城市地下空间地球物理探测技术与应用

城市地下空间开发利用是缓解土地资源紧张、解决"城市病"的重要途径,合理开发利用地下空间资源的关键问题是如何实现城市下方地质体"透明化".受施工场地、安全等因素的制约,传统地质填图调查方法难以获取城市地下精细结构信息,地球物理方法具有无损探测的特点,已成为开展城市地下空间精细地质结构探测的主要技术手段.然而地球物理方法种类较多,不同方法应用前提、范围和效果差别较大,为给城市地下空间资源探测选择适合的地球物理方法,本文结合实际案例,系统分析了微重力、高密度电法、浅层反射地震、面波勘探、探地雷达等不同地球物理方法在城市地下空间探测中的应用效果和适用前提.在此基础上,对比了不同方法探测深度、分辨率及其在城市地下空间开发探测的适用阶段,并对未来城市地下空间探测技术发展做了展望.     

燕家台碎裂岩质边坡变形体变形规律研究

燕家台碎裂岩质边坡是区域地质构造多次反复作用而形成的,其复杂多变的工程地质条件给工程设计和施工带来了极大的困难。通过对大量的边坡监测资料分析,选取具有代表性的断面进行研究,人为扰动和降雨是边坡位移的主要控制因素。将边坡变形演化分5个阶段,分析了滑体的变形规律并提出支护建议,为公路边坡的设计和施工提供了依据。     

增雨火箭残骸落点的评估方法

根据探空数据风场资料、WR-98型作业火箭的弹道性能以及广西壮族自治区人工影响天气办公室对该型火箭的实验数据,对韶关2021年1月21日一次火箭增雨作业的落点进行预测,并与实际落点对比,探讨高空风对增雨火箭开伞后箭身残骸落点漂移的影响,为广东省安全开展地面火箭增雨作业提供参考。虽然预测落点与实际落点有误差,但落点方位是一致的,可以在地面火箭增雨业务中应用。     

青海东昆仑西段阿克楚克赛地区新元古代片麻状黑云二长花岗岩成因及其地质意义：地球化学、年代学及Hf同位素制约

青海东昆仑西段阿克楚克赛地区基础地质研究较薄弱,为了厘定该区花岗片麻岩侵入体的形成时代及岩石成因,本文对其进行了岩石地球化学、锆石U-Pb年代学以及Hf同位素研究。研究结果表明：该岩石岩性为片麻状黑云二长花岗岩,SiO₂质量分数为74.44%～76.36%,Na₂O与K₂O质量分数分别为0.06%～0.07%和3.89%～4.35%,Al₂O₃质量分数为9.76%～10.95%,过铝指数（A/CNK）为0.92～1.09,TiO2与MnO质量分数分别为0.32%～0.38%和0.10%～0.13%;CaO质量分数为2.70%～3.46%,Mg#值为25.42～29.69;样品稀土元素质量分数较高, w（ΣREE）为200.04×10^-6～215.30×10^-6,LREE/HREE为6.94～7.88,Rb、U、Th、K明显富集,Nb、Ta、P、Ti、Sr明显呈“V”型亏损。岩石形成时代为新元古代早期（（966±3）Ma,MSWD=4.1）,锆石ε_Hf(t)为-3.38～3.14,Hf同位素二阶段模式年龄（T_DM2）为2 033～1 625 Ma。岩石地球化学和Hf同位素研究结果显示,阿克楚克赛片麻状黑云二长花岗岩为准铝质-弱过铝质高钾钙碱性I型花岗岩,岩浆源区以新生玄武质地壳为主,有古元古代硅铝质地壳物质的加入,可能为古元古界金水口岩群斜长角闪岩、片麻岩部分熔融。岩石地球化学特征显示阿克楚克赛片麻状黑云二长花岗岩形成于新元古代早期俯冲向碰撞转换的构造背景下。结合区域构造演化,综合分析认为东昆仑地区普遍存在新元古代岩浆-构造活动,时间上响应全球罗迪尼亚超大陆聚合事件,本次研究样品是罗迪尼亚超大陆聚合在青海东昆仑西段碰撞形成的具体体现,说明本地区在约966 Ma时正在由俯冲向碰撞造山阶段转换。     

吉林延边百草沟金矿成矿流体特征和矿床成因

百草沟金矿位于著名的五凤—小西南岔浅成低温热液型金--多金属成矿带,该矿床容矿围岩主要为花岗闪长岩,矿体严格受NW向韧性剪切带控制。含矿石英中流体包裹体发育气液两相包裹体,主要成分为水,气液比15%~30%,大小为2~12μm。均一温度为154.3℃~345.2℃,盐度w(Na Cl)2.73~19.71 wt%Na Cl,密度0.63~1.00 g/cm3,表现出低温、中低盐度、中低密度、盐度变化范围大的特征。通过估算,成矿压力为14.70~47.16 MPa,成矿深度为1.47~5.46 km。百草沟金矿床δ13CCO2变化不是很大,介于-6.7‰~-4.6‰之间,显示有幔源的可能;硫化物中34S值为-1.9‰~1.9‰,说明成矿硫具有深源性。成矿早阶段流体为中低盐度的中温流体,主成矿阶段由于大气降水的混入,导致温度与盐度快速下降,逐渐演变为低温、低密度的盐水溶液。围岩蚀变以冰长石化、碳酸盐化等低温蚀变矿物为主。百草沟金矿属于低硫化型浅成低温热液型金矿床,形成于太平洋板块向欧亚板块俯冲后的伸展构造背景。     

贵州省喀斯特地区泥石流灾害易发性评价

贵州省独特的喀斯特山地环境对地质灾害的孕育有其特有的作用机理。本文初选了10个相关因子进行GIS的方差分析及相关性分析,以筛选喀斯特山区泥石流灾害的主要影响因子及灾害易发性评价。结果表明,研究区内土壤侵蚀因子对泥石流灾害的贡献作用最为显著,断层的影响作用不明显。土壤侵蚀、坡度、坡向、岩石性质、土地利用方式、归一化植被指数（NDVI）、到沟谷的距离及>25 mm日数8个影响因子,具有良好的独立性和代表性,是研究区内泥石流易发性评价的最佳指标;泥石流主要分布在贵州西部云贵高原边境、北部大娄山、东北雾灵山及苗岭等地带,占全省面积的29.51%,贵州中部及东南部泥石流易发程度较低;极高易发区泥石流的分布密度是极低易发区的19倍,其主要的环境特征表现为坡度大、植被覆盖率较低,旱地与工矿用地分布多,土壤侵蚀严重;加强旱地、工矿用地及低植被覆盖区的合理利用及管理,是减少泥石流灾害发生的有效途径。     

黄土的修正上下加载面模型研究

由于天然沉积的黄土具有显著地结构性,在湿度及荷载变化条件下,其宏观力学特性发生显著的变化。为了分析增湿和加载条件下黄土的结构性损伤演化特性及应力-应变关系的变化特性,引入上、下加载面的概念,在原有超固结及结构性参数的基础上,考虑了含水率变化的影响,定义了新的初始超固结及结构性参数;运用上、下加载面概念,通过引入构度及黄土结构屈服强度,推导了结构性黄土的一般应力-应变关系,并进行了参数的影响变化分析;最后,通过不同含水率条件下的黄土压缩及三轴试验数据与模型预测数据的对比分析,验证了模型的合理性。     

地下多层介质土体等效介电常数的计算方法

城市道路包括路面层和路基层,路面层和路基层又由不同的介质层组成,各层介质的相对介电常数不相同,在城市道路上进行探地雷达探测时,用一个相对介电常数解释所有深度的数据是不准确的.为此,从不同相对介电常数的三层介质出发,推导了n层层状介质条件下地下各深度处的等效介电常数的计算公式,并分别设计了地下两层和三层介质的模型,计算得到地下各深度处的等效介电常数和深度—时间的对应关系.最后利用两层介质的探地雷达正演模拟数据,对等效介电常数计算公式的准确性进行了验证.结果表明,在地下介质呈层状分布的情况下,利用等效介电常数能够更准确地对探地雷达数据进行深度解释.     

波浪作用下海底粉质土液化过程的速率特征

海底的粉质土在强烈波浪作用下会发生液化现象。粉质土从液化发生到最后形成流体有其变化的过程。本文针对黄河三角洲的粉质土,进行了波浪水槽试验和现场监测试验,记录了孔压在粉质土液化过程中的变化,给出了波浪作用下粉质土液化过程的速率特征。试验结果给出:海底粉质土在波浪作用下某一深度层的液化发展迅速,水槽试验重塑土用孔压增长速率反映的液化发展速率平均为0.15kPa/min,现场监测原状土液化发展速率平均为0.29kPa/min;水槽试验重塑土和现场监测原状土均出现液化深度自上而下的发展过程,本文水槽试验条件和现场条件给出的液化深度发展平均速率分别为0.01和0.10m/min。     

单层洞桩法较PBA优势及合理开挖顺序模拟分析

在周边环境复杂的城市中心,为确保自身结构及周边环境安全,暗挖车站施工工法的选择尤为重要。通过介绍洞桩法原理及其常用的传统PBA工法和单层导洞洞桩法的施工步序,对比说明两者是否进行下导洞开挖等方面的区别,可以得出单层洞桩法工法对周边环境影响较小、对地下水处理及保护较好。以北京某单层洞桩法施工的暗挖车站为例,采用FLAC3D进行数值模拟,分析总结不同导洞开挖、不同初支扣拱、不同二衬扣拱顺序对周边地表竖向变形及横向变形的影响,得出最优的导洞开挖、初支扣拱及二衬扣拱顺序。研究可为类似工程设计及施工提供参考。