地下空间资源开发利用适宜性评价模型

第60卷第1期2024年1月地质与勘探GEOLOGY AND EXPLORATIONVol. 60 No. 1January，2024基于三维地质模型的西咸新区地下空间开发适宜性评价李林1，2，曾磊1，2，董英1，2，张戈1，2，朱立峰1，2（1.中国地质调查局西安地质调查中心，陕西西安710119；2.自然资源部黄土地质灾害重点实验室，陕西西安710119）［摘要］地下空间开发地质适宜性评价是合理进行地下空间开发、降低开发地质风险的重要手段。

传统的评价方法没有考虑地下空间复杂的垂向变化，因而无法满足越来越精确的地下空间规划要求。

本文以西咸新区沣东沣西为例，结合该区地质地貌背景、工程地质特征、水文地质条件、不良地质作用以及地下空间开发现状等特点，建立地下空间开发地质适宜性评价因子体系；利用三维精细化剖分的评估单元为载体，综合使用多种三维空间分析方法从多要素地质模型中定量或定性提取各项指标，运用层次分析法模型开展研究区地下空间开发适宜性评价。

评价结果表明：研究区60 m以浅地下空间开发利用条件优越，总体适宜开发建设。

浅层空间易受文物保护区、地面水体、活动断裂影响，中层空间受城市建成区既有设施及地下构筑物影响较大，深部地下空间主要受断裂影响。

该方法能够精细刻画地下空间在垂向上的差异，评估过程与结果能够立体透明化表达，能够定性、定量地为地下空间开发利用提供辅助决策，以达到资源保护优先、协同开发的开发利用格局。

［关键词］地下空间开发利用地质适应性评价三维地质模型西咸新区［中图分类号］TU984.113;P642 ［文献标志码］A［文章编号］0495-5331(2024)01-0197-10Li Lin, Zeng Lei, Dong Ying, Zhang Ge, Zhu Lifeng. Geological suitability for urban underground space development in Xixian New Area based on 3D modeling[J]. Geology and Exploration, 2024, 60(1):0197-0206.随着城市化进程的加快，土地资源短缺、能源消耗、交通拥堵、安全防灾等令人担忧的问题已成为城市可持续发展的瓶颈，而地下空间资源是人类宝贵的资源，是实施城市立体化开发，实现城市集约化发展的重要保障（Li et al.，2012；林良俊等，2017；彭建兵等，2019；葛伟亚等，2021）。

城市地下空间开发地质环境适宜性评价报告提纲城市地下空间开发地质环境适宜性评价报告应包括以下几个部分内容：第一章研究区概况第一节地下空间开发现状及趋势第二节地下空间开发的地质环境条件地形地貌特征、地层岩性、区域地质构造与地震、水文地质条件（包括含水层分布、富水性特征、地下水补径排条件、水位埋深、地下水化学特征等）、工程地质条件（包括岩土体类型、工程地质层组、工程地质分区等）。

第三节地下空间开发的地质环境问题地表水污染、地下水污染、地下水位变化、地面沉降、地面塌陷、地质灾害、砂土液化、淤泥质土、湿陷性黄土等。

第二章城市地下空间开发影响因子识别地形地貌、工程地质条件、水文地质条件、环境地质问题、地面建设现状、敏感因子等。

第三章城市地下空间开发地质环境适宜性评价体系构建按照地下空间规划中的深度层次将地下空间分为浅层(0～-15m)、中层(-15～-30m)、次深层(-30～-50m)、深层（-50～-100m），并分别建立不同深度不同开发方式的地下空间开发地质环境适宜性评价指标体系。

第四章评价指标权重的确定采用专家—层次分析法确定评价指标的权重，并对判断矩阵进行一致性和随机性检验，一致性合格方可采用。

第五章城市地下空间开发地质环境适宜性评价结果依据评价结果，对地下空间开发地质环境适宜性进行分析和描述。

第六章地下空间开发对环境的影响第一节开发地下空间对地质环境的影响分别总结地下空间施工阶段、运营阶段对地质环境的影响。

第二节开发地下空间对已建城市的影响分别总结开发地下空间对建筑物、管线、造成的地质灾害等方面的影响。

第七章结论及对策建议第一节结论主要总结评价区域地质环境条件及地质环境问题，指出城市地下空间开发不同深度不同开发方式地质环境适宜性评价指标体系及评价指标权重大小，分析城市地下空间开发不同深度不同开发方式地质环境适宜性评价结果。

第二节对策建议给出未来地下空间开发利用及城市规划的对策建议。

试析城市地下空间开发适宜性评价城市规划区地下空间开发适宜性评价除了设计到摘要中提到的地质环境方面的影响，社会经济因素也是一个不容忽视的方面。

每一个因素的限制面和考虑的因素都很多而且复杂，这也就造成了评价难度高的问题。

在这种背景下进行的适宜性评价其运用科学的方法就显得更为重要了。

一、影响地下空间开发的地址环境因素（1）地形地貌在特定地形地貌上建造的城市，无论是狭义的“城市”，或者是包含地下空间开发的城市，其建造都必须最大化的符合该地区的地形地貌，这是基点。

例如在平原地区城市的地下空间开发，就要充分考虑到平原地区围岩性质比较差，通风排水相对困难，开发费用高，施工难度较大的问题；但与此同时也要充分利用地形平摊便于组织施工的优势。

两者统筹兼顾寻找最优解决方法。

（2）不良岩土体无论是从水文地质与环境地质还是工程地质结构来看，城市地质体中或多或少都会存在着一些对地下空间开发起限制作用的不良岩土体。

对这些不良岩土体的研究主要包括液化土和软弱土，如果能充分掌握两者的特性对于城市规划区地下空间开发有很强的积极性。

具体的内同是：在浅层与浅层地下空间开发深度范围内主要含有第一和第二软土层，其特点是压缩性好、强度低、高低不均匀和含水量较高的特点；对于开发而言容易造成侧向变形和剪切破坏从而导致支护结构的变形，进而降低地下空间的安全系数。

另外，需要特别提出的是，地震时产生的砂土也会对各种建筑和构造物造成损害。

但由于我国处在地质断裂构造带上的城市数量不多，但是对于处在地震带上的城市或城市集中区，这一点必须引起高度重视。

（3）水文条件1、地表水我国大部分的城市都是临海、临江、临河而建，水文条件的影响自然也是其中的重点。

在水域下进行的地下空间开发具有易发生流砂和突涌等灾害且工程难度大，风险高；更重要的是如果不科学、不合理的施工更有可能造成水域内的生态坏境破坏和水体污染，因此地表水网分布对地下空间的开发具有一定的不利影响。

2、地下水这是城市地下空间开发普遍会遇到的问题；例如在进行地下隧道的挖掘时就容易产生流砂、滑坡、坍塌等工程问题，不仅严重影响工程的进度，安全方面的影响也是颇为严重的。

《城市地下空间开发地质环境适宜性评价技术规范》河南省地方标准编制说明一、编制目的和意义（一）编制目的制定本标准的目的是规范河南省城市地下空间开发地质环境适宜性评价，为开发利用城市地下空间及城市规划提供技术支撑。

（二）编制意义随着城市化进程的推进，城市规模急剧扩大，城市人口迅速增长，用地需求大量增加。

土地资源缺乏、交通拥挤、人口密度过高等因素越来越制约着城市的可持续发展。

积极有序开发利用地下空间，开展土地综合利用，是改善“城市综合症”的最有效途径。

地下空间以岩土体、地下水为介质，地质环境条件是地下空间开发利用的基础，对地下空间开发的安全和经济起决定性作用。

近年来，由于大规模开发地下空间而引发的地面沉降、建筑物损毁、突涌、流砂等等事故频发，因此，正确解决地下空间开发利用中的地质问题，合理评估地下空间开发的地质环境适宜性，是合理开发地下空间的基础。

近年来，由河南省人大研究出台河南省地下空间开发利用管理条例等。

各级城市政府出台促进城市地上地下空间一体规划建设的地方性法规，郑州、洛阳市2017年率先出台，“十三五”期间各市陆续出台。

但是出台的法规政策均是针对地下空间各方面的管理文件，而地下空间开发中的地质环境管理与保护未能同步跟进，全国范围内地下空间开发中地质环境保护和地质安全方面的专门性法规规章以及配套的技术标准基本处于空白，不能有效规范和引导地下空间开发行为，因此编制《河南省城市地下空间开发地质环境适宜性评价技术规范》有非常重要的现实意义，同时也是河南省城市地下空间开发前的必要工作。

建立河南省城市地下空间开发地质环境适宜性评价技术规范，对我省城市规划、建设在地质条件方面具有重要参考意义，也对城市各重要建设工程实施具有实际指导意义，同时可以为未来的城市地下空间专项规划及城市规划提供重要的地学信息。

二、任务来源及编制原则和依据（一）任务来源2019年本标准由河南省地质矿产勘查开发局提出，根据河南省市场监督管理局《关于下达2019年河南省地方标准制修订计划的通知》（豫市监[2019]309号）文件内容，将其列入2019年河南省地方标准制订计划，立项编号为：20193110005，并由河南省地质调查院负责该标准项目的制定。

谈地下空间利用规划评估的方法作者：付雁军来源：《建筑建材装饰》2019年第09期摘要：本文介绍了地下空间利用规划的一般评估方法，通过前期评估从宏观上把握地下空间资源总体分布和状态，合理预测地下空间开发的数量和质量，提高规劃的科学性。

关键词：地下空间;资源评估;质量评估1评估的基本要素及体系对地下空间资源合理开发有影响的因素包括：工程和水文地质条件、地质环境构造、地下埋藏物、已开发的地下空间、建筑物基础、区位对地下空间开发价值等。

上述因素是地下空间资源调查的对象和评估的基本要素，将其进行分类梳理，用于建立综合评估体系。

2地下空间资源可供合理开发评估地下空间资源评估中，将资源开发受制约区分为受工程、水文地质因素制约而不宜开发地区和受地面空间利用状况和已开发利用地下空间现状制约可开发比例较低的地区。

采用制约区空间图形叠加法和排除法调查评估地下空间资源分布状况，在地下空间资源的总蕴含量中，排除各因素制约后，剩余空间即为可供合理开发的资源蕴藏分布及容量。

计算方法为：V5=V-（V1+V2+V3+V4）;式中V-评估范围内地下空间总蕴藏空间，V1-地质、水文条件制约空间，V2-受地下埋藏物制约空间，V3-受已开发利用地下空间制约空间，V4-建筑物基础制约空间，V5-可供合理开发利用资源空间。

3地下空间资源可供合理开发的质量评估3.1开发难度评估3.1.1评估模型开发难度评估采用多因素综合评价法，基本表达关系式为：I1=∑n=aiwi;式中I1-资源开发难度评估指标和分值，ai-各评估因子及取值，wi-各评估因子权重。

3.1.2评估因子的选取与取值（1）工程地质。

工程地质条件对地下开发稳定性有决定性影响，工程地质条件适宜性a1取值如下：当趋于稳定性为稳定性、较稳定性和不稳定区域时，对应的开发可行性为高、中和低，对应评分为1.5、1.0和0.5。

（2）水文地质。

地下水直接影响到围岩稳定性和工程使用。

水文地质条件适宜性a2取值如下：当地下水文条件为无影响、一般影响和严重影响区时，对应开发可行性为高、中和低，对应评分为1.5、1.0和0.5。

渭南市地下空间开发利用的地质环境适宜性分析评价石卫;王友林【摘要】为城市地下空间资源的可持续开发利用提供地学依据,在掌握渭南市地下空间开发利用现状的前提下,识别影响地下空间开发利用的关键地质环境因素,从水文地质条件、工程地质条件、构造稳定性等3个方面,选取10个评价指标,运用层次分析法(AHP)、专家调查法确定各指标因素的权重,结合目标线性加权函数建立评估模型,对浅层(0～15 m)、次浅层(15～30 m)地下空间的地质环境质量分别评价,结果表明:渭南市地下空间开发的地质环境适宜性划分为4个等级,适宜(Ⅰ级)、适宜性较好(Ⅱ级)、适宜性较差(Ⅲ级)和适宜性差(Ⅳ级),其中浅层地下空间开发的地质环境适宜性以Ⅱ-Ⅲ级为主(占比53.5％),次浅层以Ⅲ级为主(占比64.8％).【期刊名称】《地下水》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】4页(P134-137)【关键词】渭南;地下空间;地质环境;层次分析法;适宜性【作者】石卫;王友林【作者单位】陕西省地质调查中心,陕西西安 710016;陕西省地质调查中心,陕西西安 710016【正文语种】中文【中图分类】P641.75我国已进入全面建设小康社会的决胜阶段，而面临日趋严重的生存空间拥挤、交通堵塞、环境恶化等“城市病”现象，北、上、广等一线城市先后以城市地质调查为先导，统筹地上地下，逐步将城市地下空间纳入土地利用规划[1-2]。

渭南市现以地下车库、人防工程、浅埋管线的形式开发利用，深度浅、分布零散、沟通性不强。

据“陕西省地下空间十三五规划”，渭南市地下空间开发将主要继续以公共地下停车场为重点，到2020年，完成人均3.5 m2的地下空间开发量。

地质环境是地下空间开发利用的载体，其诸多脆弱敏感因素亦制约着地下空间的开发，且具不可逆性，易遭受破坏难以恢复。

目前，国内外对城市地下空间开发利用适宜性评价常用方法为层次分析法，评价模型有综合指数法、模糊综合评判法、多目标线性加权函数、灰色评价法及人工神经网络法等[3-5]，本文采用层次分析法进行评价。

地下空间开发利用地质环境适宜性评价——以长株潭城市群核心区为例徐定芳;何阳;范毅;杨少辉【摘要】随着长株潭城市群核心区建设的高速发展,城市表层空间规划远远不能满足目前的城市发展需求,因此,向城市地下空间发展是长株潭核心区发展的未来趋势.文章主要是借助层次分析法和GIS技术针对长株潭核心区城市群60 m以上地下空间开发利用进行适宜性评价分析,按照0～15,15～40,40～60 m,3个层段进行评价,得出长株潭城市群适宜地下空间开发利用,具有为长株潭城市群核心区地下开发利用建设提供决策的意义.【期刊名称】《矿业工程研究》【年(卷),期】2019(034)001【总页数】9页(P70-78)【关键词】长株潭城市群;地下空间;层次分析法;GIS;适宜性评价【作者】徐定芳;何阳;范毅;杨少辉【作者单位】湖南省地质调查院,湖南长沙410116;湖南省地质调查院,湖南长沙410116;湖南省地质调查院,湖南长沙410116;湖南省地质调查院,湖南长沙410116【正文语种】中文【中图分类】P641国外对地下空间开发利用适宜性评价较早的国家是加拿大,随后的五十多年里欧洲多个国家和美国均认识到地下空间资源的重要性,在城市的建设与规划中均考虑地质环境的影响,并在欧美学者对工程地质进行了大量的探讨研究.20世纪80年代后期国外地下建筑物已经从简单的延伸到相对独立实体,地铁的建设使地下空间的开发利用从内容和范围上大大拓展,功能复杂的大型综合空间不断建成使用,对城市防灾等方面城市地下空间的开发利用逐步成为城市空间的有机组成部分.DyadKin,Yu.D强调地下空间的重要性,指出地下空间是一种重要资源[1];Ronka等[2]在综合分析各类地下设施的使用现状及地下空间规划现状,提出岩石区地下空间开发适宜性应根据建设难度进行分类的分级标准,并依此建立了适用于岩石区的适宜性评价模型.国内地下空间的开发起于20世纪60年代[3],主要是以地下管道、地铁、地下排水系统及矿井等为主,目前许多地下建筑如地下停车场、地下大型超市等发展迅猛.朱文君[4]第一次建立地下空间资源调查的概念、调查方法模型体系,并通过对北京旧城区浅层地下空间资源的调查,研究得出地面建筑及文物保护和旧城改造规划是影响北京旧城浅层地下空间资源可开发利用最主要因素;李相然[5,6]等阐述了城市地下空间利用中的工程地质条件的研究;黄玉田等[7]在分析北京地下空间资源的地质背景条件下综合考虑潜在价值和工程难度情况下应用灰色评估法对地下空间资源质量进行分级.长株潭城市群核心区表层空间远不满足目前城市化的快速发展需要,而开发利用城市地下空间,是解决此矛盾的唯一途径,因此,地下空间资源开发利用逐渐成为未来长株潭城市群核心区发展趋势.长株潭城市群核心区地下空间开发利用始于20世纪五、六十年代的人防工程建设,经过多年的开发与建设,形成了以人防工程为主体的地下空间体系.非人防的地下空间开发利用尚显滞后,长沙市地下空间开发利用以人防及城市建设相结合始于20世纪80年代后[8-13],湘潭市地下空间利用始于2001年雨湖区地下商场的建设[14].针对长沙市地下空间开发,向元远曾对长沙市地下30 m 以上进行分析评价,并提出平面规划模式和竖向规划模式[8].区内地下空间开发利用程度较低,均为浅部和分布在建成区,主要是以地下交通、地下市政设施、仓库等空间设施[15].深部并未进行相关的研究和开发.未解决区内深部空间的开发利用,文章主要是针对区内60 m以上深部进行适宜性研究分析,为解决长株潭城市群核心城区未来空间建设规划提供依据.1 地质条件1.1 地形地貌研究区地形地势总体上沿湘江两岸向外依次为低平的冲积～冲湖积平原、红土岗地、丘陵,大部分地区海拔低于300 m,一般处于40～200 m.1.2 地层岩性地层出露较为齐全,除缺失志留系外,各系地层均有出露.其中以白垩系出露最广,青白口系和第四系次之.岩浆岩以酸性-中酸性侵入岩为主,主要分布于北部.花岗岩形成时代为侏罗纪(早燕山期)、白垩纪(晚燕山期),岩性为细粒二长花岗岩、中粒黑云母二长花岗岩.1.3 地质构造研究区位于扬子陆块东南缘江南地块中段,湘东-湘东北燕山块断带北部,属扬子板块和华南板块之间前中生代多期复合造山带,由于经历了多期次、多旋回的复杂地质过程,呈现出复杂的构造变形迹象.前白垩纪的隆-坳构造和白垩纪-古近纪的盆-岭构造组成了本区主体构造格架.就前白垩纪构造格局而言,本区自北西向东依次为长沙-青山铺NE向构造-岩浆隆起带、九江-坳陷、鹤岭隆起带、杨嘉桥-湘潭-株洲坳陷、宏厦桥-普迹构造岩浆岩带.隆起带内主要出露前泥盆纪地层,坳陷带内主要出露上古生界.就白垩纪-古近纪构造格局而言,NE-NNE向的白垩纪-古近纪断陷盆地与盆地间的山岭组成了典型的盆-岭构造,盆-岭构造是区域地壳伸展时期形成的一种典型的构造样式,同一伸展体系内的各种变表样式较完整,其地表地质构造样式与深部构造作用也趋于一致.现将测区划分为宁乡-铜官断陷盆地、捞刀河-莲花断褶山岭、长沙-湘潭断陷盆地、株洲断陷盆地、易家湾-普迹断褶山岭.1.4 水文地质条件根据研究区地层组合、岩性特征、地下水赋存条件及水动力特征,将区内地下水划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩孔隙裂隙溶洞水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水和基岩裂隙水4个类型.其中松散岩类孔隙水具有双层结构,上部为粘土、砂质粘土,下部为砂、砂砾、砂砾石层,其中下部砂砾石层富水性中等-丰富.碎屑岩孔隙裂隙溶洞水分为覆盖型及埋藏型,岩性主要为一套杂色厚层状灰质砾岩、钙质砂岩夹灰质砾岩组成,其富水性中等,单井涌水量147.0～649.7 m3/d.碳酸盐岩类裂隙岩溶水含水岩性为一套海相碳酸盐岩,主要由灰岩、白云质灰岩、硅质灰岩及部分泥质灰岩组成,按照分布情况可分为裸露型、覆盖型及埋藏型3个类别,富水性中等-丰富,以埋藏型富水性丰富为主,富水性中等单井涌水量为148.0～432.2 m3/d,富水性丰富单井涌水量为1 110.3～1 970.0 m3/d.2 地下空间开发利用现状研究区地下空间开发利用现状主要为:地下交通工程、地下市政工程、地下公共空间、地下综合管廊,其中地下交通工程主要包括地铁、城际铁路、过江隧道、地下停车场、地下通道,地下市政工程主要包括管道、仓储、垃圾填埋场,地下公共空间主要为地下商业广场,其主要开发利用类别及规模详见表1.表1 研究区主要开发利用类别及规模类别名称长度/km开发深度/m面积/km2总体积/(104 m3)地下交通工程地铁工程地铁1,2号线(地下)57.030～30342.18隧道工程浏阳河、年嘉湖、营盘路、南湖路湘江隧道11.8013.5～28.549.21地下停车场长沙中心城区主要停车场0.141地下市政工程管道主要城区地下管线数据库建设15 088.00垃圾填埋场垃圾填埋场2.9113.5～18.52.033 402.91地下公共空间地下商场长沙中心城区主要地下商业空间0.067 18地下综合管廊综合管廊长株潭核心区主要地下综合管廊建设62.633 地下空间开发利用存在的主要问题地下工程建设除人防工程、地下室、地下停车场、地下商场、地下仓储外,还有地铁、地铁换乘站点、过江隧道及地下管网廊道等,大大扩展了城市拓展空间.从已建成的各类地下空间建设和营运中遇到的重大工程地质问题主要有岩溶、地下水、影响岩土体稳定和变形的软土、流砂、卵石及强风化残积土、断裂,特别是活动断裂等将对地下工程建设造成因地下系统补、径、排条件改变而疏干或雍高地下水位,因岩溶溶洞及充填物软土、流砂造成地面岩溶塌陷、建筑物硐室失稳破坏,导致重大经济和人类生命财产损失.例如地铁3号线过湘江隧道既是水下隧道,又是穿越岩溶发育区(图1).岩溶主要发育在湘江东、西河汊.据其勘察资料可知,溶洞多数以串珠状分布,垂向由西往东呈阶梯状依次变深,在河西汊较浅,东西两侧较深.溶洞多数有充填,充填物主要为砂、卵石及粘性土,与湘江联通,岩溶水与河水贯通,具承压性.图1 地铁3号线过江隧道工程地质剖面岩溶岩面起伏,导致上覆土层地基压缩变形不均;洞穴顶板变形造成地基和隧道围岩支护体系的失稳;岩溶水的动态变化往往产生突泥、突水,给施工和建筑物使用造成极大的危害;土洞坍落形成地表塌陷;溶蚀作用还会导致岩体的渗透性变异,给工程治水带来难题.地铁1号线新建西路站附近与新开铺-坪塘活动断裂(F30)呈大角度相交.该断裂长约30 km,北北东向,倾向南东,为逆断层.该断裂第四纪以来活动明显,造成南东盘(相对上升)卵石层比北西盘(相对下降)卵石层高出近30 m(图2).受该断裂及次级断裂及后期侵蚀作用的共同影响,该处呈现“断塞塘”地貌特征,与湘江连通后形成湘江支流.根据资料,断裂北西盘钻孔钻至60.20 m深度仍未见基岩.该活动断裂造成第四系卵石层垂直错动,场地地基土均匀变差,加大了施工难度.断裂北西盘第四系卵石层厚度增加,导致含水层厚度变大,给工程排水带来极大困难.图2 地铁1号线新建西路站—铁道学院站活动断裂剖面4 地下空间开发利用主要影响因素地下空间开发利用适宜性一般受到多因素的影响,例如经济成本、已有地面及地下建筑物对地下空间开发利用的影响、地质环境条件等.因此,对于地下空间开发利用过程中也应考虑其他地质环境发生变化导致的安全问题.姜涛[16]等人在“地下空间安全评价方法综述”中提到,在下空间开发利用过程中,导致安全问题的主要有人为因素和自然因素,人为因素主要是施工不当导致的渗水、土体滑坡、管线破坏、基坑坍塌、土方坍塌、涌陷等6种因素.自然因素主要是地形地貌、建筑场地类别、不良岩土条件、水文地质、地质灾害等5种因素,更具体的因素有地表水体、承压含水层厚度、承压含水层单井涌水量、岩溶塌陷、采空区塌陷、地面沉降、地裂缝、沙土液化[17-19].本文仅从地质环境条件的因素来探讨地下空间开发利用的适宜性[20].对地形地貌、地质构造、岩土体类型、地下水环境以及不良地质作用五大地质环境因素进行分析.4.1 地形地貌区内地貌类型主要为低平的冲积-冲湖积平原、红土岗地、丘陵,主要对0～15 m深度范围地下空间的开发利用有较大影响,主要影响地下空间的开发布局、走向、地下与地上的联通形式以及开挖方式.4.2 地质构造区内地质构造发育,且具多期次、多旋回等复杂特点,地质构造对地下空间开发利用的影响主要体现在断层的影响,主要影响基坑及硐室的稳定性、涌水突水、不均匀沉降等地质环境问题.4.3 岩土体类型研究区岩体划分为陆相碎屑岩泥岩、泥质粉砂岩类夹页岩类,陆相砾岩、砂岩类,海相石英砂岩、砂岩夹页岩类,海相页岩、泥岩、粉砂岩类,海相灰岩、泥灰岩、泥质灰岩、硅质灰岩类,海相厚层状纯碳酸岩类,浅变质粉砂岩、砂质板岩、板岩类,浅变质石英砂杂砂岩夹板岩类,花岗岩类,共9大类.土体类型主要有粘性土、岩浆岩风化残积粘性土、陆相沉积泥岩与泥质粉砂岩风化残积粘性土、红粘土、软土、砂类土、卵砾类土、陆相沉积砾岩风化卵砾类土及漂砾类土10类,岩土体的物理力学特征的差异性决定区内地下空间开发的难易程度,岩土体对地下空间的开发利用影响主要体现在岩体强度、软化系数及完整性,土体的结构及承载力和特殊土的分布及其特征.4.4 地下水区内地下水类型主要分为松散岩类孔隙水、碎屑岩孔隙裂隙溶洞水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水和基岩裂隙水4个类型,地下水的分布情况、富水性及含水层岩性等对地下空间开发的影响主要体现在涌水和突水,给工程施工和后期投入使用运行造成较大影响.4.5 不良地质作用区内不良地质主要表现在岩溶、流砂2个方面.岩溶岩面起伏,导致上覆土层地基压缩变形不均,洞穴顶板变形造成地基和隧道围岩支护体系的失稳;岩溶水的动态变化常产生突泥、突水,给施工和建筑物使用造成极大的危害,土洞坍落形成地表塌陷;溶蚀作用还会导致岩体的渗透性变异.流砂对地下空间的影响主要表现在:(1)在地下空间采用明挖法时,在地下水的作用下,流砂沿基坑侧壁涌出,造成基坑垮塌;(2)在进行人工挖孔桩施工时,由于流砂和地下水的作用,使得钢套筒变形、错位,造成人工挖孔困难;(3)在进行地下空间开发排水时,会造成周边地面出现塌陷,给周围环境及现场施工带来极大的安全隐患.5 地下空间开发地质环境适宜性分区评价本次地下空间开发利用地质环境适宜性评价主要针对研究区综合性的岩土工程地质问题,涉及地形地貌、地质构造、工程地质条件、水文地质、不良地质作用等准则,每一个准则又包含诸多指标因素.本文首先筛选地质环境的影响指标体系,在采用层次分析法确定各指标因素权重的基础之上,再运用综合指数模型,综合考虑各因素对地下空间开发适宜性的影响,从而获得一个定量的综合评判结果[21,22].根据长株潭核心区地下空间开发利用现状以及规划资料,目前本区域地下空间利用深度最深达40 m.考虑到今后城市建设的需要,结合国外地下空间开发利用实际情况,本次研究将地下空间开发利用深度扩展到60 m.同时根据地下空间利用的不同性质及功能,对0～60 m范围内的地下空间开发利用分0～15,15～40,40～60 m 共3个层次进行评价.5.1 建立评价体系5.1.1 目标层的确定目标层(R)为长株潭核心区城市群地下空间开发利用地质环境适宜性的结果,根据精度和实用性,将适宜性划分为4类,即适应性好区(I)、适宜性较好(Ⅱ)、适宜性较差(Ⅲ)、适宜性差(IV).5.1.2 指标因子的选取及分级根据对研究区影响地质环境适宜性评价的5大因素分析得出:地形地貌选取了地形坡度作为评价因子;地质构造选取了断裂密度和断裂活动性作为影响地下空间开发利用适宜性的评价因子;工程地质条件主要为岩土体类型和强度;水文地质方面选取了地下水埋深、含水层富水性特征、地下水的腐蚀性3个评价指标;区内不良地质作用主要为岩溶和流砂.5.1.3 构建评价指标体系以上13个地质环境对地下空间开发利用的影响因素作为评价指标层,建立了长株潭城市群核心区地下空间开发利用适宜性综合评价指标体系和分级标准,如图3.5.1.4 因子层次分析及权重确立各因素对地下空间地质环境质量的影响程度难以通过直接比较而得出,并进行量化,但可以对两两因素进行对比,确定两者之间的重要程度,并逐层对多个相关联因素进行分别比较(标度值为1～9), 最后确定各因素权重分配并加以量化(表2).图3 地下空间适宜性评价体系表2 R-Xi的判断矩阵及计算结果R-XiX1X2X3X4X5权重X1122.52.840.340X211.5680.270X31590.228X4190.115X50.038检验λmax= 3.000 529;CI= 0.004 12; RI= 0.58; CR= 0.007 11准则层Xi-指标层Xij的矩阵判断结果,具体见表3～表7.表3 X1-X1j的判断矩阵及计算结果X1-X1jX11X12W1X1113/20.6X1210.4检验表4 X2-X2j的判断矩阵及计算结果X2-X2jX21X22X23W2X2111.92.30.505X2211.80.303X2310.192检验λmax= 3.017 529;CI= 0.008 76; RI= 0.58; CR= 0.015 11表5 X3-X3j的判断矩阵及计算结果X3-X3jX31X32X33X34X35W3X31126.532.50.287X321351/50.194X33161/40.10 8X3411/70.328X3510.083检验λmax=3.000 711;CI= 0.000 36; RI=0.58; CR=0.000 61表6 X4-X4j的判断矩阵及计算结果X4-X4jX41X42W4X41112/50.706X4210.294检验表7 X5-X5j的判断矩阵及计算结果X5-X5jX51W5X5111检验通过层次分析与计算, 得到指标层权向量为W=(0.204,0.136,0.136,0.082,0.052,0.065,0.044,0.025,0.075,0.019,0.034,0.081 ,0.038).5.2 适宜性分区评价5.2.1 评价模型本文针对评价因子选取加权平均综合指数模型进行研究区地下空间适宜性评价.为便于各因子的比较,分别对评价指标进行赋值评分,按照适宜性等级从低到高分别赋值1～10.计算综合评分Ri,权值W的引入可以反映出不同评价指标对地下空间开发利用适宜性的不同作用[23,24].综合指数法的模型如下式:式中:Ri为第i单元的综合评分;j为评价因子;Xi为第j单元评价因子在第i评价单元的赋值;Wj为第j个评价因子的权重;p为评价因子数p=13.5.2.2 评价结果本次采用对影响因子选取加权平均综合指数模型进行了研究区地下空间适宜性0～15,15～40,40～60 m深度进行了评价,评价结果见表8,图4～图6.对适宜性较差和适宜性差区,其分布范围、特征、存在的主要要问题及防治措施建议,现简要阐述如下:表8 地下空间开发利用适宜性评价评价深度/m适宜性好面积/km2占比/%适宜性较好面积/km2占比/%适宜性较差面积/km2占比/%适宜性差面积/km2占比/%0～151 668.4157.13640.6325.94492.0016.86118.964.0715～401354.8246.411 370.5146.93158.225.4236.451.2440～601 477.7850.621 357.6546.4968.762.3515.810.54图4 (0～15 m)开发利用地质环境适宜性分区图5 (15～40 m)开发利用地质环境适宜性分区图6 (40～60 m)开发利用地质环境适宜性分区1)0～15 m段地质环境条件较差区的岩体类型主要为灰岩、白云岩、灰质砾岩,土体类型为橘子洲组、白水江组、马王堆组粘土、粉土、砂砾类土,地下水位埋深3～5 m,含松散岩类孔隙水和碳酸盐岩(含灰质砾岩)裂隙溶洞水,含水丰富,岩溶、软土、流砂等不良地质作用较发育,地质构造中等-复杂,岩溶、流砂、软土为区内主要工程地质问题.2)15～40 m段适宜性差-较差区与0～15 m段分布地段基本相同,但分布面积小了70%,岩体类型主要为坚硬状灰岩、白云岩,地下水类型主要为碳酸盐岩裂隙溶洞水,含水量中等丰富,水位埋深浅,岩溶发育,地质构造中等-复杂,有活动断裂分布,对岩溶、透水、软土、流砂以及硐室稳定性应采取针对性措施.3)40～60 m段适宜性差-较差区与15～40 m段基本相同,但分布面积缩小了56%,岩体类型为红层灰质砾岩、碎屑岩裂隙溶洞水,水量丰富,地质构造复杂,有活动断裂分布,岩溶发育,建设时应对岩溶、透水硐室稳定性采取针对性措施.通过地下工程建设适宜性评价,在0～15,15～40,40～60 m深度段,现规划区适宜性差的面积分别只占各段总面积的4.07%,1.24%,0.54%,说明规划区该类工程建设适宜性是适宜的,从已建成营运状况看,上述问题是可解决的.6 结论1)长株潭城市群核心区地下空间开发利用深度一般在0～15 m,其次是40 m以内.其中,0～15 m主要是以一般地下商业、地下停车场等为主,地铁,隧道等重要工程开发利用深度为40 m以内.2)岩溶及流砂等不良地质作用是城市地下空间建设的主要影响因子,其次是岩土体工程性质和水文地质条件中的含水岩层、富水性、地下水水位埋深及地下水化学性质等.3)长株潭城市群核心区地下空间适宜性综合评价中,0～15 m和40～60 m以适宜性评价好区为主,适宜性较好区次之,15～40 m以适宜性评价较好区为主,适宜性好区次之.3个层次中适宜性好区不良地质作用弱,土质单一,岩质坚硬,水文地质条件较好,地质构造作用弱,地势相对较平坦.其中0～15 m适宜性好区分布面积为1 668.41 km2,15～40 m适宜性好区分布面积为1 354.82 km2,40～60 m适宜性好区分布面积为1 477.78 km2.4)适宜性差区主要是地质环境条件恶劣,地下岩溶发育,地质构造发育,岩体松散或破碎,岩土体工程地质条件差.3个层次中,0～15 m适宜性差区分布面积为118.96 km2,15～40 m适宜性差区分布面积为36.45 km2,40～60 m适宜性差区分布面积为15.81 km2.通过评价可知区内适合地下空间开发利用的深度是0～15 m和40～60 m.【相关文献】[1] Dyad Kin,Yu D.Underground space is the most important state resource:efficiency and problems of development[J].Gornyi Zhurnal,1998(4):11-15.[2] Kimmo R, Jouko R, Kari R.Underground space in land use planning.Tunnelling and Underground Space Technology[J].1998,13(1):39-49.[3] 唐焱,杨伟洪.城市地下空间估价研究综述[J].地下空间与工程学报,2011，7(1):1-8.[4] 祝文君.北京旧城区浅层地下空间资源调查与利用研究[D].北京:清华大学,1992.[5] 李相然,孙淑贤.谈城市地下空间利用中的工程地质条件研究[J].地下空间,1995,15(4):296-300.[6] 李相然,陈永建,时向东.现代城市环境工程地质研究的关键技术与问题探讨[J].地质与勘探,2001(3):68-72.[7] 黄玉田,张钦喜,孙家乐.北京市中心区地下空间资源评估探讨[J].北京工业大学学报, 1995, 21(2): 93-99.[8] 向远华,黎庶.长沙市地下空间开发利用与可持续发展[J].山西建筑,2007,33(31):23-24.[9] 许兰兰,檀丽丽.浅析城市地下空间的利用[J].山西建筑,2006,32(16):30-31.[10] 董雅滨.城市地下空间开发探讨[J].工业建筑,2006(36):151- 152.[11] 朱大明.城市地下空间开发基本规律初探[J].地下空间,2004,24(3):365- 370.[12] 彭颖,夏才初,王文杰.地下空间在我国城市立体开发中的发展[J].地下空间,2003,23(2):35-36.[13] 钟羽华. 长沙市地下空间开发管理对策[J]. 国土资源导刊, 2013(10):33-35.[14] 李浩洋.地下建筑及湘潭市地下空间资源的开发[J].基建优化,2002,23(2):36-37.[15] 龙墩.城市中心区地下空间开发利用浅析[J].江西建材,2017(7):48-52.[16] 姜涛,秦斯成,宋道柱,等.地下空间安全评价方法综述[J].环境工程,2015,33:661-668.[17] 李英民,王贵珍,刘立平,等.城市地下空间多灾种安全综合评价[J].河海大学学报.自然科学版,2011,39(3):285-289.[18] 刘宝深.综合利用城市地面及地下空间的几个问题[J].岩石力学与工学报,1999,18(1):93-94.[19] 吴文博,曹亮,刘健,等.苏州地下空间开发地质环境因素的分析评价[J].防灾减灾工程学报,2013,33(2): 131-139．[20] 谢含华,陈福龙,陶建华.福建省中心城市地下空间开发利用问题探讨[J].地下空间与工程学报,2011(2):17-23.[21] 胡学祥,刘干斌,陶还冰.基于ArcGIS宁波市地下空间开发适宜性评价研究[J]. 地下空间与工程学报,2016(6):13-18.[22] 邢生霞,吴立进,徐秋晓,等.MapGis为载体的层次分析法在地下空间评价中的应用[J].工程勘察,2015(9):60-66.[23] 史玉金,张先林,陈大平.上海深层地下空间开发地质环境条件及适宜性评价[J].地质调查与研究,2016(2):52-57.[24] 张晓峰,吕良海,白永强,等. 城市地下空间模糊综合评价方法研究[J].地下空间与工程学报,2012,8(1):8-13.。

城市地下空间开发地质环境适宜性评价规范-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1城市地下空间开发地质环境适宜性评价规范（初稿）1 范围本标准规定了城市地下空间开发地质环境适宜性评价的目的、任务、评价指标体系、评价方法、评价模型以及评价结果等方面的基本要求。

2 引用标准下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB50007-2011建筑地基基础设计规范；GB50011-2010建筑抗震设计规范；GBJ145-90土的分类标准；GB50046-95工业建筑仿腐蚀设计规范；DGJ08-37-2012岩土工程勘察规范。

3 术语和定义地下空间位于地表以下的建筑空间，如地下商城、地下停车场、地铁、矿井、穿海隧道等。

地质环境由岩石圈表层的岩土、水等组成部分及其相互作用过程与现象共同构成的自然环境系统，其上限是岩石圈的表面，下限即人类活动进入岩石圈的深度。

4 总则目的更好地规划和开发利用地下空间资源，充分利用有利的地质环境条件，有效改造和规避不利的地质环境条件，保证地质环境条件良性发展，同时为城市规划部门进行地下空间开发利用总体布局和详细规划的编制提供依据。

任务查明工作区的地形地貌、地质构造、水文地质条件、工程地质条件等地质环境背景。

查明工作区内对地下空间开发具有重要影响的地质环境问题和地质灾害的类型、分布、成因和危害程度。

进行地下空间开发地质环境适宜性评价，提出开发建议及相应的危险防治对策。

5 地下空间开发地质环境适宜性评价评价指标体系建立评价指标是在深入分析城市地下空间开发与地质环境的相互制约关系的基础上，按照针对性、简明性、普适性、差异性、数据易取得、指标可量化等原则进行选取的。

影响城市地下空间开发地质环境适宜性的地质环境要素主要包括：地形地貌、地层岩性、地质构造、区域地壳稳定性、水文地质、工程地质、地质灾害、土地利用现状以及地下各种地质资源的空间分布特征等。