李植庭1 钟广见2 黄家坚2
（1.广东省台山市第六建筑工程公司；2.广州海洋地质调查局，广州，510760）
第一作者简介：李植庭，男,1966年生，1987年毕业于湘潭矿业学院地质系,现工作于广东省台山市第六建筑工程公司，一直从事于工程地质工作。
摘要 利用旁侧声纳、浅层剖面探测等物探方法对大亚湾北部地区工程地质条件进行勘测，发现本区的工程地质条件具有浅层剖面记录清晰，反射特征明显的典型性特征。确定了三个反射界面R1、R2、R3,进行全区的追踪闭合。R1界面特征稳定，为强振幅的连续反射，除局部有冲蚀外，界面平直；R2振幅较强,连续性较好，有轻微起伏；R3为起伏变化较大的强振幅反射界面。测区底质基本属于砂质粘土。
关键词 大亚湾 工程地质 旁侧声纳 浅层剖面 砂质粘土
1 区域概况
1.1 地理位置
研究区位于惠州市大亚湾经济技术开发区，当地经济主要以农业和渔业为主。东联码头靠近海岸，在大亚湾的北部（图1，冯志强等，1996），在鹅洲岛北东部，港口泊位区在南海石化项目地点的南东部大约2km地方。
1.2 地形和水深
大亚湾北部地区从海岸线往外，20～200m之间，标高在－10m以上。岛的西部海滩平缓，水深为4～5m。
东联码头位于大亚湾的北海岸。从澳头河口至Fan He港，海岸线可以划分为以下三段：①泥质岸线，从罗望角至岩前村；②砾砂和砾质岸线，从岩前村至李霞村；③砂质岸线（组成了海角和海湾），从李霞村至Fan He港。沿岸一般地形包括山地、丘陵、台地、冲洪积平原和砂堤等。
1.3 气象和水文
根据霞涌气象站得到的1992年1月至1993年1月数据，以及本次观察的数据，盛行风主要为ENE—E方向，频率为26%；下一个盛行风为SSE—SSW方向，频率为22%。根据惠阳气象局提供的数据，当地气候为南亚热带季风气候。受一股冷空气流影响，在春季盛行近北风。当受强冷空气流影响时，风速可达布伦福特5到6级，最大可达8到10级。在夏季和秋季，当受季节风影响时，盛行偏南风。当遇上热带风暴时，最大的瞬时风速（在3秒之内）可达40m/s。在5月和11月为台风季节，平均每年有11个台风天，最多一次记录是1年达到26个台风天。
图1 区域位置图
Fig.1 Regional location map
最高气温为38.5℃，最低气温为0.7℃。在湾内每年平均气温为22.4℃和23.1℃。气温从4至6月增加很快，平均每月可增加大约3℃；气温从10至12月降低很快，平均每月可降低大约5℃。
平均最热月份的平均相对湿度为86%；平均最冷月份的平均相对湿度为74%。
年最大降雨量为2646.2mm，年平均降雨量为1989.4mm，在一天中最大降雨量为490.3mm。
年平均有雾天数为17天，在一年中最多的有雾天数记录为35天，有雾天主要在10月和3月。
年平均闪电天数为85天，在一年中最多的闪电天数记录为120天。
潮汐为不规则半日潮，理论最低潮为平均海平面以下1.02m。潮汐特征（在理论最低潮以上的基础上）：平均高潮面为1.67m，最高潮面为2.86m，平均低潮面为0.64m，最低潮面为-0.24m，最大潮差为2.68m，最小潮差为1.03m。
陆地或岛屿挡住了大亚湾，除了在SE—E方向的位置，大亚湾是朝向南海。但从开放海面涌进的海浪在这个地区消散掉了。
大亚湾潮流是不规则半日混合潮，从开放的海面进入湾内遭受了重大变化。在潮流涌进湾内，由于海岸和浅海地形影响，浅水影响是明显的。当潮流涌进湾内时，涨潮持续时间逐渐减少，涨落范围增加。结果，湾内涌起的波浪每天产生四次高潮和四次低潮。湾内残留的潮流受到地形和风向的影响，湾内残留的潮流速度（1～10cm/s）少于湾外（10～26cm/s）。
1.4 研究程度
2000年以前完成的工作、现有的数据和资料如下：
岩土工程勘察资料于1992年11月完成钻孔104个。物探资料调查面积26.5km2，浅地层剖面探测于1992年7月完成65km。
水文资料（表1）
表1 水文资料
2 测量和放样
2.1 测量坐标系、高程基准面
坐标系：东联港水工码头、调头区、栈桥、海堤采用大亚湾独立坐标系，投影面为高斯平面。
高程基准面：采用理论最低潮面，该基准面与1956年黄海高程系的关系式如下：理论最低潮面高程值＝1956年高程系高程值＋0.82m。另外，本次用水准测量方法联测了国家Ⅲ等水准点新稔11，求得了1956年黄海高程系与1985年国家高程基准的关系如下：1985年国家高程基准高程值＝1956年高程系高程值＋0.1399m。
2.2 测量方法
Ⅳ等GPS控制网的布设和施测
定位
东联港水工码头、调头区、栈桥、海堤测量的定位采用DGPS方式进行，采用有GPS-RTK功能的GPS接收机，基准站设在NH2，它在测量船作业期间不断向其发送差分信号。该方法的定位精度小于1m。
水尺设立及水位改正
采用NA2002电子水准仪按国家Ⅳ等水准的要求从BM2引测到米岭村新GPS点NH3，然后引测至位于霞涌镇附近的水尺1，位于东联港区附近的水尺2和水尺3。
进行水上测量作业时，水位观测每五分钟观测一次。
东联港水工码头、调头区、栈桥、海堤的水深测量采用水尺2及水尺3的水位数据进行改正。
地形测量采用GPS-RTK测量技术。东联港水工码头的岸边测至澳霞公路北侧。
测量平面精度为10mm；高程精度为±2cm。
3 数据采集和处理
东联港区码头、调头区及海堤的测线按50m×100m格网及25m×25m格网布置实施水深测量、旁侧声纳探测及浅地层探测。50m×100m格网面积为1.734km2;25m×25m格网面积为0.467km2；岸边陆域部分0.059km2，采用地形测量方法施测。
在野外作业期间，正值冬季，大亚湾海区通常吹3～4级的东北—东风，由于受到两次寒潮的袭击吹6～7级强风，测区内海况一般为轻浪，仅有几天为中到大浪。测区潮位通常为0.5～1.5m，最大潮约为2.3m，最小潮约为0.6m。
3.1 水深测量
水深测量采用挪威NAVTRONIC公司生产的NAVISOUND210型测深仪，换能器固定安装在测量船的左舷，在大的测量船（腾龙3号）上，换能器吃水深度为1.1m，在小的测量船（惠东1036号）上，换能器吃水为0.4m。作业时工作频率为220kHZ，量程设置为50m。测量的水深资料通过RS232串口传输到导航计算机并通过Hypack软件与导航定位资料和波浪补偿资料同时记录，记录时，每秒记录9个水深资料，测深仪同时打印模拟记录。记录上的点由Hypack导航定位软件按等距离方式控制打印，相邻mark点之间的实际距离为50m。
声速校正和换能器吃水校正是把校正声速值和换能器吃水深度值输入测深仪，由测深仪自动完成。
声速校正工作在每天作业开始前和工作结束后各进行一次，校正声速值由声速剖面仪（SVP）测得，作业期间测得的声速变化范围为1504～1515m/s，每天所采用的校正声速值为每天作业前所测得的声速。为了保证测深资料的可靠性，每天都进行测绳测量水深，把绳测得的水深值与同一点经过换能器吃水校正和声速校正后测深仪测得的水深值进行比较。作业期间每天的校正声速值和测深仪测深与测绳测深对比。
资料整理时，根据换能器和定位天线的平面位置关系，对换能器的位置进行了修正，修正公式为：
△X=sprt(a×a+b×b)×cos(α-θ)
△Y=sprt(a×a+b×b)×sin(α-θ)
式中：a,b为定位仪天线相对于测深仪换能器的偏移量，a为平行于船舷的偏移量，b为垂直于船的偏移量。
θ=arctg(b/a)
式中：a为测量船前进方向的方位角，由定位仪测得的前后两点的坐标确定。
原始记录文件中，每一秒钟测得一个坐标值（包括84坐标和大亚湾独立坐标）和十个水深值，以及记录了相应的时间和涌浪改正。绘图所采用的数据是根据绘图比例要求的点距对原始记录坐标进行取舍，并取出对应的水深、时间、涌浪改正，生成坐标文件。
原始记录文件中的水深值是没有经过潮位及涌（pitch heave and roll）浪改正，该两项改正在内业资料整理时进行，根据每一个坐标对应的时间加入潮位和涌浪改正。潮位资料由观测水尺获得，波浪改正资料由涌浪补偿仪测量并记录在原始记录文件中。
3.2 旁侧声纳测量
海底图像扫描采用美国klein公司生产的klein2000旁侧声纳系统，作业时声纳拖鱼放置于作业船左舷水下，拖鱼电缆释放长度约20m，工作频率选用100kHz，量程选择：东联进出港航道中心线及基两侧扫测量程为200m。采用数字记录并打印监视图像，记录上mark点由Hypck导航定位软件按等距离的方式打印，相邻mark点之间的实际距离为50m。
3.3 浅层剖面测量
浅层剖面测量采用美国datasonic公司生产的SBP-5000浅剖面系统，作业时换能器放置在测量船右舷，水下1.4m处，工作频率为3.5kHz，激发间隔为500ms，扫描宽度为100ms，采用模拟记录，记录上mark点由HYpack导航定位软件按等距离方式控制打印，相邻mark点之间的实际距离为50m。
在资料解释过程中，依据所获取的声学图像，结合东联码头区本次的地质钻孔进行地球物理解释，确定各反射层的反射界面、各层的岩性，通过时深转换，计算出反射层的厚度。时深转换的速度模型及时深转换尺。
单道地震剖面测量采用英国GeoAcoustics公司生产的Geopulse单道地震系统，作业时电火花震源，接收电缆均置于测量船左舷水下1m处，激发间隔1000ms，扫描宽度为125ms、相邻Mark点距为50m。
4 工程地质特征
4.1 水深测量
区内海底地形十分平坦，总体上是一个由西北向东南倾斜的单一水下斜坡，水深最小的在测区西北部，仅为0.30m，测区内水深最大的位于东南部，达5.20m；水深等值线呈北东向展布，以4.0m的水深线为界，本测区可划分为西北、东南两个区块；西北部海底地形变化稍大，水深0.3～4.0m，平均坡降为2.7×10-3。东南部海底地形变化则相对平缓，水深4.0～5.2m，平均坡降只有1.0×10-3。
4.2 旁侧声纳
根据旁侧声纳扫测资料显示，并结合测区内的钻井资料综合分析，测区内的海底障碍物及底质分布特征如下：
在本区的中西部有一片宽约400m，长约1300m的珊瑚礁滩呈北东向展布，经钻孔揭示，珊瑚礁滩的厚度达到3.40m，该礁滩在声纳记录上特征十分明显，清晰。该礁滩是本区的主要障碍物。
本区的北部区域，表面沉积物为粉细砂到中粗砂，经钻探揭示，砂层的厚度达到3.25m。
本区南部区域，表面沉积物由淤泥和砂质淤泥组成，经钻探揭示，本区南部区域的肥粘土厚度均大于3.Om。
4.3 浅层剖面探测
层序划分
本区的浅地层剖面记录大部分比较清晰，反射特征明显，但是局部区域，特别是DL6线以北的浅水区段，浅层剖面的记录面貌及反射特征则相对比较模糊。根据横穿K4、K5、K6……K10井的DZ11剖面，划分出R1、R2、R3三个反射界面，并从已知到未知进行了全区反复的追踪、对比和闭合。
R1界面平直，特征稳定，为强振幅的连续反射，在测区的西北部浅水区段缺失。R2振幅较强，连续性较好，界面起伏明显。R3为起伏变化较大的强振幅反射界面，在测区西北部浅水区段（珊瑚礁滩区），界面特征比较模糊，断续，连续性较差；在测区东南部界面特征则比较清晰，连续性较好，在浅层剖面记录上局部以尖峰状、灰黑色反射团块特征产出（图2、3）。
图2 浅地层反射剖面特征
Fig.2 Reflecting feature of Sub-bottom seismic profile
浅层结构
底质：根据旁侧声纳和浅层剖面资料显示特征，并结合测区内的钻探所揭示的结果。本区西北部的底质为粉细砂到中粗砂；测区中、西北部有一宽约400m，长约1300m的珊瑚礁滩呈北东向展布；其余区域的底质基本上为淤泥—砂质淤泥。
R0—R1层的厚度
该层在浅地层剖面记录上为浅灰色的近水平层，岩性均一，变化小；据分析，该层属于全新统海相沉积地层，经区内钻井揭示，该层为淤泥—砂质淤泥，厚度2.85～6.15m。
层Ⅰ的厚度分布具有西北薄，东南厚的特征，厚度等值线大致呈北东向展布。层I的厚度变化从本区西北角往东南角呈逐渐增厚趋势，厚度最小的位于本区西北角和西南角，只有2.0m；厚度最大位于测区东南角，达到7.0m。本区的其余区段，层I的厚度变化都较小，平均厚度均在3.0～5.0m之间。
R3界面的深度（风化壳顶面深度）：R3界面深度变化范围较大，为4.0～22.0m，总体呈西北浅东南深趋势。本区西北部R3界面深度为4.0～12.0m；本区中部R3界面深度为12.0～18.0m；深度等值线呈近东西向展布；本区东南部R3界面深度为18.0～22.0m，并以零星的低凹、凸起形态产出。
图3 浅剖地震解释剖面
Fig.3 Sub-bottom seismic interpreted profile
参考文献
冯文科等.1988.南海北部晚第四纪地质环境.广州：广东科技出版社
冯志强等.1996.南海北部地质灾害及海底工程地质条件评价.南京：河海大学出版社
何廉声主编.1987.南海地质地球物理图集.广州：广东地图出版社
Engineering Geological Features On the North Part of Daya Bay
Li Zhiting Zhong Guangjian Huang Jiajian
（Guangzhou Marine Geology Survey,Guangzhou,510760）
Abstract:By using geophysical methods of sonar and profiles,We have surveyed engineering geology in the north area of Daya Bay.We discovered three reflection interface:R1,R2,and R3.Reflection interface R1is a stable and flat surface;its amplitude is much strong and continuing.R2reflects a little undulation,a good continuing,and strong amplitude.R3reflects a very big undulation and great variation in amplitude.The seabed material is sandy clay.
Key Words:Daya Bay of South China Sea Engineering Geology Sonar Subbottom seismic profile Sandy clay