河流冲积平原饱和砂土区地下管线渗漏诱发地面塌陷机制研究

河流冲积平原区是我国城市建设的主要区域,地层以松散冲洪积物为主,该地区地下管网破损带走松散地层极易形成隐蔽性很高的地下空洞,进而诱发地面塌陷,威胁人身财产和基础设施安全。以安庆市长风路地面塌陷为例,建立渗流、应力多场可控的等比实体模型箱,开展城市地面塌陷仿真实验,分析带水管线破损后地层中孔洞发育过程及孔洞周边各个方向应力变化特征,旨在揭示地面塌陷形成机制。结果表明:(1)安庆市长风路地面塌陷从孕育到塌陷,经历了小孔、竖直孔洞、塌陷坑三种形态,可将地下异常孔洞当作前兆进行预警;(2)河流冲积平原区城市地面塌陷的孕灾环境是地层的高渗透性地层和地下水位,诱发因子是管道的破损,尤其是污水排水管道破损;(3)城市地面塌陷危害大小主要受控于管道及地下水位相对埋深,且可以根据地层性质对塌陷坑的大小进行计算评估。该成果可为城市地面塌陷风险评价、防治区划等提供理论基础。

中国城市地质工作发展历程及展望

随着城市化进程的发展,我国城市扩张呈现出普遍性、显著性、持续性、周期性和波动性(Liu Fang et al.,2021)。“十五”期间东部、超大城市的扩张,到“十一五”“十二五”期间全国大中小城市的普遍扩张,再到“十三五”期间各类城市的城市扩张呈现减速趋势,如图1所示各城市逐渐从外延式扩张转化为内涵式增长(尹上岗等,2022)。我国以城市为服务对象的地质工作也随着城市化进程的不同阶段呈现出不同的特点。

地面沉降钻孔全断面光纤多参量精细化监测——以杭州萧山区山末址村为例

为了科学防控地面沉降,文章以杭州萧山区山末址村地面沉降重点区为研究对象,在系统分析其地面沉降成因机理的基础上,建立了钻孔全断面光纤多参量地面沉降自动化监测示范点,识别了不同深度土层的沉降变化特征和主要沉降层位,探究了弱透水层与含水砂层在不同水位变化模式下的变形特征。结果表明:①示范点处当前主要沉降层位集中在第二弱透水层和第I2承压含水层,平均沉降量占比分别为29.59%和33.21%,且有增大的趋势;②监测期内随着地下水位的持续回升,第I2承压含水层主要表现为弹性变形,且存在较小的残余变形;③第二弱透水层变形明显滞后于孔隙水压力的变化,具有塑性变形和蠕变的特点。实践表明,建立的监测示范点能够准确获取地面沉降发育过程中高精度的多参量数据,可为地面沉降的机理研究和模型预测提供数据支撑。

杭州市钱塘新区地下空间开发地质环境适宜性评价

地下空间地质环境适宜性评价是实现地下空间合理有序开发的重要环节,也是国土空间科学规划的必要前提。通过系统分析杭州市钱塘新区地质环境条件,从地形地貌、工程地质条件、水文地质条件、活动断裂及地震效应、环境地质问题等五个方面选取15个指标构建了地下空间开发地质环境适宜性评价指标体系。在此基础上,采用变权层次分析法和灰色关联分析模型,对浅层(0~15m)、次浅层(15~30m)、次深层(30~50m)地下空间进行了开发利用地质环境条件适宜性评价。结果表明,研究区浅层和次深层地下空间更适宜开发,而次浅层地下空间适宜性好和适宜性较好的总面积仅占全区的45.7%,地质环境条件复杂,具有一定的开发难度。该结果可为钱塘新区地下空间合理开发提供参考。

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。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。

杭州市地面沉降重点区土体压缩和固结特性研究——以试验孔HZ22J06为例

开展土体压缩固结特性研究,从宏观上分析土体变形影响因素,是探究地面沉降成因的重要内容。文章以杭州市地面沉降重点区水文地质工程地质综合试验孔HZ22J06土样为研究对象,通过室内试验对土体的物理力学性质、压缩变形及固结特征进行分析研究。结果表明:试验孔土体各物理指标之间存在显著的相关性,土体含水率、土粒比重、孔隙比、塑性指数、液性指数和压缩系数等指标随深度的增加总体上呈现先增大后减小的趋势;土样压缩系数随压力的增大呈现减小的趋势,且浅部土样压缩系数高于深部土样;土体固结系数与渗透系数之间存在密切的关联性,相同压力下不同类型土样的固结系数大小变化符合粉土>粉质黏土>淤泥质粉质黏土>淤泥质黏土的规律,这与土体渗透系数大小变化规律相一致;试验孔大多数土样处于欠固结状态,在现有自重压力作用下会进一步固结压密,易引发地面沉降。研究成果可为杭州市地面沉降成因规律研究和风险防控提供科学依据。

无锡市区水资源与水环境承载力动态特征研究

水资源和水环境问题已成为无锡市社会经济发展的重要制约因素。文章从社会经济-水资源-水环境系统互馈机理出发,采用空间系统动力学方法建立“社会经济-水资源-水环境”耦合模型,对不同气候和社会经济发展情景下无锡市区水资源和水环境承载力的时空动态特征进行研究。结果显示:①不同情景下各行政区水资源和水环境承载系数满足滨湖区>锡山区>惠山区>新吴区>梁溪区的关系;②不同情景下水资源和水环境承载力有所差异,节水型丰水年(C1)情景下梁溪区、滨湖区、锡山区、惠山区和新吴区水资源承载力系数和水环境承载力系数月平均值分别是发展型枯水年(B3)情景下的2.23倍和2.36倍、2.13倍和3.22倍、2.13倍和2.55倍、2.12倍和2.53倍、1.58倍和1.74倍。实践表明,空间系统动力学模型能在时间和空间上协调处理社会经济与资源环境之间的关系,使模拟结果更加接近实际情况,可为同类地区的水资源管理提供科学依据。

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。

我国矿山环境生态补偿机制探索

矿山开发破坏了生态环境,为将生态补偿机制引用到矿山环境保护中,本文就我国矿山环境开发存在的问题,提出了建立我国矿山环境生态补偿机制的研究思路。

新型小城镇地质环境综合调查服务——以江苏丹阳2016年数据集为例

成果的有效应用服务是城市地质调查工作的核心驱动力,城市地质数据集作为城市地质调查工作的核心成果,是决定城市地质调查研究成果应用服务有效性的关键。中国地质调查局部署开展丹阳小城镇地质环境综合调查试点,本次共完成遥感解译1047 km^2(3期数据),调查点767个,钻探115个,累计钻探进尺8720 m(其中第四系孔915 m,水文孔2366 m,工程孔5439 m),采集第四纪地质样品2904组,地下水样品240组,原状土样1108组,土壤样2482组,地下水位统测点70个,抽水试验18组等。查清了丹阳市水文地质、工程地质、地质灾害等分布规律,并围绕丹阳市规划建设对地质工作的实际需求,对各类调查原始数据进行了专项加工,建立了数据集,为丹阳市规划建设提供了良好的支撑服务。文章对数据来源、数据收集方法、处理技术等方面进行了整理和归纳,形成了小城镇地质调查应用服务地质数据集的构建方法,为今后小城镇地质调查和数据集处理及应用提供参考。

矿山环境管理保护研究进展分析

矿产资源开发是我国经济快速发展的重要支撑,但这些资源的开发利用一定要在保护环境的约束下进行。分析了国内外矿山环境保护管理的研究进展,为从事矿山开发、保护及管理者提供参考。

淮河流域平原区第四系含水层划分及特征分析

以中国地质调查局资助的《淮河流域环境地质调查》项目为依托,对收集到的区域基础地质和水文地质资料进行了二次开发。并根据近三年来淮河流域环境地质调查项目新取得的水文地质钻孔资料、水化学及同位素样品分析结果,科学地对淮河流域平原区第四系含水层进行了划分和印证,结合项目阶段研究成果,对淮河流域平原区第四系含水层特征进行了初步分析和总结。

淮河流域平原区地下水资源合理开发利用模式研究

以中国地质调查局资助的《淮河流域环境地质调查》项目为依托,对收集到的区域基础地质和水文地质资料进行了二次开发利用,对淮河流域平原区地下水资源赋存条件、开发利用历史及现状进行了调查,对淮河流域平原区地下水资源开发利用环境效应及开采潜力进行了分析,从浅层水、深层水、微咸水三个方面说明了淮河流域平原区地下水资源合理开发利用模式。

某工程基坑支护设计与施工

介绍了某工程基坑支护设计与施工的全过程 ,分析了基坑设计如何根据不同的地质条件和周边环境分区分段选择合适的支护结构形式 ,叙述了钻孔灌注桩、深搅止水墙、锚杆、喷锚网等设计和施工方面的具体要求。

南京地区互层土刍议

结合实际工程阐述了南京地区互层土的岩土工程性质及在岩土工程勘察和岩土工程评价中应注意的事项。

浅谈桩型的选择与最终确定

阐述了工程建设中常用各桩型的特点,结合工程实例,说明如何根据拟建工程结构特点和场地工程地质条件来选择与最终确定合适的桩型。

长江经济带资源环境条件与重大地质问题

本文系统梳理了长江经济带以往地质研究成果,对长江经济带资源环境条件和国土规划建设中应关注的重大地质问题进行了研究。研究结果表明,长江经济带耕地、页岩气、地热、锂等资源条件优越,0.3亿hm2无重金属污染耕地集中分布,拥有3个国家级页岩气勘查开发基地,探明储量5441亿m3,每年地热可利用量折合标准煤2.4亿t,相当于2014年燃煤量的19%,发现亚洲最大的能源金属锂矿床,资源环境条件有利于发展现代农业、清洁能源产业和战略新兴产业;长江经济带部分地区存在活动断裂、岩溶塌陷、地面沉降、滑坡崩塌泥石流等重大地质问题,影响过江通道、高速铁路、城市群和绿色生态廊道规划建设,应予以关注,本文提出了相关建议和对策,同时,提出了下一步支撑服务长江经济带发展地质工作设想。

中国城市地质调查总体构想与关键理论技术

近年来,我国在城市群、大城市和中小城镇等不同层面组织开展了大量的城市地质调查,在城市地质资源、地质环境、发展空间的调查评价,以及地质信息服务城市管理制度建设等方面取得了丰富成果,在调查技术方法、成果产品服务、工作协调机制等方面积累了一些经验,但和新型城镇化的需求相比,还存在着工作理念较落后、地质信息更新慢,成果体系没标准、工作机制不完善等诸多不足。国家新型城镇化发展战略提出了全新的城市发展理念,在优化城市结构布局、拓展城市发展空间、推进绿色城市建设、提高城市安全保障水平等方面,对城市地质调查提出了迫切需求。新时期应该以全新的思路开展城市地质调查,要树立大资源、大环境、大数据理念,服务城市规划、建设、运行、管理等多个层面,开展空间、资源、环境、灾害等多要素综合调查,打造地下三维可视化的城市地质模型(透明城市),完善空天地一体化的地质资源环境监测网络,建立开放共享、动态更新的城市地质信息服务与决策支持系统,构建城市地质调查成果服务产品体系、技术标准体系和保障制度体系。为实现这个目标,需要建立城市资源环境承载能力、城市多圈层交互带、地下空间资源协同规划等理论,开展城市地质探测与监测、国土空间开发地质适宜性评价、地下空间开发利用地质安全评价、三维城市地质建模与公共服务等技术攻关。

安徽省淮北市地下水中氟的空间分布特征及成因

在水文地质调查、取样测试的基础上,以安徽省淮北市地下水中的氟为研究对象,对338个地下水样品的测试结果进行了分析。结果表明:淮北市地下水中氟的含量在空间分布上总体呈从北向南逐渐降低趋势,北部氟含量均值在2.0 mg/L以上;氟的超标率35.5%,高于淮河流域地下水氟的超标率20.14%(淮河流域地下水污染项目数据统计结果);浅层地下水(≤50 m)氟超标率40.45%,深层地下水(>50 m)氟的超标率16.9%;地下水中氟超标与地质背景、人类活动以及环境条件有关。

江南造山带东段旌德岩体锆石LA-ICPMS年龄和Nd-Sr-Hf同位素地球化学

旌德花岗质杂岩体位于安徽南部,由花岗闪长岩和二长花岗岩组成。本研究得到岩体中锆石U-Pb年龄为(141.0±1.0)Ma,认为该年龄代表岩体的侵位年龄。岩体全岩主量元素特征显示出中偏酸性(SiO2=66.01%~70.87%),富Al(Al2O3=14.91%~16.24%),富碱(alk=6.64%~8.01%),K2O/Na2O变化范围在0.78~1.04,镁、铁含量较低,MgO:0.68%~1.06%,TFe2O3(2.0%~3.34%),以及低磷(P2O5=0.10%~0.14%)的特点;微量元素主要富集Sr(189×10-6~452×10-6),贫Nb、Ta、P、Ti、Y、Yb,高Sr/Y比值(23~66)和(La/Yb)N(13~58),Eu有轻微的负异常到弱的正异常(δEu=0.81~1.18)。旌德岩体的地球化学特征与中国东部中生代埃达克质岩相似。I Sr=0.7096~0.7101,εNd(t)=-6.28^-7.32,εHf(t)值变化于-6.5^-1.1,两阶段模式年龄t DM2=1.4~1.5 Ga。较年轻的Nd同位素模式年龄、较高的εNd(t)值和εHf(t)值,以及岩体中发育有岩浆混合成因的暗色包体,指示源区可能有地幔物质的贡献。幔源岩浆底侵使下地壳发生部分熔融,并发生了岩浆混合作用,形成了旌德岩体。