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。     

地球物理联合探测在识别岩溶地面塌陷精细结构中的应用—以武汉市为例

岩溶地面塌陷是隐伏岩溶区典型的地质灾害类型之一,查明其精细地质结构对城市地下空间开发利用和地质灾害防治都具有重要意义。本文以武汉市为例,梳理了以覆盖层厚度与结构、岩溶发育程度和地下水为核心的岩溶塌陷探测地质要素特征,开展了三维高密度电阻率法、多源面波勘探和地面核磁共振方法等地球物理联合探测方法研究,结果表明：三维高密度电阻率法可用于圈定塌陷体边界;多源面波勘探对岩土体界面识别效果明显;地面核磁共振方法可量化地下含水量,划定含水层顶底板埋深,对岩溶发育程度和含水层孔隙度有一定指示作用;三种方法联合探测对提升岩溶塌陷体结构精细度具有重要意义。本文研究成果可为隐伏岩溶区地质结构精细探测方法选择提供参考。     

广东省潼湖生态智慧区浅层地球物理探测与地层物性分析

地质灾害、活动断裂、特殊岩土体和古河道等是影响城市浅层地下空间开发安全的主要地质问题,对于这些地质问题的探测主要采用地球物理无损检测方法。潼湖生态智慧区是国家生态文明建设示范区和惠州智慧城市地下空间开发中的重要区域,浅层地球物理探测与地层物性分析为潼湖生态智慧区城市发展及地下空间开发利用提供详细的地质、岩土和地球物理数据,是构建该地区地下空间模型的必备要素。虽然目前已经开展了针对本区域的基础地质探测研究工作,然而服务于精细地质结构与地层划分的综合地球物理研究还处于空白。针对浅层地下空间探测精细程度低和传统探测方法分辨率有限的问题,本文综合利用浅层反射波地震方法、混合源面波S波速度成像方法、三分量谐振波阻抗比值方法以及综合测井方法对该地区浅层地下空间(200m)进行了高精度地层划分和断层展布精细解释。在浅层地震反射波方法划分厚层和大尺度断层的基础上,利用主动源和被动源微脉动阵列法获得更加精细的浅层地层和构造特征,采用三分量地震频率谐振方法识别浅层土壤层分层,弥补了单一方法在不同深度范围上的探测信号低精度缺点,探讨了潼湖地区地层与地球物理的响应特征,构建了详实的地层物性和地球物理参数关系,为后续的建模提供基础数据。     

城市地下空间资源探测方法研究及应用

地下空间资源探测是科学合理开发利用地下空间资源的基本前提,国内各大城市相继开展了地下空间资源调查评价工作,但对地下空间资源探测方法尚未开展系统梳理。在北京城市地下空间资源调查评价工作的基础上,对地下空间资源开发利用2个阶段,即建成区和待建区地下空间资源探测对象和探测方法分别做了阐述,指出建成区的探测对象是已开发利用的地下空间资源,可以采用遥感技术解译建筑物高度,利用建筑物竖向影响深度推算已利用开发地下空间,利用物探手段(电法、磁法、重力、地震)较精确地圈定已开发利用空间;对于待建区,调查对象主要是影响地下空间资源开发利用的地质条件,可以通过相应的地质工作开展调查。最后列举了应用实例,以期为城市地下空间资源探测工作起到借鉴作用。     

隐伏岩溶区地下空间探测技术方法研究——以武汉市为例

岩溶地面塌陷是城市隐伏岩溶区地下空间开发过程中常见的地质环境问题,具有隐蔽性和突发性,开展隐伏岩溶区地下空间结构探测技术方法研究可以有效指导地下空间开发利用。以武汉市为例,分析武汉市岩溶地面塌陷的成因机理,提出岩溶发育程度、覆盖层厚度和结构、地下水是岩溶地面塌陷的原生地质条件,也是隐伏岩溶区地下空间探测的特征因子。通过对比分析地质雷达、高密度电阻率法、浅层地震、微动、混合源面波、瞬变电磁法、孔间层析成像和地面核磁共振法等技术方法在武汉市隐伏岩溶区地下空间探测的适用性。结果表明:地质雷达适用于浅部土层扰动探测,小极距的高密度电阻率法和混合源面波适宜于覆盖层的厚度和结构探测,浅层地震、微动和孔间层析成像适宜岩溶发育特征探测,地面核磁共振法可通过岩溶地下水的富水性辅助岩溶发育程度探测。     

城市地下障碍物精确定位综合探测方法应用研究

城市变迁过程中在地下遗留了大量障碍物，如建构筑物基础、混凝土管道等，为城市现代化建设带来了新挑战。根据城市空间结构独特、干扰源丰富等特征，分析地质雷达、高密度电法、地震映像等物探技术方法在城市地下障碍物探测中的优缺点。通过采用多种物探手段同触探与槽探相结合的综合探测方法，分别对规则和不规则障碍物进行精确定位和定界，为施工设计提供基础保障，解决工程问题。     

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。     

物探方法在区域地质调查中的应用

物探方法是利用地下岩土体的物理性质差异,使用仪器测试地下介质的物性数据,利用计算技术,反演推断出地下不同岩土体分布的一种无损快速的探测方法。不同的岩土体具有不同的密度、导电性、磁性等物理性质,根据不同的物理性质、采用不同仪器设备和方法进行测试,可以解决不同的地质问题。本文论述了高密度电法、重力、磁法在区域地质调查中解决基岩埋深、地下水情况、隐伏断裂位置及特征、矿产分布等地质问题的情况,选择适当的物探方法可以取得良好的地质效果。     

干扰环境下城市地下空间组合探测与全要素数据集

地下空间利用已成为解决城市发展空间问题的主要途径,地下空间精准探测是地下空间资源开发利用的基础,但城市强干扰环境下地下空间探测的原理、方法组合、采集的要素及数据应用等目前尚为难题。本数据集依托中国地质调查局陕西省重要城镇地质灾害风险评估（2013-2016）、关中-天水经济区综合地质调查（2016-2018）、西安多要素城市地质调查（2018-2021）、延安革命老区综合地质调查（2018-2021）4个项目,面向岩土体质量评价和城市地下空间资源评价与开发利用的需要,在常规物探、钻探和实验测试基础上,引入了随钻监测技术,开展了13个参数的测井,形成了地下空间组合探测方法,获取了岩土体质量和城市地下空间评价所需的全要素数据。本数据集分别来自陕西省秦巴山地山阳县城区、关中盆地西安市城区和黄土高原延安市城区,数据包含工程地质钻探、实验测试、多参数测井、随钻监测和地面物探5种数据类型,其中工程地质钻孔144个,实验测试样品672个,物探测井13类参数111个孔,随钻监测36个孔,地面物探4类方法5条剖面,共计968组数据,3 664个文件,格式包含jpg,xls,doc,mpj,dwg。该数据集可用于岩土体质量评价、城市三维地质全要素建模、地下空间资源评价、岩土体质量与物性参数耦合关系研究,以及城市地质科学研究。     

基于井间电磁CT探测的岩溶空间分布特征

岩溶是桥梁桩基施工中的安全隐患之一,探明桥梁范围内岩溶的空间分布特征对桥梁安全尤其重要。岩溶勘查目前多以钻探与物探方法相结合,但特定的岩溶勘察需要根据具体情况选择合适的物探方法,常用的地质雷达等方法由于受限于各自的适用范围,往往不能精确地确定局部范围内溶洞的边界。井间电磁波CT探测技术主要依据电磁波在不同介质中传播时的吸收差异,重建井间介质吸收系数的分布图像,形象而直观地展现地质体内部结构,具有分辨率高,勘探距离小的特点,特别适合于探测桥墩等局部范围内的溶洞分布情况。以惠州S119线水西大桥主桥墩溶洞探测为例,介绍了电磁波法CT探测技术的原理、工作方法及应用效果,结果表明井间电磁波CT探测技术有较高的精度和可信度,可全面清晰地揭示场地岩溶的空间分布,为工程设计提供可靠的地质资料。     

基于综合物探的城市地下空间探测与建模

地下空间开发利用是解决城市诟病的有效途径,城市强干扰环境下地下空间精准探测已成为多学科交叉研究的热点,也是当前研究的难点。以大西安西咸新区为研究区,采用钻孔揭露、实验测试、多参数地球物理测井、地面地球物理勘探组合方法开展了地下空间精准探测与建模研究。通过综合地球物理勘探,获取了每层土体的多参数地球物理特征。结合钻孔揭露与实验测试资料,建立了基于钻孔资料的地面物探与测井校准与耦合,为地下空间地质结构模型赋予了物理属性。提出高密度电法、微动台阵观测和浅层地震勘探与多参数地球物理测井方法相结合,可作为城市强干扰环境下地下空间物探工作的最优方法组合。     

综合物探方法探测城市地下巷道的可行性

随着经济、城镇化建设的快速发展,查明拟建地下巷道位置、埋深、规模和走向,对于地基处理和基础设计显得十分重要。笔者针对城市特殊的场地条件和干扰环境,开展了综合物探方法探测城市地下巷道的可行性研究,提出了以瞬变电磁法为主,浅层地震反射波法佐证为辅的新型综合物探组合模式,并深入研究了其可行性和互补作用。实践表明,上述综合物探方法组合既可适应于城市地下巷道的探测精度,又具有压制来自城市干扰的优势,是行之有效地方法。     

地球物理探测技术在成都市浅表地质结构调查中的应用研究

【研究目的】 查明城市浅表地质结构特征,对于城市地下空间规划、开发区建设、地质灾害评价等有着重要的指导意义,而无损、抗干扰能力强的地球物理探测技术在提供城市地区地下地质信息方面可以发挥关键作用。【研究方法】 为了支撑成都市浅表的三维地质填图工作,本文应用11种新、老地球物理探测技术,开展了成都市浅表地质结构的探测研究。【研究结果】 研究结果表明：（1）地质雷达对于近地表的地层结构成像、建筑结构识别分辨率较高;（2）瞬态面波、混合源面波、三分量频率谐振法对50 m以浅的地质结构识别能力强,分辨率很高,但探测深度有限;（3）微动勘探法和高密度电阻率法对50 m以浅的地质结构分辨率较高,但深部分辨率一般;（4）等值反磁通瞬变电磁抗干扰能力强,施工效率高,50 m以浅分辨率较高,50~200 m深度范围内分辨率一般,对膏岩泥岩有较好的识别能力;（5）半航空瞬变电磁可弥补了常规物探方法无法进入特殊场地施工的不足;（6）浅层地震勘探对于浅地表50～300 m深度范围内的砂泥岩互层的变化特征和断层结构特征效果较好,配合自然伽马曲线,可有效识别砂泥岩的岩性界面;（7）音频大地电磁可有效识别成都平原深大断裂的空间分布形态。【结论】 综合各种地球物理方法的优缺点,建立了成都市浅表地质结构的地球物理组合探测技术方案,以期能为今后的城市浅表地质结构调查提供参考。     

综合物探方法在福州长乐地区地壳稳定性评价中的应用

在地壳稳定性评价中运用地球物理勘探方法探测隐伏断裂构造行之有效。单一物探方法的使用存在较多局限,综合物探方法的运用体现了其优越性和可靠性。福州市长乐地区通过开展高精度磁法、高密度电法、可控源音频大地电磁测深(CSAMT)法、浅层地震反射法等综合物探方法测量,查明了区内2条北北东向隐伏断裂构造位置及空间分布特征,体现了综合物探方法在断裂构造探测领域的有效性。     

特殊地质城市地下空间开发利用面临的问题与挑战

我国地质环境十分复杂,地面沉降、地裂缝、活动断裂及岩溶等特殊地质现象十分发育,是世界上地质灾害最为严重的国家之一,这给我国目前大规模城市地下空间开发利用尤其是城市轨道交通和地下综合管廊的建设带来了前所未有的地质挑战。文中论述了我国城市地面沉降、地裂缝、活动断裂及岩溶等特殊地质现象的分布与发育状况及危害,明确指出了上述特殊地质环境下城市地下空间开发利用中面临的诸如监测缺乏系统性、缺少评价与安全利用理论方法和技术支撑、特殊地质与地下空间相互作用机制不明以及规划缺乏前瞻性等关键问题和挑战,建议尽快开展我国特殊地质城市地下空间开发利用的适宜性评价理论方法、规划设计理论、探测与监测技术方法以及城市地下空间资源评价、安全利用与防治关键技术等方面的研究,为我国地面沉降、地裂缝、活动断裂以及岩溶等特殊地质城市地下空间开发利用与安全运营提供重要科学依据与技术指导。     

中小型地质灾害由“防滑”治理向“放滑”排险方式转变研究：以广东中山为例

城镇城市化与城市地下空间开发给高精度重力探测技术的发展带来了良好机遇,从重力探测设备、高密度数据采集、精细数据处理和解释应用等方面介绍了高精度重力在城市地下空间探测研究应用取得的成果,包括重力仪精度及在干扰情况下的读数时间、三维坐标获取、地形改正方法、异常数据计算、反演方法及成果解释等,可对城市进行无损探测获取地下地质结构及特殊地质体分布信息,同时满足城市绿色环保勘探的要求,为城市空间探测挖掘重要地质信息提供了一种新的方法技术。     

高精度重力在城市地下空间探测研究中的应用

城镇城市化与城市地下空间开发给高精度重力探测技术的发展带来了良好机遇,从重力探测设备、高密度数据采集、精细数据处理和解释应用等方面介绍了高精度重力在城市地下空间探测研究应用取得的成果,包括重力仪精度及在干扰情况下的读数时间、三维坐标获取、地形改正方法、异常数据计算、反演方法及成果解释等,可对城市进行无损探测获取地下地质结构及特殊地质体分布信息,同时满足城市绿色环保勘探的要求,为城市空间探测挖掘重要地质信息提供了一种新的方法技术。     

舞钢市王楼矿区物探方法组合试验

通过舞钢市王楼矿区物探方法组合试验,表明高精度磁法和可控源音频大地电磁法是该区寻找变质岩型铁矿的最佳组合。利用高精度磁法确定地下深部是否有磁性地质体的存在,用可控源音频大地电磁法确定磁性地质体是否为低阻体,再结合地质成矿规律,判定磁异常是否为铁矿体引起,根据地球物理场特征,确定铁矿体的空间赋存状态。     

瞬变电磁法在韩城矿区探测中的应用

矿井开采过程中往往会有各种水体通过地下导水系统进入矿井,从而危害矿井安全,利用物探方法精准的探测煤层顶底板含水层富水区,为矿产资源的合理开发、利用和安全生产提供可靠的依据,成为物探服务矿井地质的一个重要任务.本文以韩城矿区为例,根据该矿区以往的地质、水文及物探资料,应用瞬变电磁法探测煤层顶底板的视电阻率异常,从而划分出...     

地下溶洞调查物探技术探讨

本文依据岩溶区岩土体的物性差异,利用波阻抗和电阻率差异,对比分析了高密度电法、瞬变电磁法、地质雷达法等几种物探方法,最终确定了高密度电法、地震映像法及声波测井和钻孔CT法等地表和地下物探手段相结合的方法来探测岩溶分布与发育情况。