三维高密度电法在浅层精细化探测中的对比研究

为实现工程场地地下结构精细化探测,在研究区开展了工程勘察中常用的四极装置(温纳、施伦贝谢尔、偶极)三种装置类型的三维高密度电法精细化探测对比研究。主要对各装置的三维反演可视化成果及不同方向的切片成果进行了对比分析。研究结果表明:三种装置均能完成浅部地质体的精细刻画,但在数据覆盖范围、探测深度,分辨率等方面存在一定的差异。根据分析结果提出了一种工程场地勘察三维高密度电法野外数据采集装置类型选择方案,对以后三维高密度电法工程实际应用具有一定的参考和指导意义。

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。

无线节点技术在城市地下空间探测中的应用

随着城市的不断发展,城市地表空间越来越不足以满足社会日益发展的需求,因此城市地下空间作为重要的载体将逐渐受到重视。要想充分利用城市地下空间,首先必然要勘探清楚地下空间的地质情况,从而保证高效、安全、充分地利用它。无线节点作为一种集野外布设受地表条件影响小,布放简单,对环境破坏小,效率高,更适合环境复杂而敏感区作业等众多优点的地震勘探仪器,能较好地适应城市地下空间探测任务。以JN城市某区域为例,介绍了无线节点地震仪器设备的应用情况,并取得较好的效果。

成都市地下空间开发对地下水循环影响研究

随着城市化进程的高速发展,成都市地下空间开发利用发展到以地下交通设施、地下公共设施、地下市政设施及管线、人防设施等开发方式为主的多功能利用阶段。而人类工程活动、城市化建设及地下空间利用的快速发展,加之近年来汛期降雨量屡次达到历史高点,在自然及人为因素综合影响下局部地下水径流循环条件发生改变,引起了地下水水位变动导致楼房出现地下室底板隆起、梁柱开裂、隔墙错裂等问题。本文以中医大省医院地铁站为典型分析研究成都市地下空间开发对局部浅层地下水循环条件的影响,结合近四十年来地下水水位监测资料、历史降水数据,采用基于有限单元法的三维地下水数值模拟软件FEFLOW进行典型地下工程地下水流场模拟,分析地下空间开发建设对地下水流场产生的影响程度及变化规律,进而细化研究区抗浮设防水位。结果表明:地下空间开发对地下水环境造成的影响主要表现为施工期间及建成后潜在的影响。工程建设对地面的硬化及河道整治,导致地下水的垂向和侧向补给量减少,高层建筑和地铁施工对地下空间的占用导致含水层介质发生置换,造成地下水储存空间锐减,地下水径流循环条件发生改变,地下水水位整体下降;从对中医大省医院地铁站地下水动态变化特征分析看,地铁修建后地下水在隧道周围有明显的渗流迹线偏转,绕避构筑物的现象,地下空间在含水层中的位置、深度与地层岩性的接触关系将对地下水的绕流产生一定影响。通过预测模拟可见地铁站迎水方向水位雍高约0.8 m,背水方向水位下降约0.5 m,主要表现在地铁站修建后前5 a的变化,之后形成新的平衡,水位趋于稳定;研究区抗浮设防水位可细化建议为:一级阶地最大埋深多为1m,在局部地区如文殊院、红星桥附近抗浮设防最大埋深可达2~3 m,二级阶地最大埋深多为2~4 m。研究结论可作为政府相关决策的重要依据。

北京市市政综合管廊建设探讨

随着北京市城市的迅速发展,在北京市的重点地区(重要的商业区、商务区、轨道交通节点、历史文化街区等),市政管线传统的直埋方式已经不能很好的满足城市重点地区发展的需求,给城市交通、城市环境、城市景观和土地利用造成不同程度的影响。新的市政管线建设方式——市政综合管廊的建设不可避免的摆在了议事日程上。文章通过对传统市政管线直埋建设方式与综合管廊建设方式的总结,以及分析城市建设发展的要求,指出综合管廊的建设是北京市重点地区市政管线设施建设的必然方式,并对综合管廊建设的实施对策进行了初步探讨。

水下浅埋小净距隧道施工相互影响的力学行为研究

为便于连接两岸的既有道路和节约用地,穿越城市江河的水下隧道可考虑采用小净距隧道的型式。在水下小净距隧道施工期间,双孔隧道施工的相互影响是决定隧道稳定性的关键因素之一。依托一采用矿山法施工的水下浅埋小净距公路隧道——长沙市湘江大道浏阳河隧道,对双孔隧道施工的相互影响进行研究。首先,利用三维有限元法计算双孔隧道开挖掌子面间的合理纵向间距;然后,在施工期间,系统测试两相邻隧道的围岩孔隙水压力、围岩压力、钢拱架和二次衬砌内力、锚杆轴力、隧道地表沉降、拱顶下沉、洞周收敛、河水水位等;最后,基于现场监测结果,从双孔隧道施工相互影响的角度,分析隧道围岩和支护系统的变形及受力特点。研究结果可为类似工程的设计、施工和监测提供参考。

地下空间顶板浅层海绵式人工下凹绿地设计及对屋面初期雨水的净化

结合海绵城市和地下空间顶板绿化建设,设计了地下空间顶板浅层海绵式人工下凹草地的结构,研究了其吸蓄水特性及对屋面初期雨水的净化作用。采用蛭石、珍珠岩作为吸水剂,与红壤土、腐殖土按一定比例复配为具有海绵式吸水特性的浅层顶板草坪种植基质,具有质轻和持蓄水能力强的优点。结果表明,1 m3复配的人工土壤的饱和吸水量为0.65 m3,持水时间为4~5 d,与昆明市典型红壤土的吸蓄水能力相当,但持水时间是红壤土的2倍,能有效调蓄及储存雨水。同时,对屋面初期雨水中的COD、NH3-N、TN、TP的削减量分别在54.5%~60.3%、46.3%~69.3%、48.5%~61.0%和46.3%~54.0%之间,能对进入的雨水径流具有较好的净化效果。

城市三维地震资料处理浅层成像关键技术

浅层三维地震勘探数据量大、偏移归位准确、横向分辨率高,能够克服二维地震勘探在城市中受障碍物限制致使测线布设与构造走向斜交,浅层小构造控制程度较差和断层归位不够准确等问题。因此浅层三维地震探测可以为城市地下空间探查、活动断裂探测和地质灾害勘查等方面提供更高质量的数据。然而城市三维地震勘探面临表层速度分布不均匀、环境干扰大和障碍物多导致炮点分布不均匀等影响浅层成像的问题。本文以实际三维地震资料为例,针对城市三维地震资料的特点,采用了层析静校正、叠前多方法组合去噪、叠前数据规则化插值和精细动校拉伸切除等技术手段对城市三维地震资料进行处理,提高了浅层成像质量。

城市地下空间探测关键技术及发展趋势

近年来,地下空间开发利用以及与地下空间相关的安全运营已经成为我国大中型城市面临的重要课题,而准确的城市地下空间探测成果是保障其课题成功实施的关键。目前国内城市地下空间利用的深度已达50m,局部特大工程深度在70m左右。未来城市地下空间利用将向综合化、深层化、人性化、生态化发展,从而对城市地下空间探测的可靠性提出了更高的要求。目前常用的地下空间探测技术除了钻探外,主要采用包括探地雷达、浅层地震、高密度电法、浅层瞬变电磁法、井间CT、微动等地球物理方法。以"城市浅层地下空间探测技术体系研究"课题为例,介绍了探地雷达在真三维采集、拟地震资料处理、三维雷达数据偏移等方面的研究成果。结合地下管线探测及岩溶调查等案例,分析了探地雷达等多种探测技术的综合应用及探测效果。研究认为未来的三维高密度横波地震、三维高密度电磁法、三维探地雷达等技术是城市地下空间探测技术的发展趋势。

某市主城区浅层地下空间开发利用适宜性研究

根据改进的层次分析法建立了地下空间开发利用地质环境适宜性评价指标体系及评价模型,并结合GIS软件对评价因子进行了分析,采用叠加法对浅层地下空间开发利用适宜性作了分区评价,评价结果可为浅层地下空间的合理开发提供参考。

基于MF-J变换的DAS观测高阶面波提取和浅地表结构成像

分布式声波传感(DAS)技术可以将现有城市通信光缆转化为密集宽频带地震观测系统,利用城市通信光缆进行主/被动源面波成像为城市浅地表结构成像和地下空间探测提供了新手段,具有广阔的应用前景.近年来大量研究表明,充分利用高阶面波信息能显著提升面波结构成像效果.为探索DAS记录中的高阶面波提取和利用的可行性,本文推导了适用于DAS系统地震记录提取多模式面波频散曲线的MF-J变换公式,并成功应用于白家疃光纤实验的主动源观测数据,提取了多模式频散曲线并反演构建了研究区高分辨、高精度的横波速度结构剖面.研究结果表明,MF-J方法能有效地从DAS主动源记录中提取多模态频散曲线,并能去除传统MF-J方法中的交叉假频现象;基于多模式面波频散曲线反演的速度结构分辨率和置信度都明显优于只用基阶模态的反演.本文的研究结果揭示了利用城市通信光缆实现低成本高分辨率地下结构探测的可能性.

后行洞开挖对浅埋偏压小净距隧道影响研究

依托广东省江罗高速大石岭隧道工程项目,采用数值模拟的分析方法,针对双洞隧道在浅埋偏压地形的施工条件下,模拟施工过程中后行动与先行洞之间不同掌子面纵向间距对隧洞周围岩体的应力分布规律,通过分析隧洞上方地表沉降、洞周收敛变形以及中岩墙应力随掌子面纵向间距的变化情况,得到了双洞隧道施工中掌子面的合理纵向间距.

桂林浅层地下空间开发利用的探索研究

在分析桂林市发展状况的基础上,论述了开发利用城市浅层地下空间资源对建设立体化生态城市,解决环境、资源、人口危机,实现城市可持续发展的重要作用,介绍了城市地下空间资源开发利用的主要形式,并指出桂林市地下浅层空间开发利用中有待解决的问题。

我国地下空间施工技术和发展展望

随着我国地下空间的大规模建设,地下空间施工技术得到了快速发展,今后对地下空间应统一分层规划,大深度开发,向标准化、工厂化、机械化施工方向发展。

牡丹江市中心城区浅层地下空间开发适宜性评价

地下空间是城市实现可持续发展的重要资源。地质环境条件影响着地下空间资源的质量特征与发展难度,开发利用地下空间资源之前,需要对其进行科学评价。牡丹江市中心城区地下空间开发利用受区内地形地貌、岩土体工程地质、水文地质、环境地质问题和场地稳定性等多种因素影响。基于牡丹江市城市地质调查成果,建立了牡丹江市中心城区浅层地下空间(0~10 m)开发适宜性评价指标体系,按各指标的地质环境条件对研究区进行了分区,利用层次分析法(AHP)确定了各指标权重,最后通过ArcGIS空间分析功能对各指标分区图进行叠加,得出研究区浅层地下空间开发适宜性分区图。评价结果表明:牡丹江市中心城区浅层地下空间开发适宜性可划分为适宜性优区、适宜性良区和适宜性中区3个质量区。其中,适宜性优区和适宜性良区约占全区总面积的42.4%,分布于高平原地貌单元上;适宜性中区约占全区总面积的57.6%,主要分布于高漫滩地貌单元上。在该区开发利用地下空间时,建议提前做好该区的洪涝等灾害的防治工作。研究成果可为牡丹江市中心城区地下空间科学规划和合理开发提供参考。

浅埋暗挖地铁区间变形稳定性分析

近年来,随着地铁建设的蓬勃发展,地铁施工过程中引起地表变形规律的研究对后续施工起着越来越重要的指导作用。本文以北京地铁十四号线某地铁站区间为依托,运用工程实测数据,结合有限元分析软件Midas/GTS进行地铁区间施工的数值模拟,分析施工过程中区间隧道断面的变形规律,通过模拟结果与实际测量数据作对比,分析其产生差异的原因,模拟分析区间隧道左线、右线不同洞间距对围岩变形及地表沉降的影响,提出地铁区间开挖的最合适的洞间距。为以后类似工程提供参考和借鉴。

城市浅层地下空间探测技术对比与分析

为优选适合于城市浅层地下空间探测的有效技术手段,以某地人防工事为主要研究对象,采用新型地质雷达、微动探测技术和高密度电法等多种探测技术开展对比试验。结果表明,新型地质雷达和微动探测技术具有抗干扰能力强、分辨率高、场地环境要求低的特征,两种方法综合利用对地下空间探测具有较好的效果。高密度电法对场地条件要求较高,在适宜的场地条件下也具有很好的分辨能力。

绕射波探测浅层空洞的正演模拟与成像初探

利用传统的反射波地震勘探分辨率很难满足小尺度浅层地下空洞的探测需求,地震产生的绕射波却因其特有的传播特性,使得发现浅层地下空间中存在的小尺度异常成为可能。本文通过建立浅层地下空洞地质模型并进行地震波场正演分析,阐明绕射波能够对埋深20 m至50 m、异常尺度为2 m的空洞进行有效的刻画成像,从而说明,在地下工程(隧道、管线等)建设过程中,可以通过合理布设地震观测系统,运用绕射波地震勘探方法对浅层地下空洞进行较好地探测,提高城市建设的安全性。

百色水利枢纽地下厂房关键技术研究

百色水利枢纽地下厂房的布置存在厂房上游边墙距上游蚀变带很近,且主变洞与主机洞之间岩柱厚度小,主变尾上覆岩体厚度不足,辉绿岩裂隙发育,洞室轴线走向与岩层走向一致,与地应力方向正交,厂前地下水凹槽对洞室上游边墙形成较大的渗透压力等问题。介绍了地下厂房总体布置方案,大跨度、浅埋深、小间距洞室群围岩稳定性,地下厂房围岩块体稳定性,地下厂房岩锚梁方案,地下厂房渗控方案及"四合一"尾水系统等关键技术研究的主要成果。

城市快速路地下浅层带状空间利用研究

以现有城市快速路建设为基础,提出一种带状连续的地下浅层空间利用方法,建立“三原则、五过程”的城市快速路地下空间建设方法。依托南京横江大道快速路改造工程,实例分析地下浅层带状空间资源规划的原理,并据此进行交通量预测分析。结果表明:地下浅层带状空间开发应依托隧道结构工程,环绕隧道断面,建设近期规划道路和附属工程,并考虑远期预留夹层,有效降低建设成本,确保地下空间资源的可持续发展,解决新区人口规模扩张带来的交通量剧增问题。