长江三角洲北翼第一硬土层理化特征及其地质成因

在长江河口两翼广泛分布第一硬土层(FHSL),研究其形成机制及工程地质特性对工程建设具有很好的指导意义。根据调查资料(钻孔935个,累计进尺42128 m)和试验资料,首次精确确认了长江河口北翼第一硬土层分布界线,研究了第一硬土层的形成年代、粒度特征、地球化学特征、工程地质特性等。研究表明:第一硬土层形成年龄为20~11 ka B.P.(多个光释光和14C测年资料);硬土层含水率随深度的增加有增大的趋势,表明气候自下向上逐渐变凉和变干;第一硬土层的颗粒级配、粒度分布频率曲线、C-M沉积图等特征显示,第一硬土层主要由粉砂、极细砂和粘土粒级组成,样品的粒度频率曲线主要呈单峰分布,反映出物质沉积前所受搬运营力性质单一,土体颗粒沉积以均匀悬浮占绝对优势,沉积环境是一种相对稳定的低能环境。第一硬土层的发育受气候控制,大致可以分为3个阶段:第1阶段(20~15 ka B.P.)为沉积与成土交替作用时期,且以沉积作用为主,硬土层剖面厚度主要受该阶段控制,至末次盛冰期结束;第2阶段(15~11 ka B.P.)为暴露成土期,这时洪水不能形成越岸沉积,加积作用基本停止,硬土层厚度不再明显增加,已形成的第一硬土区域受到频繁变迁的分合河网的侵蚀切割,形成多条不规则古河道和台地,硬土层逐渐脱水成陆,经历了风化成壤的过程;第3阶段(11 ka B.P.至今)为淹埋期,随着全新世的到来,气候变暖,海平面不断上升,硬土层被其上覆的海相沉积层掩埋,成岩作用开始直到现今。土体易溶盐含量较高,为典型氯盐渍土类型,自下而上具有从低变高的趋势,为海相层覆盖硬土层以后成岩过程造成的。

无锡市滨湖区某崩塌地质灾害生态治理

废弃露天矿山存在地质灾害、生态破坏等一系列地质环境问题。笔者以无锡市滨湖区某崩塌地质灾害生态治理工程为例,探讨了以预应力锚索、钢绳锚杆+主动防护网以及被动防护网等措施彻底消除地质灾害隐患的应用效果,同时深入研究了基于客土喷播、生态袋铺设、高分子固化剂补喷等方法的高陡岩坡生态修复技术。实践表明,锚索等工程措施稳定提升坡体安全系数,高分子固化剂等生态修复措施使坡面植被覆盖率由10%提升至85%以上,项目成效显著,可为类似工程提供参考。

苏州市区多种地下地质资源协同开发利用研究

地下空间、地下水、浅层地热能和地质材料是重要的地下地质资源,协同开发利用是大势所趋。苏州既是历史文化名城又是现代国际化大都市,城市发展至今对地下地质资源的需求相当迫切。通过对苏州各类地下地质资源的的识别分析,表明其具备分别开发地下空间、地下水、浅层地热能和地质材料资源的能力。若多种资源协同开发,平面上开发利用条件较好,竖向尺度地下浅层到次深层适宜地下空间和地质材料的协同开发,而深层适宜以浅层地热能为主的协同开发。结合苏州国土空间发展格局和地下资源的优势分布特征,城镇空间建议采取“地下空间+浅层地热能”的协同利用模式;农业空间建议采取以“浅层地热能”为主的协同利用模式;生态空间予以生态环境保护。

土体工程地质层划分及其在城市地下空间开发中的应用

城市地下空间包括岩土体本身的密实部分以及天然或人工形成的无岩土体的空间部分,既是重要的自然资源,又是其它地下自然资源的载体。随着城市的不断发展,地下空间构建立体城市已成为必然选择。城市地下空间开发多在土体中进行,地下工程建设的成本、难度与土体质量息息相关。针对常州市土体工程地质层划分标准不统一的现状,基于城市地质调查项目获取的海量地质钻孔和土体物理力学指标测试结果,综合考虑沉积时代、物质成分、工程特性指标等因素,采用剖面绘制法对常州市100m以浅土体工程地质层进行划分,建立基本地层结构和层序编码,通过工程地质层物理力学参数离散性和三维模型平滑度验证划分结果合理可行。将土体工程地质层划分结果应用到桩基持力层选择、地下空间竖向分层规划、地下空间开发适宜性评价、多种地下资源协同利用等方面,可为城市地下空间规划、建设、管理提供基础数据和相关借鉴。

常州市滆湖组土体工程地质层划分及其应用

滆湖组土体是吴标云、李从先(1987)对长江三角洲第四纪地质研究时所命名,命名地点在常州武进寨桥D114孔,因位于滆湖东侧而称之,长江三角洲地区广泛分布,时代为晚更新世(冯金顺,2001)。常州市除低山丘陵和长江漫滩外,广袤的平原区滆湖组土体皆有分布,是常州市工业与民用建筑的主要基础持力层,也是与浅层地下空间开发关系最为紧密的地层。因此,对滆湖组土体进行工程地质层划分.

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。

北京首都国际机场周边及机场内地裂缝形变时序InSAR监测

利用StaMPS技术,基于2017~2021年覆盖北京首都国际机场的133景升轨和95景降轨Sentinel-1影像,对机场及周边地面沉降、机场内地裂缝稳定性等进行研究。结果显示,升降轨影像监测结果的一致性较好,在机场南部、温榆河以南区域形成沉降漏斗,漏斗内部最大沉降速率超过40 mm/a,沉降漏斗沿温榆河分布。对升降轨影像监测结果进行内符合精度验证,结果表明,90%以上公共像元的形变速率差位于±10 mm/a之间,证明了升降轨影像监测结果的一致性。特征点时序形变结果表明,金盏乡、富豪村和黄金花园小区附近沉降较严重,最大累积沉降量分别超过250 mm、150 mm和110 mm。从机场整体形变及地裂缝两侧时序和剖线结果均可看出,地裂缝两侧地表的差异形变对比明显,且差异分界线与地裂缝位置较吻合。

江苏宜兴市地质资源环境承载能力评价

当前资源环境承载能力的研究多针对区域尺度,县域尺度地质资源环境承载能力评价较少。以江苏宜兴市为例,基于承载本底和承载状态建立了评价指标体系,并从地质资源、水土环境和地质安全3个方面,开展了地质资源环境承载能力评价,为县市地质资源环境承载能力评价技术要求制定提供了支撑和参考。评价结果显示,宜兴南部丘陵山区地质资源承载能力大于北部平原区,地质安全承载能力则小于北部平原区,水土地质环境承载能力总体为中等水平,提出宜兴市应加强南部山区资源环境保护与地质灾害防范,中部地区水土污染重点防控,为宜兴市地质资源合理利用与地质环境安全保障提供科学依据。

西安地铁盾构隧道穿越地裂缝带的适应性与应对措施

盾构能否通过地裂缝是西安地铁建设中的难题,结构的适应性与应对措施是关键。以西安市唯一的市域环线——地铁8号线为工程背景,基于现场调查、资料收集、InSAR监测及有限元数值模拟,讨论了西安地裂缝活动趋势与地铁沿线地裂缝的活动性分级,分析了不同管片拼装方式和断面尺寸的盾构隧道在地裂缝场地的适应性,提出了盾构隧道穿越地裂缝带的二次衬砌与暗梁、钢管片、注浆加固、手孔局部加固等应对措施,并验证了其有效性。结果表明:在地裂缝活动性弱的Ⅳ级场地可采用盾构隧道,错缝拼装优于通缝拼装,且盾构最优直径D=6.2 m;盾构隧道的纵向设防长度为距地裂缝带0.75D~1.50D的范围,并与隧道穿越地裂缝带的角度有关。研究结果可为地铁盾构隧道穿越地裂缝带结构设计与病害防治提供科学指导。

供水管道45°斜穿地裂缝足尺模型试验研究

西安地裂缝是一种典型的城市地质灾害,对供水管道造成严重危害。以西安市球墨铸铁供水管道穿越地裂缝为工程背景,通过供水管道45°斜穿地裂缝足尺模型试验,研究地裂缝作用下供水管道的变性特征、结构应力与土压力变化规律。试验结果表明,在地裂缝作用下,上盘管道产生差异沉降,远离地裂缝管道末端沉降量最大,上盘管道顶部和底部部分区域形成脱离区或脱空区。管道表现出复杂的伸臂梁受力模式,竖向上上盘管道产生“上凸下凹”的弯曲变形,顶部形成受拉区,底部形成受压区;下盘管道产生“上凹下凸”的弯曲变形,导致其顶部形成受压区,底部形成受拉区;水平方向上,地裂缝与管道锐角侧形成受拉区,钝角侧形成受压区。管道柔性T型接口可一定程度调节管道两侧差异沉降,且在管道接口处轴向应力最大。基于模型试验结果,提出地裂缝发育区管道建设应合理规划线路、浅埋或架空布设、采用柔性接口并增加接口强度和刚度、布设监测装置的工程措施。

苏南都市圈城市地下空间资源开发利用现状与地质调查对策

地下空间资源是地表基质层中宝贵的自然资源之一,其作为城市有机体的重要组成部分,在未来城市建设中起着举足轻重的作用。苏南都市圈城市地下空间资源开发在全国处在领先地位,地下空间规划管理方面已形成较为完善的体系,城市地质调查也在全国率先实现全覆盖。依据地下空间资源开发现状和地质结构“软硬”两个方面条件对苏南都市圈城市地下空间资源进行分类,划分为宁镇丘陵岗地型、苏锡常平原型和长江中下游冲积平原型三种类型。不同类型城市地下空间资源开发的地质背景和城市需求不尽相同,需根据实际情况定制不同的地下空间调查、规划、建设、管理体系。城市地下空间资源地质调查作为城市地质调查工作的延伸,需要提出更高的要求。本文从城市地下空间资源地质调查精度和深度、多参数多尺度一体化建模、地下空间资源评价、多种地下资源协同利用、地质资料信息数据库与平台建设等方面提出对策建议,用于指导未来城市地下空间资源调查的工程实践,为地质调查成果支撑城市地下空间全生命周期发展提供借鉴意义。

江苏地质灾害危险性区域评估与应用

江苏以平原地形为主,地面沉降及特殊岩土地质灾害发育,分布广泛。在开发强度较高的各类开发园区探索以地质灾害危险性区域评估代替建设项目地质灾害危险性评估,能有效降低建设单位的行政审批成本,提高行政审批效率,营造良好的营商环境。阐述了江苏地质灾害危险性区域评估工作试点、推广实施、应用等方面的成果与进展,对地质灾害危险性区域评估工作范围确定的规范性、规划的针对性、查询服务系统或平台的建设提升、相关地方标准的制定、社会认知度的提高5个方面提出建议。

基于信息量法的江苏盱眙第一山地质灾害易发性评价

盱眙县第一山崩塌与滑坡等地质灾害较发育,本文选取崩塌与滑坡的隐患点密度、工程地质岩组、与断层距离、斜坡结构、地形坡度、斜坡高差和人类工程活动7项影响因子,运用信息量模型法并结合ArcGIS空间分析功能,以5m×5m面积为栅格单元,将研究区划分出52.8万个栅格单元,分别予以赋值,叠加计算各栅格单元的总信息量,据此对盱眙县第一山崩塌滑坡灾害易发性进行评价,划分出高、中、低易发区3个等级。结果表明:地形坡度、崩塌滑坡密度、斜坡高差和人类工程活动4个因子为崩塌滑坡的主要影响因子,易发区等级的划分与实际情况相吻合。评价结果为有效防控盱眙县第一山崩塌滑坡灾害的发生提供科学依据。

江苏如东北部水产养殖区地面沉降现状分析与防控建议

江苏如东北部水产养殖区自规模化运营以来,长期对区内浅部地下水进行集中式开采,区内地下水水位持续下降形成水位漏斗,继而导致地面沉降的发生,是苏北地区典型水产养殖引起的地面沉降区,为全省地面沉降研究新的拓展区和实践区。根据2017—2020年度高精度InSAR监测数据,圈定研究区地面沉降重点沉降区及影响范围,通过39个开采井水位统测数据对比研究,证实区内地下水水位漏斗与地面沉降展布形态和特征具有较好的一致性,科学佐证了地下水开采是研究区地面沉降形成的主要诱因。

某企业火工区搬迁建设项目地质灾害危险性评估与防治建议

文章通过资料搜集和野外调查,阐明了评估区气象水文、地形地貌、地层岩性、地质构造与区域稳定性、土地工程地质条件、水文地质条件和人类工程活动等地质环境条件,查明了地质灾害类型和现状,进行了地质灾害危险性现状和预测评估。现状评估地质灾害危险性为小到中等,预测评估地质灾害危险性为中等到大。综合评估认为:Ⅰ区危险性大,建设用地适宜性差;Ⅱ区危险性中等,建设用地适宜性中等。同时,提出了地质灾害防治措施和建议。

城市更新背景下昆山全要素城镇地质调查工作探索

随着城镇化率的不断提升、三线三区的划定,更多城市将进入存量发展甚至是减量发展阶段,城市更新将成为未来发展的主要方式。先导性地质调查工作也应从服务城镇规划建设逐渐向精准支撑城市更新、城市安全和国土空间生态修复方向转变。从市域、片区、单元多尺度,城乡空间、农业空间和生态空间多维度开展地质调查将更为重要。文章在梳理昆山城镇发展和管理需求基础上,综合已有工作基础,探索城市更新背景下地质调查工作思路与路径,充分发挥多尺度全要素地质调查监测工作在城市更新、空间治理和自然资源管理中的重要作用。

生物胶改良黏土抗崩解特性试验研究

为研究生物胶对黏土抗崩解性的影响,采用黄原胶、瓜尔胶及黄原胶与瓜尔胶质量比为1∶1混合的复合胶对黏土进行改良,通过抗崩解试验,探究生物胶的含量和种类、压实度对改良黏土抗崩解特性的影响规律,并结合扫描电镜试验进一步分析了生物胶的改良机理。结果表明:生物胶通过增强土体颗粒之间黏聚力增强改良黏土的抗崩解特性,其崩解破坏过程可分为稳定前崩解阶段、稳定崩解阶段及稳定后崩解阶段;随着生物胶含量的增大,改良黏土稳定前崩解阶段延长,崩解速率减缓,崩解率降低;复合胶改良黏土抗崩解特性在质量分数大于1.0%后强于单一生物胶;随着压实度的提升,试样抗崩解特性明显改善。

长江三角洲北翼更新世以来的水土环境地球化学特征及其环境指示意义

江苏沿海平原是江苏省域水资源脆弱带,地下水咸化已成为较为严重的生态环境问题。为了解析长江三角洲北翼地区更新世以来地下水的补给及其盐分来源,布设一口275 m的深井HYRD1,全孔连续采集易溶盐样品、土工样品、水样。在区域采集地表水、浅层与深层地下水、海水样品。采用易溶盐指标结合土工指标(含水率、湿密度、比重)获取了HYRD1高精度孔隙水的水化学特征。采用Piper三线图、Gibbs图、离子比值法等结合δD、δ^(18)O数据、^(14)C测年数据解析了更新世以来地下水的补给及其盐分来源。结果表明:土体盐分主要为NaCl,盐渍土占比为25%。盐渍土主要分布在Q_(p3)弱透水层、 Q_(p2)地层与Q_(p1)上段地层。孔隙水水化学类型为Cl-Na型(仅Q_(p1)下段个别点为HCO~-_3-Ca·Na),微咸水占比7%,咸水占比49%,盐水占比44%。微咸水主要分布在Q_(p1)下段砂层中。潜水的δ^(18)O、δD说明潜水来源为大气降水,且受到了较为强烈的蒸发作用。弱透水层孔隙水、承压水的δ^(18)O、δD投点位于标准海水稀释线附近,且随着深度的增加,δ^(18)O、δD有减小趋势,说明海水混合作用随着深度的增加而减小。Q_(p1)弱透水层多见钙质结核,说明了Q_(p1)地层成土后受到了强烈的蒸发作用。HYRD1 Q_(p1)上段及上覆地层盐分主要来源于5期海侵、蒸发盐岩与硅酸盐风化溶解,Q_(p1)下段地层盐分主要来源为地壳源。地下水化学成分受到了水岩作用、蒸发浓缩作用与人类活动等的影响。

滨海盐田土壤碳时空分布特征及碳收支

滨海盐田存在土壤盐碱化、瘠薄与有机碳含量低等障碍问题,有关滨海盐田土壤碳方面的系统研究目前依然缺乏典型实例剖析。为了揭示滨海盐田以及用地类型发生转变后土壤的有机碳时空分布特征、影响因素及碳收支,选取江苏省连云港市徐圩新区和青口盐场的土壤为研究对象,采取表层(0~20 cm,2004年和2019年两期数据)土壤及深层(150~200 cm,2004年一期数据)土壤样品,进行了土壤有机碳(SOC)、总碳(TC)及总氮(TN)的测试。结果表明,SOC储量呈增加趋势,碳汇区面积占比69.4%,碳源区占比30.6%,不同用地类型SOC含量与平均固碳速率差异较大。2004年表层SOC含量分布在低、中两个等级区间,2019年SOC含量在中等级分布频率最高。近15年盐田1区(用地类型保持不变)SOC含量增加了0.12%,盐田2区(耕地)SOC含量增加了0.42%,盐田3区(建设用地)SOC含量增加了0.13%。平均固碳速率最高值出现在耕地类型,数值达到了5.83×10^(4)kg·km^(-2)·a^(-1)。盐田1区土壤有机碳的分解主要通过微生物的异氧呼吸途径来实现,有机碳的有氧矿化主要通过真菌与细菌的有氧矿化来实现。滨海盐土具有高含量的SO_(4)^(2-)与Ca~(2+),有机碳的厌氧矿化主要通过SO_(4)^(2-)还原来实现,因此无机碳的增加速率较大,达到3.64 g·m^(-2)·a^(-1)。盐田1区两期数据SOC/TN平均值均为9.9,说明土壤环境稳定。盐田3区SOC/TN稍有下降,推测原因是土壤微生物量及酶活性提高导致SOC的矿化速率增加。在环境问题日益严重和土壤质量趋向恶化的情况下,本文的研究成果为滨海盐田及其土地利用类型转变后的土壤碳循环研究提供了新的基础依据。

扬州城市规划区地下水应急供水方案可行性研究

突发事件会引起大范围的地表水污染,对城市供水水源的安全形成挑战,严重威胁人民生命安全,危害生态环境和经济社会稳定。地下水与地表环境联系较弱,利用地下水作为应急水源是最安全的水资源保障措施。本研究以扬州城市规划区为例,确定了规划区应急需水量为17.2万m^(3)/d,应急时长为15d,主要开采的第Ⅱ、Ⅲ承压含水层限采红线水位埋深分别为20m、30m,根据研究区应急供水需求制定了4种应急供水方案。方案1和2为水源地集中供水,方案3为分散式供水,方案4为分散与集中式联合供水。依据工作区水文地质条件和地下水位监测数据,基于HydroGeoSphere构建并校正了研究区三维地下水-地表水耦合数值模型,利用数值模型分析了不同供水方案应急抽水引起的地下水位降落趋势及其与地下水开采红线的关系。研究表明,分散与集中式联合供水方案可以明显减小工作区内的水位波动,减缓水源地的供水压力,降低地面沉降风险,对现有管网的利用也较为充分,可作为应急供水的首选方案。