and lack of geological disasters. In order to support the planning and layout of the coastal area of western Liaoning Province and the specification of engineering construction activities， the engineering geological characteristics of geotechnical bodies in the area are studied， and the suitable range of engineering construction activities is defined. Based on the analysis of geotechnical engineering geological characteristics， regional crustal stability has been qualitatively evaluated. Considering the main geological environment problems in coastal hilly areas， the index of saltwater intrusion and soft soil thickness are included in the evaluation index system of engineering construction suitability in the coastal area of western Liaoning Province for the first time. The research results show that，the Jinzhou coastal area is divided into three categories of rock mass and two categories of soil mass； There is no new active fault in the study area， the crust stability is good， the ground stability is good， and the site stability is stable to basically stable； The suitability of engineering construction mostly belongs to the suitability level， accounting for 87. 44% of the total area； Only 12. 56% of the area belongs to the more suitable level. The more suitable area mainly prevents corrosion of buildings caused by shallow groundwater levels and water seepage in underground construction spaces during the engineering construction process.
0 引言
锦州市是辽宁省重要的科技、教育、文化、医疗、物流中心，已被纳入辽宁沿海经济带国家战略。锦州滨海地区隶属于锦州滨海新区，该区于2010年 4月升级为国家级开发区。通过对锦州市滨海地区工程地质层进行划分，分析工程地质特征，开展工程地质分区和工程建设适宜性评价，可以为锦州滨海地区规划布局、建设和发展以及工程选址等提供资料支撑和决策依据。
工程建设的地质环境适宜性评价是涉及多层次、多种因素作用的空间综合决策问题（徐志平， 2009）。近年来国内外众多学者在城市工程建设适宜性评价相关问题上，多在评价方法、指标体系、不同地域等方面进行了研究（俞跃平和唐柏安，2011； 潘朝等，2013；陈绪钰等，2020）。目前在评价中应用较多的主要是专家聚类法、模糊数学法、层次分析法等（唐辉明，2006，2009；段乃金等，2017；王文涛和郭明伟，2022），如邹同庆等（2001）对专家聚类法在地下水资源评价中的应用进行了研究，王淑文和刘臣（2001）学者将模糊数学法应用于水质评价，而赵军海等（2006）、杨朋和宋述军（2007）等应用模糊数学法进行了环境质量的综合评判。梁樑等 （1989）、卢宗华（1990）、郭劲松等（2002）对层次分析法的改进及其实践应用进行了深入研究，层次分析法在工程建设适宜性评价应用较为成熟。关于指标体系的研究多参考《城乡规划工程地质勘察规范 CJJ57—2012》（2012）提出的指标体系，再结合不同地域地质环境特点选取合适评价指标（薛禹群和张云，2016）。
综上，目前已有研究成果虽为工程建设适宜性的评价提供了较为成熟的理论体系，但对于滨海丘陵城市地区的工程建设适宜性评价的研究仍较少，尤其在评价指标体系和权重确定等问题上需要更为深入的研究。
1 工程地质特征
研究区主要为锦州滨海新区内的主要建成区及部分规划区，其地貌类型较为简单，且城市化程度较高，地表构筑物覆盖率较多，中、北部地区以剥蚀台地、坡洪积扇裙为主，冲海积平原主要在南部及东部清沟湾广泛分布。
本文工程地质特征研究以《锦州市地下水资源调查评价报告》和《辽西凌河地区综合地质调查报告》为基础，补充工程地质、水文地质、环境地质等专项调查，将锦州市滨海地区的岩土体类型主要分为5类（图1），其中，岩体分为块状侵入岩类、层状碎屑岩类、块状变质岩类3大类，土体为坡洪积扇裙类黏性土+砂土双层结构和冲海积平原类黏性土+砂土+碎石土多层结构2大类。
（1）块状侵入岩类，分布于滨海新区中部的白垩纪碱长花岗岩，岩石坚硬完整，结构体呈巨型块状，面积裂隙率为 0.35%，无控制性结构面，存在岩脉穿插，饱和单轴抗压强度平均值为44.89~101. 05 MPa，承载力特征值大于 350 kPa，为良好的天然地基基础持力层。
（2）层状碎屑岩类，分布于研究区东南部的大红峪组石英砂岩夹页岩，整体呈中厚层结构，控制性结构面是岩层层面。页岩层是主要软弱夹层，结构体呈短柱状、厚板状，面积裂隙率 2%，饱和单轴抗压强度平均值为33.81~153.26 MPa，承载力特征值大于 330 kPa，除去软弱夹层，为良好的天然地基基础持力层。
（3）块状变质岩类，分布于研究区北部呈北东向分布的空心台组花岗质片麻岩，抗风化能力较差，风化壳发育，饱和单轴抗压强度平均值为 44.48~76.86 MPa，承载力特征值大于 1000 kPa，为良好的天然地基基础持力层。
（4）坡洪积扇裙类黏性土+砂土双层结构，主要以环绕台地呈扇裙状分布于研究区北部，成因类型为坡洪积，岩性为粉质黏土，层厚0.7~7. 0 m。平均承载力特征值为130 kPa。粗—砾砂，层厚0.5~3.1 m。平均承载力特征值为 180 kPa。下伏不同风化程度的基岩风化壳，接触面坡度一般为 10°~15°，可作为一般建筑天然地基基础持力层。
（5）冲海积平原类黏性土+砂土+碎石土多层结构，分布于滨海新区南部，位于冲洪积平原与海岸之间，地势平坦开阔，成因类型为冲海积，岩性为淤泥质粉质黏土，层厚0.4~15.6 m。平均承载力特征值为 80 kPa。粉土，层厚 0.6~7.2 m。平均承载力特征值为110 kPa。粉砂，呈透镱体分布于冲海积淤泥质粉质黏土中。层厚 0.4~7.5 m，据钻孔资料显示，区内粉砂层标贯击数为 8~10，存在轻微砂土液化现象。平均承载力特征值为 100 kPa。下伏冲洪积土层，该区中埋藏有流塑的淤泥质土软弱层及粉砂层，不宜作为一般建筑天然地基基础持力层，易产生过量沉陷及砂土液化等工程地质问题。
2 工程建设地质环境适宜性评价
2.1 工程建设适宜性
工程建设适宜性是衡量工程地质环境对区域性的综合开发或某种建设的适宜性程度，对区域规划和工程建设有着很重要的意义。它可以因地制宜地进行规划工程建设，为城市功能区划提供可靠的依据，力求以最少的社会经济投入获得最佳的社会环境与经济效果，避免或减少人类工程活动和土地的工程能力不相适应，在建设中避免出现不利于地质环境稳定的趋势（《工程地质手册》编委会， 2018）。
本文结合滨海丘陵地区工程地质特征、主要地质环境问题，采用层次分析法，在参考国内相关城市工程建设适宜性评价研究的基础上（梅芹芹等， 2018；夏伟强等，2019；张晓波等，2023），选取地形地貌、工程地质条件、水文地质条件、环境地质问题和场地稳定性等5个指标作为一级评价因子（郑丹， 2008；梅芹芹等，2018；张彩虹，2019；马涛和杨潘， 2021）。二级评价因子层是反映各一级因子主要特征的具体指标，根据各个一级评价因子的特征，综合确定 15 个二级评价因子，分别为①地面标高、 ②地形坡度、③岩土体承载力、④岩土体特征、⑤土质均匀性、⑥软土厚度、⑦地下水埋深、⑧含水层富水性、⑨地下水腐蚀性、⑩土腐蚀性、⑪地质灾害易发程度、⑫海咸水入侵、⑬活动断裂、⑭砂土液化、 ⑮抗震设防烈度。
2.2 评价指标及权重
2.2.1 单指标条件
（1）地形地貌
研究区内地貌类型较为简单，主要为剥蚀台地、坡洪积扇裙及滨海平原。地形较为简单，地势东北部剥蚀台地与坡洪积扇裙交错变化局部起伏较大，西南部以海冲积地貌为主，地势相对平缓。
（2）水文地质条件
研究区内地下水类型按埋藏条件，含水介质条件划分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水、碎屑岩类层间裂隙水。地下水水位在0.2~10. 0 m，在中北部剥蚀台地地区水位一般>6 m，南部临海地区大多<2 m。研究区西南部局部地区地下水 SO4 2- 含量较高，具有中等腐蚀性，区内地下水水量较贫乏，大部分地区单井涌水量<100 m3 /d，仅在西南部临海地区分布有水量中等区，单井涌水量100~1000 m3 /d。
（3）环境地质问题
区内西南地区和东部临海地区存在轻微海水入侵现象，其他地区未存在海水入侵现象。区内地质灾害易发程度较低，仅在西南部地区出现中等易发区，其他地区均为低易发区或无地质灾害易发区。工程地质特征及稳定性前文已有介绍，在此不作赘述。
图1锦州滨海地区工程地质分区图
2.2.2 权重
采用层次分析法计算各评价指标的权重（黄菊文等，2007）。通过构建评价指标判断矩阵、计算重要性排序和一致性检验，得到各项指标的权重 Wi，权值 Wi反映了单项指标对工程建设适宜性影响程度的大小。
层次分析法（Analytic Hierarchy Process，简称 AHP）是将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。
（1）确定判断矩阵。确定区域影响因素，根据主题层和指标层通过专家打分确定。期间要所有专家通过要求每个成员按 Saaty and Tran（2007）提出的1~9 标度（表1）两两比较后得出各自的判断矩阵，直至最后所有专家都没有意见为止，则求得的判断矩阵即为最终判断矩阵。
表1层次分析定权法的判断矩阵标度及其含义
（2）层次分析法确定权值。对于构造出的判断矩阵，就可以求出最大特征值所对应的特征向量，然后归一化后作为权值。但该判断矩阵需要通过一致性检验。即根据公式可以判断。
式中： CI为一致性指标；λmax 为最大特征根； n矩阵阶数； RI 为平均随机一致性指标，取值见表； CR 为随机一致性比率．只有当CR＜0.1时，判断矩阵才具有满意的一致性，所获取值才比较合理。
工程建设适宜性评价指标体系及权重表显示，对工程建设适宜性影响较大的5项指标分别为软土厚度、含水层富水性、土质均匀性、海咸水入侵和地面坡度，详见表2。
2.2.3 评价方法
工程建设适宜性的定量评价采用评定单元多因子分级加权指数法，应符合下列规定：
（1）评价单元的定量评价因子体系应由上述一级因子层和二级因子层组成。
（2）评价因子体系定量标准按表3确定。
（3）评价步骤：
按表4选定一级因子、二级因子，一级及二级因子的权重应符合下列规定：
①应根据各级因子对工程建设适宜性的影响程度，将其划分为主控因素、次要因素或一般因素。
②一级因子权重w'i、二级因子权重w'' ij 应满足下列要求：
，n 为参评一级因子总数；，m为隶属于第i个一级因子的参评二级因子总数；
表2工程建设适宜性评价指标体系及权重
③一级、二级因子的权重宜根据对其划分的类别按下表进行取值。
确定二级因子的具体计算分值 xj，按其对工程建设适宜性的影响程度分为4级：“适宜区”“较适宜区”“适宜性较差区”“适宜性差区”，其对应的定量分值一次分别为“9 分”“7 分”“5 分”“2 分”；基本指标定量分值以大者为优。
按下式计算评价单元的适宜性指数 Is，根据适宜性评价标准判定评价单元的工程适宜性分级。
式中：n—参评一级因子总数；m—隶属于第j项一级因子的参评二级因子的总数；wi j —第i项一级因子权重；w'' ij—隶属于第 i项一级因子下的第 j级二级因子的权重；xj —第j项二级因子的定量分值。
基于锦州滨海地区的经济发展趋势及地下空间利用现状，工程建设适宜性评价主要针对15 m以浅部范围内的地下空间进行评价，按照以上约束条件，利用已收集的资料，通过 GIS 软件对研究区 15 个评价因子进行分区，形成15个指标图层。
依据《城乡规划工程地质勘察规范》（2012），评定单元建设适宜性等级类别定量计算评判的判定标准按表5确定，由于本次选取的一级与二级因子的各自总数和均为 1，因此适宜性评分指数总分为 10分，与相应的标准减少一个数量级。
表3工程建设适宜性评价因子分级量化
表4因子权重取值
表5评判单元的工程建设适宜性判定标准
根据调查及收集的资料编制地面坡度、水系水域、洪水淹没程度、岩土特征、地基承载力、桩基持力层埋深、地下水埋深、浅层地下水污染、土、水腐蚀性、地震液化、活动断裂、地震设防等级单因子定量分级图层，并进行矢量图层叠加分析。通过 GIS 的空间分析功能对各因子图提取赋值，对各因子不同值进行评分，结合各因子权重，用综合指数法计算每个网格的综合得分，最后将综合得分依据ID号导入剖分网格。根据评分标准进行分区分析，最终得到研究区工程建设用地适宜性分图，见图2。
（4）评价结果
锦州滨海新区区内无全新活动断裂，场地稳定性为稳定—基本稳定场地。评价结果可以看出，滨海新区工程建设适宜性大部分属于适宜等级占总面积的 87.44%，分布范围最广，地形地貌类型较为简单，基岩埋深较浅，地下水富水性较差，地下水位埋深适中，工程地质分区简单，无特殊类岩土分布，地质灾害不发育，地基承载力特征值较高，比较适合工程建设活动，地面承载力一般在 200 kPa以上，多层或小高层建筑最为适宜，可建设厂房、运输中转站、民用设施、交通道路等。仅有 12.56%的面积属于较适宜级，分布在空心台村和陆屯村以南以及四方台村以东南两个区域，该区域的工程地质特性与适宜区较为相近，但地下水埋深较浅，不仅要防止浅层地下水污染，在工程建设过程中主要防止地下水位埋深过浅导致建筑物腐蚀以及地下建设空间渗水等情况，地面承载力一般在 150 kPa以上，多层建筑最为适宜。工程建设适宜性分级各等级面积统计值见表6。
表6工程建设适宜性分区面积统计
3 结论与建议
本次研究在充分掌握锦州市滨海地区工程地质特征的基础上，构建了考虑滨海地区环境地质条件的新型指标体系，采用层次分析法，对研究区工程建设适宜性进行了评价，主要取得的结论如下：
（1）软土厚度、含水层富水性、土质均匀性、海咸水入侵和地面坡度为工程建设适宜性主要的影响因子。
（2）滨海新区工程建设适宜性大部分属于适宜等级，占总面积的 87.44%；仅有 12.56% 的面积属于较适宜级。较适宜区在工程建设过程中主要防止地下水位埋深过浅导致建筑物腐蚀以及地下建设空间渗水等情况。
图2工程建设适宜性分区图
注释
① 辽宁工程勘察设计院 .2018. 锦州市地下水资源调查评价报告[R]．
② 中国地质调查局沈阳地质调查中心．2019. 辽西凌河地区综合地质调查报告[R]．
