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。     

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。     

城市深层地下空间地质环境韧性评估模型与应用

【研究目的 】评估城市深层地下空间地质环境韧性有助于提高城市地下空间开发利用的安全性,减少灾害事件造成的经济损失。【研究方法 】本文从城市深层地下空间的灾害事件严重度、地质体脆弱性、抵御力、恢复力和适应力等方面出发,建立了城市深层地下空间地质环境韧性多因素综合评估模型,并结合某城市一起突发事件的相关数据对评估模型进行了应用。【研究结果 】评估模型具有较高操作性和可行性,可在各种复杂地质环境的城市中开展深层地下空间韧性评估工作;所评价灾害事件的严重度为5.601,属严重水平;地质体的暴露性为5.735,灾损敏感性为6.146,脆弱性综合评价结果为35.247,属脆弱地质体;预警能力指数为1.00,防灾能力指数由原来的5.66提高至灾后的7.00,故抵御力综合评价结果由15.38提高至19.02;通过填砂、地下注浆等措施后,恢复力为2.00,且由于地质环境趋于稳定,地质环境适应力综合分析为1.00。【结论 】若受灾害影响,地质环境韧性水平的演化可分为正常、受灾、抵御、恢复、适应和新的正常水平6个阶段,韧性水平曲线呈现出先减小再增大后趋于稳定,且在受灾和抵御的节点处达到最小值。     

城市地下空间探测与安全利用战略构想

城市地下空间开发利用是经济社会发展到一定阶段的必然选择.通过梳理和分析我国城市地下空间开发利用理论、技术发展现状及未来发展趋势,围绕城市地下空间探测与安全利用面临的关键科学问题和技术难题,提出了“全要素”精细探测、“全资源”整体评价、“全空间”协同规划与“全环境”监测预警的城市地下空间探测与安全利用战略构想,构建了城市地下系统平衡和扰动再平衡、地下全空间资源评价、地下空间区划与协同规划三大理论体系和城市地下空间精细探测资源评价、城市地下空间区划协同规划、地下空间勘察施工建造、地下空间监测-预警四大技术体系,为推动我国建立城市立体开发新模式提供理论和技术支撑.     

地下空间利用与21世纪的城市环境

工业革命以来，人类在征服自然，改造自然的过程中，取得了辉煌的工业文明，同时以失去人类与之和谐相处的自然环境为代价，也伴随产生了威胁人类生存的巨大破坏力，并引起了人类的普遍关注，成为人类发展的全球性问题，诸如人口问题、土地问题、粮食问题，水资源问题、矿物资源问题、生态问题、环境问题、社会问题等等。     

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。     

城市地下空间资源评价进展与展望

城市地下空间利用是拓展城市发展空间、优化城市空间布局、解决城市问题、提高城市治理能力及实现城市高质量发展的有效途径之一,对地下空间资源进行全面评价是保障地下空间安全利用的前提.文章系统分析了城市地下空间的资源属性及评价现状,梳理了目前主要的城市地下空间资源评价方法及其在不同城市的应用进展.当前,城市地下空间资源评价主要...     

城市地下空间资源探测评价技术体系研究

城市地下空间资源开发利用在城市高质量发展中发挥着关键作用。通过梳理城市地下空间资源探测评价研究现状和面临的主要问题,提出建立城市地下空间资源探测评价技术体系的建议。突破传统地质工作理念,把城市地上、地面、地下一定深度国土空间作为整体,在立体、多维、多尺度、多介质空间下,认为城市地下空间资源全要素可分为全空间地理要素信息、全功能构筑物要素信息和全要素地质信息;通过空间地理测绘、钻探、地球物理探测、高光谱岩心扫描、分析测试等探测技术和三维动态建模技术,建立城市地下全空间地理信息数据库、全功能地下设施数据库和全要素地质信息数据库;通过城市地下空间资源要素评价和要素重要性评价,实现对城市地下多种地质资源协同开发评价和城市地下空间功能分层开发强度阈值评价。该文提出的全要素分类-全要素探测-全信息集成-全资源评价技术体系,可为城市地下空间资源开发利用全生命周期提供支撑。     

雄安新区工程地质勘查数据集成与三维地质结构模型构建

雄安新区位于太行山以东平原区,100 m以浅地层以冲洪积冲湖积砂层和黏土层为主,工程地质条件良好。中国地质调查局组织实施了工程地质勘查工作,获取了百余个钻孔的地层、标贯、测试等地质数据,形成了雄安新区工程地质勘查技术方法体系,建立了工程地质钻孔数据库及三维模型,为雄安新区规划建设提供了有力支撑。本文从工程地质钻探数据获取、数据集成方法、地质资料处理技术等方面进行了整理和归纳,利用三维可视化软件建立工程地质三维结构模型。以雄安新区工程地质勘查数据集应用的实例,为城市地质调查和数据集处理及应用提供参考。     

雄安新区自然资源与环境-生态地质条件分析

提要:自然资源、环境本底及生态地质条件调查是城市地质调查的基础,可为城市国土空间规划、建设及精细化管理提供有效的基础地质支撑.随着雄安新区城市进程的加快,使得其自然资源与生态环境发生了翻天覆地的变化.本文基于雄安新区综合地质调查成果,明确了雄安新区自然资源与生态环境本底条件,分析了建设周期内自然资源变化趋势,探讨了未来...     

广州南沙厚覆盖区近地表地层结构分析: 基于二维地球物理多方法探测结果

广州南沙地区的第四系覆盖层埋深、隐伏构造分布、下伏岩性特征直接影响该区重大基础工程建设。因地层结构成像地球物理方法适用性各不相同,基于该区域已有的工作基础,优选了高密度电法、微动、音频大地电磁测深(AMT)3种方法,辨识地层分布特征。基于各方法的采集参数试验、数据处理原理及处理步骤,以及探测南沙新区重点开发地区下的地下空间试验,总结了适合于探测该区域地下空间的3种物探手段。①高密度电法可较准确地分辨覆盖层与基岩分界面,反演的覆盖层深度与多处钻孔资料较吻合,可用多条剖面控制研究区的覆盖层厚度空间分布特征; ②AMT探测深度大,在试验中有效探测深度达500m,横向分辨率高,反演的电阻率断面可确定深部断裂和隐伏岩体分布; ③微动探测抗干扰能力强,对特殊场地背景可进行无损探测,解译的视S波速度分层结构,剖面反映的分层效果好。结合剖面内的钻孔资料,采用高密度电法、微动、AMT探测,可从电阻率、横波速度多参数准确地辨识地下空间地层结构特征,为城市地下空间开发提供基础资料。     

红层地区城市地下空间膏盐富集层探测新方法——以成都市国际生物城为例

含膏盐岩体是红层地区城市地下空间利用过程中常见的不良地质体。提前获知基岩内膏盐富集地层的埋深及空间展布规律,对城市地下空间资源的开发利用以及地基承载力、持力层、基础选型等参数的确定具有重要的参考意义。本文以成都市天府新区国际生物城为研究区,选择了一种快速、无损、抗干扰能力强的全新瞬变电磁法——等值反磁通瞬变电磁法（OCTEM）,对白垩系灌口组红层内膏盐富集层进行探测研究。首先根据研究区内不同地层的电阻率特征,建立了三层、四层、五层3种地电模型,分别进行OCTEM正演响应分析,结果表明该方法能够有效地识别出与围岩电阻率差异明显的膏盐富集层;然后对2 km²的试验区开展了网度为100 m×10 m的实测扫面工作,通过反演计算建立了研究区200 m以浅的三维电性结构,结合钻孔结果综合验证与分析,成功推断出膏盐富集层的空间展布形态,证明了该方法对红层地区城市地下空间膏盐富集层探测的有效性。     

The first power generation test of hot dry rock resources exploration and production demonstration project in the Gonghe Basin,Qinghai Province,China

Hot dry rock (HDR) is a kind of clean energy with significant potential. Since the 1970s, the United States, Japan, France, Australia, and other countries have attempted to conduct several HDR development research projects to extract thermal energy by breaking through key technologies. However, up to now, the development of HDR is still in the research, development, and demonstration stage. An HDR exploration borehole (with 236 °C at a depth of 3705 m) was drilled into Triassic granite in the Gonghe Basin in northwest China in 2017. Subsequently, China Geological Survey (CGS) launched the HDR resources exploration and production demonstration project in 2019. After three years of efforts, a sequence of significant technological breakthroughs have been made, including the genetic model of deep heat sources, directional drilling and well completion in high-temperature hard rock, large-scale reservoir stimulation, reservoir characterization, and productivity evaluation, reservoir connectivity and flow circulation, efficient thermoelectric conversion, monitoring, and geological risk assessment, etc. Then the whole-process technological system for HDR exploration and production has been preliminarily established accordingly. The first power generation test was completed in November 2021. The results of this project will provide scientific support for HDR development and utilization in the future.©2022 China Geology Editorial Office.