城市地下空间开发中的工程地质问题

本文在概述我国城市地下空间开发利用现状和发展趋势的基础上,评述了土体的稳定与变形,地下水的勘查与治理,开挖支护与地质条件关系,施工对已有工程的影响等问题,并提出了今后研究的方向。     

岳阳市地下空间开发利用的工程地质问题研究

地下空间的开发利用已成为未来城市的发展趋势,地质条件的复杂性与特殊性对地下空间开发利用的安全性和经济性影响极大,城市地下空间开发利用受关键地质影响因素的制约。文章基于岳阳市的区域地质、地质构造、地震效应、地表水与地下水、特殊性岩土、不良地质作用及地质灾害等工程地质问题的综合分析,探讨了它们对地下空间开发利用的影响程度,并从工程地质角度将岳阳市城区地下空间划分为适宜、较适宜、适宜性差和不适宜4个分区。研究成果可为岳阳市城区地下工程建设的前期规划和设计方案决策提供地质依据。     

城市地下空间开发及工程地质安全性研究

开发利用城市地下空间已成为国内外城市发展的趋势, 随着国家新型城镇化战略实施, 我国地下空间开发利用越来越迅速, 地下空间开发的工程地质安全防范越来越重要。研究认为砂卵石地层、软土地层、碳酸盐岩地层、构造断裂带发育地层等对地下空间开发安全影响较大, 在砂卵石地层施工需注意科学抽排水, 在软土地层施工须及时衬砌和支护, 在碳酸盐岩地层施工需注意充填溶腔注浆、排放高压岩溶水及合理选择桩型, 在构造断裂带发育区地层需做好防震设计提高建筑的承载力及对规模较大的断层破碎带加强防渗处理等。城市地下空间开发可以集约使用土地, 能缓解城市发展与建设用地缺少的矛盾, 也是缓解城市交通堵塞、环境污染、生态恶化等各种矛盾的有效措施, 符合国家提出集约、智能、绿色、低碳的新型城镇化战略要求, 但要防范城市地下空间开发的工程地质安全问题, 要以城市安全为重要原则, 加强科学规划研究, 加强地质环境条件的调查和地质灾害防治, 加强风险评价和风险管理。     

土体工程地质层划分及其在城市地下空间开发中的应用

城市地下空间包括岩土体本身的密实部分以及天然或人工形成的无岩土体的空间部分,既是重要的自然资源,又是其它地下自然资源的载体。随着城市的不断发展,向地下空间构建立体城市已成为必然选择。城市地下空间开发多在土体中进行,地下工程建设的成本、难度与土体质量息息相关。针对常州市土体工程地质层划分标准不统一的现状,基于城市地质调查项目获取的海量地质钻孔和土体物理力学指标测试结果,综合考虑沉积时代、物质成分、工程特性指标等因素,采用剖面绘制法对常州市100 m以浅土体工程地质层进行划分,建立基本地层结构和层序编码,通过工程地质层物理力学参数离散性和三维模型平滑度验证划分结果合理可行。将土体工程地质层划分结果应用到桩基持力层选择、地下空间竖向分层规划、地下空间开发适宜性评价、多种地下资源协同利用等方面,可为城市地下空间规划、建设、管理提供基础数据和相关借鉴。     

有关GMS支持下城市地下空间三维工程地质地层建模的研究

对于城市的发展来说,其规划已经离不开三维技术,三维技术在对城市的空间模拟使得城市发展规划更加的完善与精确,基于三维建模软件,本文主要对GMS在城市地下空间三维工程中的应用进行简单的分析,阐述三维地质建模的意义,并对GSM在建模中的应用进行相关的介绍。     

我国城市地下空间安全问题探讨

随着我国城市地下空间大规模开发利用,地下空间施工、运营和管理过程中的安全事故不断发生,严重影响了城市的安全发展。本文总结了我国城市地下空间安全现状和不同地下空间设施类型的安全事故类型及产生原因,对地下空间施工、运营和管理中的安全问题进行了分析,重点分析了不同施工工艺诱发的各类地质灾害,不同类型的地质环境因素诱发的工程事故,地下空间运营期间结构老化、外部地质环境变化引起的安全问题,地下空间管理不到位导致的安全事故,并提出从管理和技术层面、监管层面、法律层面等多维度的防治建议,即：需要完善地下空间管理技术体系,建立完整的行政管理机构,健全城市地下空间法律法规。     

城市地下空间三维地质模型可视化技术研究

目前,城市地下空间信息化发展面临着海量数据组织、管理和可视化显示等亟需解决的关键问题。本文顺应国家新型智慧城市建设趋势,提出并实现了城市地下空间三维地质模型可视化技术,构建地质三维模型分级数据,按照不规则四叉树结构形成LOD数据;基于构建的三维空间网格码规范编码,运用降维、非布尔运算的方法,实现最大精度化的地下空间模型数据无限逼近的融合;并采用多渲染引擎的混合渲染架构,支持DirectX、WebGL（OpenGL ES）、OSG（OpenGL）和游戏引擎（Unreal Engine）等多引擎渲染,实现TB级地下时空数据的真实感可视化与高效调度,为城市地下空间开发利用提供数据支持和辅助决策分析支撑。     

与地下石油储备库有关工程地质问题研究现状和对策

我国将要兴建实施较大规模战略石油储备地下库面临一系列工程地质问题和挑战。为更好地服务于库址选择和规划,为工程设计和施工提供地质依据,本文在总结归纳已有工程实例和分类基础上,结合作者已经完成的两个石油战略储备基地选址评价,提出和分析了与地下油库有关工程地质问题及相应对策。     

城市地下空间开发的战略需求

开发利用城市地下空间资源是城市可持续发展的必然选择,也是我国城市发展进入新时代的重要标志。本文从我国城镇化发展态势及面临的问题出发,剖析我国地下空间的战略需求及其驱动因素。同时进一步从不同发展阶段城市人均地下空间需求的角度出发,通过层次分析法确定影响地下空间开发需求的因子,并通过对未来我国城市对地下空间的需求等级划分以及不同等级城市人口容量的研究,推算不同等级城市的人口总量和人均需求量,并对我国中远期城市地下空间需求进行了预测分析。     

城市地下空间开发分层体系的研究

为统一城市地下空间在规划开发过程中的分层标准,文中统计了国内外主要城市的地下分层情况和相关规范要求,并分别就自然因素和社会因素对城市地下分层的影响进行分析。其中自然影响因素主要有地形地貌和工程地质分布,该因素决定了地下空间开发的难度和成本;社会影响因素主要有城市规模、区位条件和地方政策法规,城市人口规模和经济水平决定了地下空间的需求量。结果表明,区域的开发需求量和开发难度决定了城市地下空间的开发规模,进而影响到地下空间的分层。多数城市常以15 m、30 m为界将地下空间划分为浅层、次浅层、深层;浅层地下空间受地形地貌影响较大,宜分区域进行分层,陡坡处宜沿着与地面垂直方向进行分层。在此基础上建立了一套地下分层评价指标体系,对后续的城市地下空间规划工作具有指导和借鉴意义。     

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。     

青岛主城区地下空间开发利用地质因素的影响评价及适宜性分区

根据青岛市主城区的工程地质特征以及工程建设经验,综合分析岩土体的特征、地下水、地质构造及软土等主要约束地下空间开发利用的地质因素的发育分布特征,并采用模糊综合评判法对主城区地下开发适宜性进行评价,将主城区地下空间开发适宜性划分为适宜区、基本适宜区和适宜性差区,并进行了分区评价,适宜区占主城区总面积的79%,适宜地下空间开发;基本适宜区占主城区面积的13%,地下空间适宜性一般,地下空间开发时应着重注意加固及防水措施;适宜性差占主城区面积的8%,地下空间开发时因尽量避开。     

水平薄层岩体中大跨度地下洞室工程地质研究

山西西龙池抽水蓄能电站地下厂房围岩为水平薄层岩层,工程竣工发电已多年,施工及运行期安全,但工程开工前,还没有在水平薄层岩体中开挖大跨度高边墙地下洞室的成功范例,鉴于此,以山西西龙池抽水蓄能电站工程为依托,从工程地质角度,对水平薄层围岩岩性特征、岩体结构特征、岩体力学特性、大跨度高边墙地下洞室围岩分类、围岩变形特征等方面进行了研究,依据研究成果,对洞室开挖支护施工、围岩变形监测等进行了分析,依据围岩变形监测成果对围岩力学参数进行了反演,验证了前期勘察成果,取得了在水平薄层状地质环境中开挖大型地下洞室的宝贵经验,进而为在水平薄层状地质体中修建大跨度、高边墙地下洞室提供了更多的技术支持,对此类不良地质条件下大型地下洞室群建设具有重要的指导意义。     

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。     

江湖地质环境演变中的武汉市堤防历史与城市发展

武汉位于长江与汉江交汇处,江、湖地质环境是造就武汉城市的基础,同时江河水患又是城市发展的主要制约因素.筑堤防洪是武汉城市建设的重中之重,武汉的城市发展史从某种程度上说就是堤防的修建史,是武汉城市发展的人地关系史.本文以武汉堤防修筑历史进程为主线,探讨了堤防建设的地质环境及对城市空间拓展和城市建设的意义.结果表明:修筑于...     

江湖地质环境演变中的武汉市堤防历史与城市发展

武汉位于长江与汉江交汇处,江、湖地质环境是造就武汉城市的基础,同时江河水患又是城市发展的主要制约因素。筑堤防洪是武汉城市建设的重中之重,武汉的城市发展史从某种程度上说就是堤防的修建史,是武汉城市发展的人地关系史。本文以武汉堤防修筑历史进程为主线,探讨了堤防建设的地质环境及对城市空间拓展和城市建设的意义。结果表明：修筑于北宋政和年间（公元1111 ~ 1118年）武昌的花蕊堤是武汉市最早的堤防,距今已有约900年的历史;明代以前为零星堤防建设阶段,主要为保护城廓安全,哪里遇险在哪里修堤,具有局部性、应对性特点。明代堤防兴建已带有很强的目的性和一定的系统性,特别是袁公堤的修建开启了武汉围垸发展的历史。清代是武汉堤防大发展时期,开始了较系统的堤防工程,奠定了武汉市堤防系统的基础,大量围垸的修建使武汉城市由沿河、沿江（天然堤）发展开始走向了内陆（围湖）发展的新阶段。民国时期,武汉市的堤防建设在清代的基础做了进一步的局部完善。武汉市的防洪堤防体系真正形成于新中国成立后的20世纪50年代,之后又不断地加固和加高,使之真正成为武汉市的安全保障工程;汉口的形成与发展完全依赖于堤防,城区的扩大大约经历了四个阶段,均是以四次堤防建设—袁公堤、汉口堡、京汉铁路堤、张公堤为前提的。堤防不仅是城市空间扩展的前提,又是城市建设的基础,民国以前武汉城区的主要街道大多数都依堤而建,平时以堤为街,汛期以街为堤,这是武汉城市建设和发展的显著特点。分别以袁公堤和张公堤为界,武汉堤防建设中的人地关系大致经历了三个阶段：“人类部分干预自然”维护生存阶段、“人为改造自然”谋求发展阶段和“人为控制自然”快速发展阶段。本研究可为地处洪泛区的城市地质调查提供借鉴。     

南昌市中心城区地下空间开发地质适宜性评价

地下空间资源是未来城市发展的重要空间资源,也是可持续发展战略中不可缺少的部分。为了支撑南昌市地下空间的科学开发,基于地质调查成果,从地形地貌、工程地质条件、水文地质条件、活动断裂与地震效应、环境地质问题5个方面对南昌市地质环境影响因素进行识别,构建地下空间开发地质适宜性评价指标体系,采用层次分析法和灰色关联分析法建立数学模型,对不同深度地下空间的地质适宜性进行了评价。评价结果显示,研究区中层地下空间地质条件复杂,浅层和深层地下空间更适宜开发。该结果为南昌市地下空间专项规划的编制提供了技术支撑。     

城市地下空间地质安全风险三维评价方法与实践

城市地下空间地质安全风险三维评价是合理进行地下空间立体化开发、降低开发地质风险的重要手段,但目前尚缺乏系统的研究,工作方法体系仍有待深入探讨。本文在前人工作基础上,对城市地下空间地质安全风险的类型、地质诱因与核心评价指标,以及传统二维评价的局限性进行归纳总结,并结合三维地质建模、三维评价指标体系以及三维空间分析等关键三维方法技术,提出了一套较为系统的城市地下空间地质安全风险三维评价技术方法体系。为验证方法的有效性,在南京市江北新区开展了城市地下空间地质安全风险三维评价实例研究,取得了较好的效果。研究显示该方法体系能够显著提升三维尺度下地下空间地质安全风险评价精度和准确性,为立体化地下空间开发提供有力支持。     

城市地下空间资源综合利用评价工作构想

实现地下空间的安全开发和管理是当前中国构建全域国土空间治理体系的重要组成部分。当前中国地下空间资源综合评价在运用地质成果、对接国土空间规划、数据共享服务方面面临不足与挑战,表现在地质调查缺少高精度的成果和足够的系统性,规划管理实施过程中没有实现对评价成果的充分利用,地质调查成果和空间利用信息的融合度急需提高,长期以来城市地下空间资源利用"无法可依"、"无据可依"、"有规划难执行"。针对这些不足,提出了地下空间资源调查与综合评价体系——地下空间规划管控体系的构想,即科学安全地开发利用城市地下空间资源,应以规划管控为导向,开展三维地质结构调查,构建地下空间资源三维地质结构模型;综合考虑地质条件、地下空间开发利用现状、地下应急水源地、地下文物保护等多种因素,系统评价地下空间资源潜力,构建地下空间多种资源综合协同开发利用的管控评价体系。开展地下空间资源综合开发利用评价研究,对拓展城镇化发展新空间、开辟城镇化建设新资源、构建全域国土空间治理体系、统筹国土空间资源规划管理意义重大。