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。     

地下空间逾渗与裂缝属性的关系分析

裂缝连通性评价是地下空间研究的重要内容。逾渗分析是研究裂缝网络连通性的一种有效手段。裂缝网络逾渗临界值多使用裂缝间接表征参数(如分形维数)来确定,但存在裂缝网络连通性不同却有相同间接表征参数的情况,这降低了预测的可靠性。为避免此类问题并更加准确快速地表征裂缝网络的连通性,文章在构建逾渗临界值方程时,摒弃了间接参数简化的方式,使用裂缝直接表征参数(如裂缝数量、长度等)进行非线性拟合。通过二维数值模拟建立不同参数的离散裂缝网络模型,分析逾渗低、中、高概率临界条件与裂缝直接表征参数的关系,建立逾渗临界条件预测方程,并对方程在不同尺度研究区的应用进行了讨论和验证。结果表明：预测方程可有效地预测不同概率的逾渗临界值。同时文章在预测方程的基础上,建立了裂缝网络连通性评价标准,这对于裂缝发育地区的地下空间评价工作具有一定的指导和借鉴意义。     

中国大陆科学钻探现场分析与地下流体异常识别

对中国大陆科学钻探深孔中泥浆进行脱气,采用质谱仪、气相色谱仪和测氡仪在线测定He、CO2、CH4、H2、N2、O2、Ar、C2H6、C3H8、n-C4H10、H2S、CO、Rn等多种气体。在排除钻井过程、钻具磨损、泥浆性能、仪器波动、气路设计等对气体分析的严重干扰后,可以发现气体异常与岩心和地层裂隙、破裂面及构造破碎带等具有相关性。同时采用高效液相色谱分析泥浆清液,也发现了来源于地下的流体。     

岩土参数的取值与强度理论的关系分析

基于基坑边坡支护设计的现状,本文主要以工程实例为基础,探讨了在基坑边坡支护设计中,地下连续墙及水泥土搅拌桩等支护形式由于岩土参数选取的不同所得到的不同优化,以及选取岩土参数的不同计算限值所对应安全系数,最后建立基坑支护设计中岩土参数选取模型,通过强度理论方面进行论证和实际施工检验,证明本文中所建立的模型的适用性。     

多级次地下水流系统的最小能耗率原理初探

20世纪60年代初期,Tóth基于定水头上边界条件推导出解析解,得出多级次地下水流系统,是水文地质学里程碑式的突破,成功地解决了一系列理论和实际问题。但Tóth解析解存在的缺陷也长期沿袭：单纯重视数学模拟而忽视物理机制;将地形控制地下水位看成是普适性规律;忽视给定水头上边界数学模拟的失真。这些缺陷,尤其是忽视物理机制探究,不仅妨碍Tóth理论自身发展,而且导致地下水流系统理论尚未被国际水文地质界普遍接受。参照河流动力学中应用的最小能耗率原理,类比提出地下水流最小能耗率的表达式。基于已有的通量上边界地下水流模式数值模拟结果,进一步探究物理机制,归纳得出地下水流系统遵循最小能耗率原理的结论。     

黄陵穹隆周缘岩溶水流系统特征及成因

岩溶水流系统特征研究有助于地下水资源的合理评价和开发利用。借鉴水文学的研究方法,统计并量化了典型岩溶水流系统的空间特征以及其水文动态响应、温度场和电导率特征。划分了扇状、树枝状、平行状、梳状4种地下水系来综合反映岩溶水流系统的地表-地下岩溶特征,前两者主管道垂直于地层走向,构造裂隙起汇水作用,后两者主管道平行于地层走向,层面裂隙起汇水作用。黄陵穹隆西北翼、西翼和南翼以平行状和树枝状为主,东翼和北翼则以扇状水系和平行状水系为主。不同地下水系结构的形成及区域差异与含水系统和水系的空间关系和级次性密切相关,并表现出不同的动态特征。扇状和平行状岩溶水流系统对降雨响应最为敏感,而梳状水系岩溶水流系统响应和衰减过程最慢;基于岩溶地下水温度与出露高程和循环深度显著相关的关系建立了鄂西山区地下水温度线。这一基础性研究可为岩溶地下水流系统研究和当地工程实践提供一定的理论支持。     

基于系统空间特征识别的岩溶地下水污染成因分析

岩溶地下水系统空间结构复杂,含水层渗透性强、防污性能差,一旦发生污染,污染物扩散迅速且修复难度较大。以南方某岩溶大泉为例,在水文地质调查的基础上,结合水化学图解及多元示踪技术,分析岩溶地下水系统边界及暗河管道分布,识别岩溶泉的主要污染物、来源及污染途径,探索岩溶地下水污染成因模式。研究结果表明,Q₁岩溶地下水系统为典型的“多源单汇”地下水循环模式,存在南北2条主要径流通道;其主要污染物质为锰、菌落总数、氨氮、总磷,分别为地下水质量标准阈值的17,14,7.2,3.8倍;建筑垃圾堵塞原有的暗河通道,工程勘察和强夯活动破坏了垃圾堆场下部天然黏土防渗层,生活垃圾及渗滤液进入岩溶管道,两者共同导致了岩溶地下水的污染。该研究对于岩溶地下水系统污染防治工作具有重要的借鉴意义。     

废弃矿井地下空间旅游资源开发利用模式研究

随着煤炭产业去产能政策的深入推进,大量矿井面临关闭或废弃,但其仍赋存大量可利用资源,如何开发利用,已成为煤炭工业转型发展的一大难题.在分析国内废弃矿井工业旅游开发现状与地下空间旅游开发问题的基础上,借鉴学习国外废弃矿井旅游开发模式经验,并总结分析废弃矿井地下空间旅游资源的特征.探索废弃矿井地下空间旅游资源开发利用模式,...     

地下卤水中镭的富集与测定方法研究

以自配人工卤水,采用硫酸钡（镭）共沉淀法富集其中的镭,同时用γ谱仪同步测量^226Ra和^228Ra的含量。不同pH和共沉淀剂作用下的化学及放化回收率计算表明,该方法操作简单,回收率高,适用于地下卤水及其它水体较高含量^226Ra、^228Ra的同步测定。用该方法测定的莱州湾地下卤水^226Ra和^228Ra含量分别为0．341Bq／L和1．615Bq／L,远高于海水中镭的含量。     

面向地下空间规划建设的三维辅助决策平台研究与实现

基于为地下空间规划建设提供科学决策的目的,本文提出了基于三维仿真技术的地下空间规划建设辅助决策平台建设的思路,构建了三维辅助决策平台的整体框架,借助正元三维GIS平台Genius World,实现了对基础地理、城市地质、地下空间设施数据的一体化存储管理和三维可视化集成表达.同时,根据实际业务需求,研究并实现了集地上地下...