地球物理方法在城市地质结构精细化探测中最优方法组合研究——以成都市天府新区为例

【研究目的】成都市天府新区属于典型的西南红层地区,其地层结构呈泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、砂岩互层结构,不同岩性之间的物性差异相对较小,研究浅部地质结构探测方法,有利于实现城市三维精细地质模型的建立。【研究方法】本文在成都天府新区4个典型试验区,采用多种新的和传统的地球物理方法开展了地质结构精细探测试验。【研究结果】地质雷达、三分量频率共振具有较高的分辨率,其次是浅层地震勘探、高密度电阻率法、等值反磁通瞬变电磁法、微动勘探;地质雷达和等值反磁通瞬变电磁抗干扰能力最强,浅震、三分量共振、微动勘探受城市噪音干扰比较严重;采用地质雷达、三分量频率共振、高密度电阻率法、等值反磁通瞬变电磁法、浅层地震、微动勘探等方法进行组合探测,可以获得由浅至深不同深度范围内的地质结构分层。【结论】通过对比分析每种方法的探测深度、分辨率、抗干扰强度、施工效率和经济成本,形成了适应于成都市天府新区不同工况、不同探测深度的地质结构精细探测地球物理方法最优组合方案。     

地球物理技术在非开挖工程中的应用评价

非开挖技术逐渐成为城市管网建设的主要技术,其常用的方法以顶管法和定向钻法为主,但实施这些技术需要比较全面地预知施工区域内的地下信息才能确保工程顺利进行。地球物理探测主要用于探测岩层信息,发现地质问题,方法较多,理论涵盖物理学的各个学科,比较适用于非开挖工程的前期勘查。西气东输上海管网建设对地球物理探测技术进行了大量应用,发现它确实有很突出的应用价值,值得积极推广。     

综合地球物理方法在工程地震探测中的应用效果

为了减轻地震给国计民生造成的巨大损失，1971年以来，我们开展了东北地区国家重点项目宏观地震地质考察，以给出较简单的地震基本烈度评价。1976年第二代东北地区烈度区划图问世后，继续对7度以上地区重点工程厂址区进行烈度复核。     

中国城市地下空间地质结构分类与地质调查方法

城市地下空间开发和利用是顺应城市发展规律的合理抉择,也是我国近年来城市建设的热点区域。中国幅员辽阔,各类城市分布在不同的地貌区域内,具有不同地质背景和地质结构条件,在进行大规模城市地下空间开发和利用之前,要根据不同的地质地貌条件对各类城市地下空间结构进行初步分类,建立我国城市地下空间工程地质结构的分类体系,用于指导未来我国各类城市地下空间开发利用的工程实践。在考虑到不同城市所处地貌位置、区域构造特征、岩石圈深部结构特点、现今地震活动情况、地下岩土体结构、地下水埋深等多种参数,对未来中国可能进行大规模地下空间开发和利用的49座城市进行了分类。将地貌位置作为一级划分单元,对处在同一地貌部位各类城市所处大地构造环境、壳幔特征、基底结构、表层断层活动性以及潜在震级大小进行区分;同时对表层岩土体类型和岩土体立体结构进行分类。城市地下空间分类是基于对地下空间的精细化探测。本文还总结了现今对地下地质结构的调查方法,包括地面调查、钻探、地球物理勘探和建模方面的新技术和新方法,但对于在复杂地质环境下及深层地下空间开发中结构系统的全要素精细探测仍需要发展新的方法和理论,对不同类型城市地质结构模型的构建理论和描述方法也有待突破,城市地下空间地质结构分类体系和分类方法仍需进一步完善。     

雄安新区城市地下空间探测技术研究

近年来随着我国城镇化进程的加快推进,对城市地下空间开发利用的需求愈发迫切,城市地下空间探测技术也取得了较大发展,但对特定区域的探测技术方法仍存在适用性问题,尤其是0–200 m地下空间结构精细划分和异常识别.本文基于雄安新区工程地质钻孔物性资料统计分析,建立了雄安新区地下空间地层物性柱子,指导地球物理数据解释.结合实际地球物理探测结果,对地球物理探测技术解决问题的能力和分辨率进行了分析、评价,并基于评价结果建立了适用于雄安新区地下空间结构精细成像的探测技术体系.     

城市地下空间资源综合利用实践——以成都市地质环境图集(2017)数据集为例

在全面收集地质和工程勘察资料基础上,系统梳理了成都市地下空间资源综合利用需要防范关注的7类地质问题以及需要统筹保护的4类地质资源。根据城市地下空间资源综合利用约束性地质要素（地质问题、地质资源）和地质结构在垂向上的差异,将成都市0~200 m地下空间划分为0~30 m、30~60 m、60~100 m、100~200 m 4个层位,在此基础上,提出了成都市地下空间分区、分层开发利用建议,编制了《支撑服务成都市地下空间资源综合利用地质环境图集》。图集范围覆盖成都市中心城区、高新西区、高新南区、国际生物城、天府新区成都直管区、天府空港新城、简州新城、淮州新城等重点地区,包括39张图件和1个地质调查报告。图集为成都市城市地下空间综合利用、城市空间优化拓展、城市功能品质提升以及国土空间开发、空间转型升级和城市集约、绿色、可持续发展提供了地质依据,对于全国其他城市开展同类图集编制具有示范和借鉴意义。     

成都市城市地下空间探测的地球物理方法研究

成都市已被国家定位为国家中心城市,是继北京、天津、上海、广州、重庆之后第六个国家中心城市。成都市地下空间的开发与利用对于城市的快速、健康、生态发展具有重要的现实意义。1991年《成都市城市物探工作报告》对我们现在研究成都市地下空间三维地质结构探测工作的重要补充。结合成都市地层分布、城市建筑物特点,成都市城市地下空间探测应用最广泛的应该是反射波法、面波法(主动源和被动源联合勘探)、等值反磁通瞬变电磁法,其次以直流电测深(包括高密度电阻率法)、探地雷达等,辅助手段为折射波法、放射性测量和测井、波速测试等方法。解决城市专项地质问题需要针对问题的其它工程物探方法。     

成都市城市地下空间探测的地球物理方法研究

成都市已被国家定位为国家中心城市,是继北京、天津、上海、广州、重庆之后第六个国家中心城市。成都市地下空间的开发与利用对于城市的快速、健康、生态发展具有重要的现实意义。1991年《成都市城市物探工作报告》对我们现在研究成都市地下空间三维地质结构探测工作的重要补充。结合成都市地层分布、城市建筑物特点,成都市城市地下空间探测应用最广泛的应该是反射波法、面波法(主动源和被动源联合勘探)、等值反磁通瞬变电磁法,其次以直流电测深(包括高密度电阻率法)、探地雷达等,辅助手段为折射波法、放射性测量和测井、波速测试等方法。解决城市专项地质问题需要针对问题的其它工程物探方法。     

土石混合体斜坡地质结构精细探测新途径及其应用

土石混合体滑坡具有分布范围广、发生频率高、规律性差等显著特点,是西部山区及其重大工程建设中最为常见的灾害类型之一,其内部复杂的土-石结构是构成该类滑坡防治困难的关键因素。为了获取土石混合体斜坡接近真实的地质结构,提出通过探窗组合法,即采用高分辨的地球物理勘探方法进行地质结构探测,并借助探坑土石结构的图像处理技术予以补充,以初步实现地质结构的精细探测及宏-细观结构模型的统一。应用该方法,对湖南省南岳区拜殿乡土石混合体斜坡进行地质结构探测,获得了该斜坡接近真实的精细地质模型。该研究方法可为揭示滑坡形成演化的结构控制机制提供基础,使滑坡的预测和防治工作更加科学合理。     

黑龙江省虎林盆地单元结构的地质-地球物理研究

采用基于余弦变换的重力异常向上延拓及常密度单界面重力异常反演方法对虎林盆地布格重力异常进行了处理,反演了基底深度。结合穿过盆地的重力和大地电磁测深剖面资料及俄罗斯一侧的阿尔昌盆地的地质资料,分析了虎林盆地地质-地球物理所反映的盆地南部和北部基底结构的差异性。研究结果表明：敦密断裂（由2支断裂组成）中的南支断裂倾向直立,走滑特征明显,控制着其两侧断块的走滑及盆地的形成和演化过程,为主干断裂;以其为分界线,虎林盆地由地质和地球物理性质完全不同的2个盆地（南部盆地和北部盆地）组成,北部盆地为大三江盆地的一部分,南部盆地则属于另外一个独立的盆地体系。     

纵横波法在华北平原区浅层精细结构探测中的应用

鉴于城建规划等对城市地下空间探测精度要求越来越高的的形势需求,在华北平原雄安新区附近开展了针对浅层的纵横波勘探试验研究。从方法技术层面详细阐述了野外数据采集的相关参数、数据处理流程和关键技术及其试验效果。研究获得了试验区浅层精细地质结构和速度分布特征,纵横波在深度域具有较好的对比性。纵波法在试验区最大有效探测深度达700 m,最浅探测深度为24 m,整体分辨率可达4 m,横波法最大探测深度约220 m,最浅探测深度为9 m,整体分辨率则高达1 m左右。横波弥补了浅表层纵波盲区和分辨率不足的问题,提高了浅表结构划分和断层上断点定位的精度,而纵波则弥补了横波探测深度小的缺陷。     

中国城市地质调查总体构想与关键理论技术

近年来,我国在城市群、大城市和中小城镇等不同层面组织开展了大量的城市地质调查,在城市地质资源、地质环境、发展空间的调查评价,以及地质信息服务城市管理制度建设等方面取得了丰富成果,在调查技术方法、成果产品服务、工作协调机制等方面积累了一些经验,但和新型城镇化的需求相比,还存在着工作理念较落后、地质信息更新慢,成果体系没标准、工作机制不完善等诸多不足。国家新型城镇化发展战略提出了全新的城市发展理念,在优化城市结构布局、拓展城市发展空间、推进绿色城市建设、提高城市安全保障水平等方面,对城市地质调查提出了迫切需求。新时期应该以全新的思路开展城市地质调查,要树立大资源、大环境、大数据理念,服务城市规划、建设、运行、管理等多个层面,开展空间、资源、环境、灾害等多要素综合调查,打造地下三维可视化的城市地质模型(透明城市),完善空天地一体化的地质资源环境监测网络,建立开放共享、动态更新的城市地质信息服务与决策支持系统,构建城市地质调查成果服务产品体系、技术标准体系和保障制度体系。为实现这个目标,需要建立城市资源环境承载能力、城市多圈层交互带、地下空间资源协同规划等理论,开展城市地质探测与监测、国土空间开发地质适宜性评价、地下空间开发利用地质安全评价、三维城市地质建模与公共服务等技术攻关。     

在地勘测量中应用RTK技术

传统光学仪器测量需要测量点之间通视，数据需要手工记录和进行繁琐的后处理。RTK技术将GPS接收机、现场手持计算机和无线电数据链相结合，实时提供cm级测量精度，可大大提高工作效率，减轻劳动强度。它由基准站、流动站和数据处理系统组成。在基准站安置GPS接收机，对GPS卫星进行连续观测，将观测数据通过无线电传输设备实时地发送给用户观测站。GPS接收机在接收卫星信号的同时接收基准站传输的观测数据，实时地计算并显示用户站的三维坐标及其精度。RTK技术可以替代常规测量为地质勘查工作快速提供可靠、高精度的测量成果。     

物探方法在地质灾害中的应用

文章介绍了物探方法在地质灾害调查不同阶段工作中的任务与适用原则；阐明了目前在地质灾害领域使用较多的物探方法及其应用前提和效能；通过列举部分物探方法在地质灾害调查中的应用实例与效果，说明了物探是当前地质工作中的一项现代化勘查技术，也是地质灾害防治系统工程的一部分，在地质灾害调查领域可以发挥其重要作用。它的特点是快速、全面、准确、省时、经济，尤其是在较敏感的地区，可以做到无损检测，为地质灾害防治施工工程提供科学依据。因此，只要遵循物探工作的应用原则与规律，就能取得较好的探测效果，更好地为社会经济发展服务。     

新疆东准噶尔成矿带浅覆盖区地质填图效果——以杜热一带浅覆盖区基岩地质填图为例

如何“剥离”盖层,以获取盖层下伏基岩地质(地层、岩浆岩、构造)及矿化信息是开展成矿带浅覆盖区地质填图的重要研究内容。结合区域地质及地球物理场特征,梳理了填图区与基岩地质填图有关问题,在填图区岩石物性分析的基础上,通过对1:5万重力、磁力和激电(IP)测量数据处理分析,采用多参数互约束解释技术和钻探验证约束技术“剥离”盖层,进而获得杜热一带覆盖区下伏基岩地质图,并提出以“穿透性”地球物理探测技术(重磁电)为先导,融合地质、地球化学、浅钻为一体的综合调查技术。在填图区新识别隐伏岩体43处(包括中酸性岩体18处,中基性岩体21处, 基性—超基性岩体4处),划分主要断裂构造22条,进而划分出阿尔曼太-扎河坝蛇绿混杂岩带、北部萨吾尔—二台古生代复合岛弧带和南部谢米斯台-库兰喀孜干古生代复合岛弧带3个三级地质构造分区;划分出奥依达格-吉勒库木铜金钴、铬铁矿找矿远景区1处,圈定找矿靶区4处,其中位于阿尔曼太-扎河坝蛇绿混杂岩带西延带的浅覆盖区玉塔斯铜金钴找矿靶区具有很好的找矿潜力。通过地球物理解译和钻探验证,成功预测并新发现准格尔北缘盆山结合带扎河坝-阿尔曼太蛇绿混杂岩带向西部浅覆盖区延伸。杜热一带浅覆盖区基岩地质填图效果表明,开展成矿带浅覆盖区基岩地质填图可为区域构造环境、成矿地质背景研究和找矿靶区预测提供重要基础地质和矿化蚀变信息。     

综合物探技术在松山隧道勘察中的应用

松山隧道线路位于松山国家级自然保护区,勘察过程中不允许对植被造成大面积的破坏,且由于地形地貌的原因,采用传统勘察手段很难查明拟建隧道覆盖层的厚度、地层分界线以及不良地质体的分布情况,因此非常有必要开展先进的物探技术研究,探索一套适用于山区复杂地形条件下的、不破坏地表植被的绿色勘探技术。本文针对复杂地表和绿色勘探技术的需求,在松山隧道勘察中,针对不同位置、不同埋深,采用多种物探方法,结合地质资料进行综合分析,推断了隧道洞口位于碎石和块石中,开挖时应加强边坡加固措施;推断了里程K28+945~K29+100区间,隧道位于强风化基岩中,里程K30+645~K31+360区间内,隧道位于裂隙发育带,该两处开挖时应加强超前预报和支护工作。研究表明,本文提出的多种物探方法结合开展勘察的技术,是一套适用于山区复杂地形、不破坏地表植被的、有效的绿色勘查技术,在隧道勘察前期,应用该技术对隧道开挖区域进行勘查,可以提前掌握隧道开挖区域的地质情况,为隧道施工提供可靠依据,保障隧道施工顺利进行。     

武汉城市地下空间工程地质研究

利用武汉市现有勘察资料,初步分析研究城市地下空间的物质载体及其空间组合关系,从空间岩土体工程地质性质和赋水条件入手,研究得出武汉城市地下空间的利用存在岩溶地面塌陷、地下水作用、软土变形三大工程地质问题。在此基础上进行地下空间利用区划,指出各区在地下工程建设中需要重点防范的工程地质问题和合理利用地下空间的方法。最后以武汉地铁首期工程为例,分析工程地质优势与问题,提出防范问题的措施建议。     

EH4电导率连续成像系统在银厂坡地质勘查中的应用

通过EH4电磁方法在贵州威宁银厂坡地质勘查中的应用实例，并经过勘查、成矿靶位的确定、工程验证三个阶段工作后，认为EH4电磁方法在地质勘查中具有较好的应用效果。特别是在深部地球物理信息上优于其它常规物探方法，而它相对其它常规物探方法又更具有设备轻、速度快、费用低、精度较高等优点。