论地质安全研究的框架体系

我国地处欧亚板块东缘,地貌类型多样,地质条件复杂,国家重大战略的顺利实施与生态文明建设的有效推进面临着严峻的地质安全风险,因此亟需解决各种地质作用对人居环境与工程活动带来的地质安全问题。本文以地球系统科学为指导,以圈层相互作用、内外动力耦合、人地协调互馈为理论核心,聚焦国土空间地质安全、重大工程地质安全、城市建设地质安全、生态环境地质安全及资源开发地质安全等方面,分析国家战略发展面临的重大地质安全挑战,剖析地质安全牵引出的系列前沿科学问题,勾画出地质安全主要研究方向。地质安全是保障人民高质量生活、推动社会经济绿色发展、构建宜居地球的重要前提,对于解决当前和今后发展面临的重大工程建设、重大灾害防控、生态环境保护和人地和谐安居等相关地质安全问题,推进科技进步与社会可持续发展具有重要科学意义。     

喜马拉雅东构造结工程选址面临的地质安全挑战

喜马拉雅东构造结是全球构造活动最强烈、地质环境最复杂、地质灾害最频发的地区之一, 工程规划建设面临板块构造带的构造错断、深埋工程灾变、松动山体失稳、流域性地质灾害链等灾难性地质安全风险。如何在活动构造带内选择相对稳定与安全的场址, 实现工程规划建设与运营的地质安全风险最小化, 是当前工程地质领域的重要课题。文章系统梳理了东构造结地区重大地质安全问题, 发现传统的工程选址理论已无法满足喜马拉雅东构造结工程选址的要求, 工程选址面临地质演化过程与工程区地质建造不清、构造活动性与强震灾害风险突出、深部构造应力场与灾变研究薄弱、超高位超远程地质灾害链形势严峻等重大地质安全挑战。为此, 文章从"区域地质演化与工程地质问题" "活动断裂及工程安全风险" "复杂地应力场及工程灾变风险" "流域性地质灾害链工程风险" "东构造结工程选址理论方法"共5个方面提出工程选址主要研究方向, 为完善工程选址风险评价与防控方法提供思路。      

TBM掘进技术发展及有关工程地质问题分析和对策

通过对大量文献资料和工程实例的研究,论述了TBM(隧道掘进机)近半个世纪发展及其在隧道建设中的应用现状和问题。对大量国内外工程实例分析后发现优先采用TBM掘进技术已成为未来隧道建设总的发展趋势。从岩石力学和工程地质角度对岩石TBM掘进过程中遇到的诸如软岩大变形、突水、岩爆等不良工程地质问题导致卡机或管片变形、破损等工程事故进行了剖析,并对采用的工程处理措施作了总结对比。随着今后TBM掘进技术在我国大规模应用,对复杂工程地质条件的客观全面认识和施工方案的及时调整成为影响施工安全和经济效益的关键因素。     

城市热岛效应对土体工程性质的影响及其关键科学问题

随着全球气候变暖、城市化进程加快,世界各地大城市的热岛效应及其带来的各种环境和生态问题越来越严重。本文从地质环境保护的角度,分析了城市热岛效应的成因、特点及其对地质环境的影响,重点讨论了城市热岛效应环境中土体工程性质的变化及其带来的各种灾害效应,在此基础上,凝练出了4个关键科学问题,即城市热岛效应环境中土体温度场变化规律、土体中水分迁移规律、土体工程性质变化规律以及土体地质灾害效应,并对它们的具体研究内容进行了详细的分析。论文的分析成果对于掌握城市热岛效应对土体工程性质的影响,保护城市地质环境和防灾减灾,实现城市的可持续发展具有重要的理论和现实意义。      

城市发展与城镇化工程地质学的机遇与挑战

在城镇化全球规模的历史趋势和中国城市发展与城镇化历程及其特点分析的基础上,围绕城市岩土工程与地质环境系统,讨论了地质环境与城市规划、城市地下空间利用、城市生态与环境安全等领域工程地质研究发展的思路,强调了地质基础研究与多学科多源知识融合、多种技术集成的创新发展途径。     

公益性陆域油气地质调查钻探工程技术进展与攻关建议

公益性陆域油气地质调查主要针对“新区、新层系、新类型、新领域”开展基础性、公益性、战略性工作。近年来,通过部署多项油气地质调查科技攻坚战,取得了一批重要地质发现及页岩油气突破,为国家能源安全保障做出了应有贡献。但“新区、新层系、新类型、新领域”的陆域油气地质调查工作区具有复杂构造区多、工作程度低、工程实践少、资料相对缺乏的特点,导致钻探工程面临复杂故障预见性差、安全风险高、地质目的实现难度大等挑战。结合近年来油气地质调查钻探工程实践,对公益性陆域油气地质调查钻探工程总体现状、难点挑战、技术进展进行了阐述,从安全环保、取全取准各项地质资料、提速降本等角度,提出了技术攻关建议,以期对公益性陆域油气地质调查钻探工程的发展和进步起到一定推动作用。     

城市化与城市环境岩土工程和地质灾害研究

21世纪是人类共同追求可持续发展的世纪,保护和合理利用资源环境已成为我国的一个重大战略问题.城市地质以调查研究和解决与城市建设及发展有关的各种资源、环境等地质问题为基本任务.它随时代发展和国家需要侧重点有所不同.当前我国处于城市化高速发展的历史阶段,城市地质主要任务更是要强调环境问题,环境地质--工程地质的重要性日益提升.本文从城市化、生态城市建设目标的视角出发,认为当前城市地质主要方向和思路是城市地质--环境地质--着重解决城市环境岩土工程和地质灾害问题.目标是解决城市安全特别是城市环境土工安全问题,为城市防灾减灾与城市生态建设和城市可持续发展服务.     

地质工程专业发展战略研究

从地质工程人才培养角度,重点分析了地质工程专业教育的现状,根据社会对人才的需求、科技进步和地质工程所面临的发展实际,从可持续发展战略的高度阐述了地质工程素质人才教育所需要采取的对策.     

贵州巨木地下河流域石漠化地学治理实验及其意义

贵州巨木地下河岩溶流域石漠化治理工程是一项从地学的角度探索石漠化治理的实验,实验以改善石漠化区岩溶地质环境为目标,以地下河的开发利用、农作物生长过程中矿物元素补偿等为手段,解决了实验区人畜饮水安全和农田灌溉缺水问题,提高了农作物产量和农产品品质,使地区经济得到了明显发展,有效地控制了不合理的人为工程活动的发生。遥感监测成果对比表明,经过治理实验区内的石漠化面积明显减少、石漠化程度显著降低。由此认为改善地质环境是石漠化治理的有效途径之一,值得提倡与推广。然而,由于西南岩溶石山区岩溶系统复杂、小型多样,不同的岩溶系统差别较大。因此,只有在查清岩溶流域系统具体的地质条件的基础上,合理制定综合治理方案,进行石漠化地学治理才能更有效。      

数字工程基础理论框架构建(1)

数字工程是信息化、数字化的虚拟工程。笔者从数字工程提出的背景和研究意义入手,构建了数字工程基础理论框架。首先介绍了数字工程的研究方法,内容包括研究思路、基本概念、研究对象、数字工程的特征、研究任务和数字工程方法论等。然后,阐述数字工程基础理论,内容有：数字工程的连续动态系统和离散动态系统,数字工程的随机性、自组织、简单巨系统和数字工程的复杂巨系统。     

川藏铁路廊道关键水工环地质问题:现状与发展方向

川藏铁路是我国正在建设的世纪工程,复杂的地质演化史导致铁路廊道地质环境差异大,水文地质、工程地质和环境地质问题复杂多变,在工程施工及今后运营中值得高度关注。在简要回顾川藏铁路廊道以往地质工作的基础上,阐述了铁路建设面临的水工环地质问题,包括高原构造岩溶高压突涌水、断裂带基岩裂隙高压突水突泥、高温热水热害等水文地质问题,活动断裂断错与强震灾害、高地应力与深埋隧道岩爆和大变形、特殊岩土体的不良工程特性与灾害效应、高位远程滑坡灾害链等工程地质问题,含煤地层和热液矿床酸性水腐蚀性、湿地生态退化演替、铁路建设与敏感生态环境的互馈效应等环境地质问题。提出了今后值得深入研究的关键科学技术问题:水文地质方面包括高原岩溶发育层序规律与构造岩溶蓄水构造类型、深埋隧道突水突泥的孕灾致灾模式与预测方法、活动断裂控热机制与地下热水循环模式、高温热害风险识别及地热资源化技术等问题;工程地质与地质灾害方面包括活动断裂的精细特征与工程断错效应、复杂地质构造区深部构造应力场特征、构造混杂岩带工程地质特性与灾害效应、水-力-热多场耦合作用下深埋隧道围岩稳定性与灾害效应、内外动力耦合作用下的高位远程滑坡机理及风险防控技术等问题;环境地质方面包括高原多源水转化循环机制与生态脆弱区生态需水量控制技术、隧道建设的水文生态环境效应、生态地质环境监测评价与保护关键技术、全球气候变暖的地质生态环境效应等问题。从公益性地质调查和商业性工程勘察相结合的角度,提出了地质调查是基础、科技攻关是关键、灾害隐患监测与工程治理协调推进的应对策略,为国家重大工程规划区的水工环地质工作发展方向提供了参考建议。     

论喀斯特生态地质环境及其研究意义

人类生存的环境是由地球岩石圈、水圈、大气圈和生物圈共同组成的复杂系统,地质环境子系统作为水圈和生物圈的载体,起着极为重要的作用,与生态环境有着最直接、最密切的联系,与人类生存的生态环境相关的地质环境也就构成了“生态地质环境”。研究生态地质环境及其与人类工程活动的相互影响效应,才能从根本上提出合理有效的生态环境整治的方法,提出生态预测和控制的方法和途径,为生态环境的综合整治、社会经济的发展提供科学依据,从而保持社会和经济的可持续发展。     

非正常情况下北京城市地质安全危村管理的战略思考

为了保证北京城市可持续发展,必须解决可持续发展面临的特殊挑战,有必要进行非正常情况下北京城市地质安全危机管理的战略思考。本文探讨了我市非正常情况下城市地质安全危机管理战略框架,建议制定《非正常情况下城市地质安全危机管理应急预案》和实行定期会商机制,建立完善的苴测预警预报系统,实施城市地质安全保障工程,促进首都经济建设和社会可持续发展。     

数学地质之我见

随着科技的发展,社会的进步,人们的认识也在不断的深化.地质科学正从数字地质学为主向知识地质学为主过渡.知识地质学是基于知识信息处理、运用定性结构方法来解决复杂的地质问题.地球系统是一个复杂的封闭系统,其表层的任一子系统--地壳、大气、海洋、土壤、生态等都是开放的复杂巨系统.解决这种复杂巨系统,通常不得不采用计算机建模和模拟,而不是像以往研究简单系统那样,采用数学描述和数学模型.用计算机程序来表示一种理论,是信息技术发展的必然趋势,是比较容易理解的.而对于以定性结构表示的比较模糊的定律,也是以经验为基础的科学发展的必然结果.从数学理论的角度看,以上的定律(指定性结构定律)是不太严格的,但客观世界本身就不很严格,往往是模糊的.生命现象、社会现象、人的感知与经验等,难以用数学定理加以描述,只好采用定性结构定律来描述.运用定性结构定律也能准确地解决用定量方法解决不了的复杂问题.以往基于数学模型,定量方法解决地质问题的数学地质,面对以上的新形势,产生了新的矛盾数学地质用数学方法解决地质问题,而地质问题又不能准确用数学方法来刻画.面对这种形势,数学地质有两种选择一是维持现状,内涵与名称不变,顺其自然发展…….二是拓宽内涵,更改名称.作者倾向第二种选择,并建议将"数学地质"、更名为"信息地质".     

浅谈丽水生态市建设中的地质工作

自2004年以来,丽水市在全省率先开展了国家级生态示范区创建,立足于生态资源的优势与环境保护,着力实施生态农业、生态工业、生态林业、生态城市、生态旅游、生态环境、生态文化、生态安全等八项工程,随着生态市建设的全面推进和社会经济的快速发展,各项经济建设与地质工作的关系越来越密切。矿产地质、农业地质、城市地质、工程地质等基础地质工作在提供矿产资源保障、推进农业结构调整、加快城镇化进程、重大工程选址选线等方面提供了必不可少的服务和支撑;     

地质工程的研究现状及其风险表现

地质工程学在工程地质学研究的基础上发展起来,是工程地质学的新拓展,本文对其国内外研究的现状作了进一步的分析和总结,认为它是研究一个工程系统与诸多自然系统如何实现最佳耦合的一门学科,是在认识自然环境的基础上改造与保护自然环境,实现工程与环境的有机结合,它强调的是以工程措施对地质环境进行改造,并重视对技术方法和作用效果的研究。作者在分析地质工程研究现状的基础上,从工程实践的角度,探讨了地质工程的应用领域范围并把它分为：地下建筑地质工程、地面建筑地质工程和区域地质环境治理工程三大类型。文章认为整个地质工程系统具有时间维度和空间维度两大基本特征,在时间维度上主要表现为自然系统的客观存在性和人们认知能力的有限性,在空间维度上主要表现为系统作用域的风险性,在此基础上进一步探讨了其风险特征。     

青藏高原基础地质系列图

正青藏高原作为地球"第三极"和全球最年轻、最高的高原,不仅影响着全球气候变化,蕴藏丰富的能源及矿产资源,记录着地球演化历史中最壮观的地质事件,是揭示特提斯演化和高原隆升的创新基地,而且也是国家的天然屏障和重大工程建设区,对于国家战略资源储备、全球地球科学研究、国家安全和边疆稳定具有极端重要性。以青藏高原1∶25万区域地质调查成果为基础,以提高能源资源保障、生态环境保护与经济社会可持续发展,提升青藏高原地质科学研究水平为目标,通过成果集成与理论研究,编制出     

非正常情况下北京城市地质安全危机管理的战略思考

为了保证北京城市可持续发展，必须解决可持续发展面临的特殊挑战，有必要进行非正常情况下北京城市地质安全危机管理的战略思考。本文探讨了我市非正常情况下城市地质安全危机管理战略框架，建议制定《非正常情况下城市地质安全危机管理应急预案》和实行定期会商机制，建立完善的监测预警预报系统，实施城市地质安全保障工程，促进首都经济建设和社会可持续发展。     

复杂地层水下盾构隧道工程难点及关键技术研究与展望

国家经济一体化需求推动了城市交通网络的蓬勃发展,众多水下盾构隧道工程应运而生。特别是进入21世纪以来,一系列长距离越江跨海隧道的建成和投运标志着我国水下盾构施工成套关键技术取得了显著进步。为促进复杂困难地层盾构掘进技术发展,推动越江跨海隧道施工效率提升,本文以近年来已建和在建的代表性大型水下隧道工程为研究对象,从隧道地质环境、盾构施工技术、工程项目管理等多个角度出发,概述了南京长江隧道、济南黄河隧道、南京地铁10号线越江隧道、苏通GIL综合管廊工程、厦门地铁2号线海底隧道等长距离高水压盾构隧道的工程问题和技术难点,梳理了高磨蚀性砂卵石地层、高黏粒粉质黏土地层、高水压强渗透性地层、江底富含沼气地层、海域密集孤石群地层等复杂地质条件下的水下隧道施工成套关键技术,分析了越江跨海隧道工程地质环境复杂化、盾构设备多样化、掘进施工智能化的未来发展趋势。相关研究成果可为后续复杂地质条件下水下盾构隧道工程的勘察、设计、施工等提供理论依据和技术支撑。     

综合地质数据库系统的研究与开发

针对地质数据数量庞大、数据分布散乱、数据种类繁多、数据格式复杂等特点,根据线分类方法,对综合地质数据进行分类,提出了地质数据树的概念,运用了综合地质数据模型,采用关系数据库技术,建立了综合地质数据库.同时利用系统导入导出功能,从地质工作的角度实现数据的备份与恢复.将基于角色的资源访问控制(RBAC)思想引入到系统的权限...