延安市城市地质信息平台设计与实现

依托延安市政务网支撑平台——“华为云”平台,基于SOA(Service-Oriented Architecture)架构,采用B/S(Browser/Server)模式,自下而上搭建包括云平台基础层、空间信息感知层、信息资源层、服务层、应用层,综合运用三维数据存储管理、网络传输、可视化等关键技术,开发了延安市自然资源与地质环境信息平台。该平台由服务器、前端界面、运维管理系统和数据发布工具集4部分组成,根据延安城市发展面临的地质问题,开发了三维场景浏览、基础测绘、革命旧址工程病害监测、城市防灾减灾、地下空间开发利用、城市规划等应用功能模块,实现了对自然资源和地质环境数据的三维可视化管理,可在自然资源管理、城市规划建设、地下空间开发利用、防灾减灾等方面为政府相关部门提供服务。

“地质科技助力韧性安全城市建设”专题征稿启事

城市地质期刊计划推出“地质科技助力韧性安全城市建设”专题,聚焦特大城市地质环境安全、特大暴雨洪水灾害、地下水安全等城市地质学研究成果,面向广大学者公开征稿,热忱期盼相关领域专家学者踊跃投稿!

无锡市区土体工程地质层组划分及其应用

无锡市区地处太湖冲湖积平原区,第四纪松散沉积物较厚,城市建设多以土体为载体,土体结构质量关系到工程建设的成本和周期,但长期以来无锡市区土体工程地质层组划分并无统一标准,地层代号编码混乱,严重降低了工程地质资料的可重复利用率。为提高无锡市区工程地质资料的通用性,使其利用价值最大化,文章基于大量地质钻孔和土体参数测试数据,对比区域地层资料,综合考虑研究区沉积演化特征、土体物质组成及工程特性等因素,采用绘制工程地质剖面的方法建立地层层序结构和编码规则,将无锡市区100 m以浅的土体划分为9个工程地质层组和27个工程地质亚层。利用土体参数的离散性和三维地质结构模型分析了该工程地质层组划分方案的合理性,并探讨了该划分结果在优势持力层的选择、地下空间开发利用适宜性评价和浅层地热能开发利用中的应用。结果显示,该土体工程地质层组划分方案能准确地反映无锡市区100 m以浅的土体结构,划分方案合理正确。

高光谱遥感技术在地质环境监测中的应用与展望

高光谱遥感技术是一种功能非常强大的综合性学科技术,其以数据的实时性、光谱信息的丰富性、成本的高效益性、覆盖范围的广泛性等特征以及高分辨率和图谱合一的优势,在各个领域上得到了广泛的应用。文章介绍了高光谱遥感技术成像的基本原理、国内外高光谱成像仪和高光谱卫星的发展历程,重点描述了高光谱遥感技术在矿山环境监测、水环境监测与评价、土壤含水率监测等方面的应用成果。高光谱遥感技术面临着“维数灾难”、精确度不足、时效性受限、高光谱遥感数据解译困难等问题,未来可通过协同多平台、利用人工智能模型等方式提高精确度,构建典型的光谱库提高模型的普适性。

复杂地层结构三维地质建模空间插值方法研究

三维地质体对于自然资源勘探、环境保护、自然灾害风险评估等领域都具有重要意义。在建模过程中,地质体的模型精度与插值算法有着直接关系。为研究不同插值算法的适用情况,文章对云南陆良某污染场地进行浅层三维地质建模,分别选取反距离权重法和自然邻域法,利用钻孔数据插值建模,并对模型结果进行目视检验和误差对比分析。研究结果表明:反距离权重法适用范围广,建模精度较高;相较于自然邻域法,反距离权重法更适用于地层结构复杂的三维地质建模,该方法对断层细节的描述更细致,模型更符合实际情况;而自然邻域法在断层明显的区域插值效果较差,不适用于地层结构复杂的情况。

黄土微结构SEM图像分析中的影响因素研究

土体微结构定量化分析技术是微观土力学的一个研究方向,利用图像处理技术有效提取土体微结构参数是正确分析土体微结构特征的重要基础。针对土体微结构信息提取中存在的问题,本文借助MATLAB软件图形处理工具箱,对辽西地区黄土样品SEM图像进行处理,研究辽西黄土孔隙分形维数、孔隙率、孔隙大小及分布情况,探讨图像处理方法对黄土微结构参数的影响规律。结果表明:1)图像截取面积较小时,对所提取的黄土微结构参数影响较大;而中等和较大的截面,对所提取的黄土微结构参数影响较小;中等截面对图像进行处理得到的黄土微结构参数与土样物理试验测试值最为接近。2)阈值对孔隙分形维数影响较小,对孔隙率和孔隙面积影响较大,辽西黄土SEM图像阈值建议取值范围为100~120。3)过大的放大倍数会使孔隙分维数失真,孔隙率与孔隙面积大小统计结果与放大倍数的增长成反比。

“双碳”战略下石灰岩矿山生态修复设计

“双碳”是我国重大的战略决策,矿业作为具有高能源消费和高碳排放特征的行业,已经成为我国实现碳中和的重要战场。“双碳”战略下,如何在恢复矿区生态系统的同时,又能有效提高矿区减排增汇能力,成为一个新的议题。文章以泾阳某矿山修复项目为例,针对存在的地质灾害隐患、土壤污染、土地闲置和土壤、植被碳汇能力降低甚至丧失等生态环境问题,提出以消除地质灾害隐患、恢复土地使用功能和增强减排增汇能力为目的,采用“生态修复+光伏能源+农牧结合”的模式,统筹山水林田湖草沙系统治理,构建绿色低碳循环产业模式,助力乡村振兴,践行两山理论。

北京市昌平区南口镇土壤重金属污染风险评估及来源分析

采集昌平南口镇473件表层土壤样品,收集65件土壤样品(1970年采集的),测试土壤中砷(As)、镉(Cd)、铜(Cu)、铬(Cr)、汞(Hg)、铅(Pb)、镍(Ni)、锌(Zn)等8种重金属元素及三氧化二铝(Al_(2)O_(3))、二氧化硅(SiO_(2))和三氧化二铁(Fe_(2)O_(3))等地球化学指标。采用多种污染评价方法和统计学方法,运用Pearson相关性分析和主成分分析,评估土壤重金属污染风险,分析污染来源。结果表明:重金属Cd含量普遍较高,超筛选值点位较广,Pb、Hg、Cr、Ni、Cu、Zn存在个别点位超筛选值的情况;Cd、Hg、Pb、Zn存在轻微及以上污染点位,Pearson相关性分析和主成分分析显示Cd、Hg、Zn来源相近;Cd和Zn的人为贡献率在1970—2021年间增长明显,且平均值明显高于北京地区背景值,表明研究区可能存在一定的人为污染。

矿物宝石精品鉴赏

海蓝宝石(Aquamarine)矿物名称:绿柱石化学式:Be3Al2[Si6O18]矿物学特征:常见天蓝色至海蓝色或带绿的蓝色,颜色成因主要是因为含微量的Fe2+;六方晶系,常见六方柱状或者六方双锥;玻璃光泽,透明-半透明,贝壳状断口,硬度7.5,一组不完全解理。

关于招募《城市地质》青年编委的通知

《城市地质》由北京市规划和自然资源委员会主管、北京市地质矿产勘查院主办,是国家新闻出版广电总局认定的学术期刊。为提升期刊影响力,发挥期刊的学术导向与引领作用,鼓励更多优秀青年学者参与办刊,促进学术交流和成果传播,《城市地质》编辑部决定成立青年编辑委员会,面向国内外公开招募青年学者。现将有关事项通知如下。

北京市密云东庄铁矿区岩浆岩断面结晶度特征信息提取方法研究

依托MATLAB仿真平台研究岩浆岩断面结晶度有效特征。采用直方图均衡化进行图像增强预处理,通过几何特征算法提取水平周长、垂直周长与面积数据,计算粒度相对值参数;采用频域算法将频谱图像分割成环形区域,分析高频数据,通过积分求和得到高频区参数。通过两种算法融合,综合提取8维图像特征向量,可以准确表征岩浆岩的结晶程度及粒度大小。

珠海市南水镇金龙边坡变形破坏特征及稳定性评价

边坡稳定性分析评价是边坡调查评价过程中一个不可或缺的环节。以珠海市金龙边坡为研究对象,分析了边坡的发育特征、影响因素、形成机制。在查明边坡岩土体出露及结构特征基础上,根据典型断面C、ϕ值反演分析及敏感性分析结果,确定金龙边坡岩土体物理力学参数,采用极限平衡法对金龙边坡进行稳定性分析评价。评价结果表明:金龙边坡在天然工况下处于欠稳定状态,在饱和及饱和+地震工况下处于不稳定状态。

高密度电法和氡气测量在地裂缝调查中的应用分析

平原地区地裂缝发育具有隐蔽特性,勘探难度较大,综合物探方法可以快速查明地裂缝的分布及空间展布特征。氡气测量具有经济高效的优点,可以快速探测地裂缝发育位置。高密度电法一次布极可以实现不同排列数据采集,快捷采集数据的同时降低了电极布设引起的干扰,成果电阻率断面图则可以较好地展示地裂缝空间形态。综合利用2种方法可以相互补充和验证,提高解释结果的准确性。在宋庄地裂缝通州北部地区布设了4条综合物探剖面,其中高密度电法测量330点,氡气测量163点。分析发现:高密度电法对地裂缝的典型反应为等值线发生扭曲变化,在相对高阻中间发育垂向低阻带;氡气测量常表现为峰值异常,且大部分异常呈现“马鞍状”。根据测量结果解释推断了10条地裂缝。

生态地质调查方法与评价体系研究——以京西“一线四矿”地区为例

生态地质作为一门新兴交叉学科,诸多学者对其研究内容、工作思路、技术手段、服务目标等进行了探索。以京西“一线四矿”为研究对象,阐述了以服务于生态保护和修复为目标的生态地质调查总体思路和工作方法,建立了生态地质分区评价指标体系。研究结果表明:生态地质分区评价能够直观反映生态地质本底特征,是生态地质条件优劣的直接表现;“地理+地质+生态”三要素融合的生态地质分区评价模式,建立了1个目标层、3个准则层、10个指标层的评价指标体系,其中地理环境权重0.1226,地质环境权重0.6011,生态环境权重0.2763。以地质建造为分类单元,地表基质层支撑力由强到弱分别是中性侵入岩建造、陆源碎屑岩建造、中性喷出岩建造、基性喷出岩建造、碳酸盐岩建造。京西“一线四矿”地区(287 km^(2))生态地质条件良好区面积105.9 km^(2),占比36.9%;一般区面积78.7 km^(2),占比27.4%;较差区面积102.4 km^(2),占比35.7%。在京西“一线四矿”及周边区域协同发展概念规划总体策划范围(99 km^(2)),圈定出乔木生长适宜区面积58.6 km^(2),灌木生长适宜区面积40.4 km^(2)。

跨孔地震CT在城市轨道交通岩溶勘察中的应用

跨孔地震CT(亦称为地震层析成像)是通过分析地震波在穿越探测目标体内部时其时长、波幅、能量、波速、波形等各因素的变化,对探测目标体进行速度成像的一种地下孔内物探方法,其具备了探测精度高、探测周期短、成本低等众多特点,主要用于地下目标体的高精度探测。目前,跨孔地震CT法已经广泛应用于灰岩地区城市轨道交通综合勘察,利用该方法可以有效查明线路范围内岩溶发育位置、深度及几何分布特征和规模,并可以判别基岩埋深和起伏情况,为后续地铁设计和施工提供必要地质依据。以广东省广州市某地铁岩溶勘察项目为研究对象,利用跨孔地震CT详细划分出了探测区域土岩界面,圈定出了溶洞及溶蚀发育位置,选取异常位置进行钻探验证。跨孔地震CT成果揭示,岩面和溶洞位置与钻探成果吻合程度高,岩面高程及溶(土)洞位置高程最大误差均在1 m之内。钻探、物探成果起到了相互补充、互相验证的效果。

北京市海淀区突发地质灾害时空分布规律、成因分析及防治对策

海淀区是为数不多的经济发达、人口众多且发育地质灾害的城市中心区。海淀区西北部山区地质条件复杂,发育地质灾害隐患点37处,灾害类型为崩塌(19处)、泥石流(9处)、不稳定斜坡(8处)、地面塌陷(1处)。故在野外调查分析的基础上,将海淀区地质灾害划分为3个风险区:分别为香山风险区、凤凰岭—阳台山风险区与普安店风险区,并分析总结了海淀区地质灾害隐患点的空间分布、灾害类型、规模、成因、威胁对象、工程治理状况、人类工程活动、发展趋势等。得出以下结论:1)海淀区70%的隐患点成因为人类工程活动。2)68%的隐患点已完成工程治理,未治理的隐患点大部分集中分布于森林防火道路沿线,少部分威胁对象已搬迁避让。3)不同的地层岩性发育不同类型的地质灾害,山区基岩出露区域主要发育岩质崩塌;山前冲洪积物堆积区域主要发育泥石流、不稳定斜坡及土质崩塌。

某堆填土欠稳定高边坡抗剪强度参数取值研究

梧州市某楼盘在建筑安全影响范围内有一削坡形成的高度20~45 m的堆填土高边坡,存在较大滑塌安全隐患,需对该欠稳定高边坡综合整治处理。为取得符合实际的、经济合理的边坡设计抗剪强度参数,采用了综合法确定抗剪强度参数,即采用现场原位直剪试验、室内重塑土样试验、多元线性回归法等,综合分析确定欠稳定高边坡的抗剪强度参数。结果表明:采用综合法参数取值能优化边坡设计、缩短治理工期、节约治理费用,治理效果显著。

智能化动力触探试验设备的研发

研发了一款实现便携、智能的动力触探设备替换当前手动触探设备。研发成果重点解决3个问题:1)落锤自由落体运动要排除任何的结构、零件接触到落锤,采用电磁铁吸附落锤,释放彻底并与落锤完全分离,不影响落锤的自由落体运动。2)500 mm落距采用传感器控制,准确控制落距。3)轻型动力触探试验落锤重量为10 kg,提升和释放时,落锤的势能比较大,采用稳定的大底盘和三脚架结构增加了整个设备的稳定性。

基于变形监测成果的基坑支护设计稳定性评价

采用粒子群算法、广义回归神经网络和差分自回归移动平均模型实现基坑变形预测,评价基坑施工过程中的稳定性,以佐证基坑支护措施的有效性。基坑区地质条件、近接条件均较为复杂,需采用刚度大的支护结构来控制基坑变形,因此,将基坑支护形式确定为桩锚支护结构,且为确保基坑支护体系的经济性,还进行了分区支护措施设计。在基坑稳定性评价过程中,现阶段条件下的沉降变形的变化范围为12.68~21.42 mm,均值为17.84 mm,水平位移的变化范围为15.08~22.49 mm,均值为18.68 mm,得出两类变形均小于变形控制值,说明基坑目前的变形在变形控制值范围内,其稳定性较好;通过变形预测,得出基坑后续变形具收敛趋势,后续的变形值范围为21.35~23.58 mm,也小于变形控制值,说明基坑后续的变形控制也较好,基坑稳定性较优。

宾格石笼坝治理泥石流的防护效果数值模拟

针对当前公路泥石流治理过程中存在的痛点和难点,采用宾格石笼坝进行治理,与传统拦挡坝相比,宾格石笼坝具有整体性和柔韧性好、透水性好、施工简便、造价低、施工周期短、损伤后易于修复等优点,能更好地应用于中小型泥石流治理工程。通过数值模拟研究发现,宾格石笼坝的薄弱点为整体滑移、网箱连接处滑移、网箱连接处承载力不足,在实际工程中应加强石笼连接处的合理处理,这是石笼坝在工程应用中成败的关键点。此外在石笼坝墙后采用短加筋形式,在增加少量成本的情况下,加筋对抗滑和截面强度有明显的提升作用,提高工程安全性。