城市地下空间开发地质环境适宜性评

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）。

第60卷第2期2024年3月地质与勘探GEOLOGY AND EXPLORATIONVol. 60 No. 2March，2024基于城市规划的城市地下空间开发适宜性评价探讨易荣1，阎浩1，祁民1，张征1，董子源1，王悦2，江媛3，曾娇3，贾开国4（1.中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京101300；2.国务院国资委研究中心，北京100053；3.中国工程院战略咨询中心，北京100088；4.中冶一局城市安全与地下空间研究院有限公司，北京101100）［摘要］随着城市化进程的持续推进，城市地下空间开发利用的重要性日益凸显。

但各城市地下空间资源开发存在盲目性，未能与城市规划要求充分对接，亟须构建面向城市地下空间开发的适宜性评价体系。

本文阐述了城市规划与地下空间开发间的关系，提出在城市规划指导下进行地下空间开发的重要性。

针对不同的城市类型，需要采取针对性的探测技术，评价地质、环境、资源和技术经济等方面，并根据评价结果划分开发适宜性等级。

研究认为，在城市规划指导下，运用开发适宜性评价体系，可以实现地下空间的有序可持续利用。

［关键词］城市规划地下空间地质探测适宜性评价［中图分类号］TU9；P642［文献标识码］A［文章编号］0495-5331(2024)02-0339-09Yi Rong, Yan Hao, Qi Min, Zhang Zheng, Dong Ziyuan, Wang Yue, Jiang Yuan, Zeng Jiao, Jia Kaiguo.Suitability evaluation of urban underground space development based on urban planning[J].Geology and Exploration, 2024, 60(2): 0339-0347.0 引言随着中国城镇化的不断推进，城市人口密集度增加，地上空间越来越紧张（程光华等，2013a）。

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。

第60卷第2期2024年3月地质与勘探GEOLOGY AND EXPLORATIONVol. 60 No. 2March，2024doi:10.12134/j.dzykt.2024.02.012我国城市地下空间开发适宜性评价研究现状与发展趋势刘鑫宇1，董杰2，3，王睿4，5，曾海燕2，3，徐美君2，3，秦升强2，3，于鹏2，3（1.中国海洋大学环境科学与工程学院，山东青岛266100；2.自然资源部滨海城市地下空间地质安全重点实验室，山东青岛266100；3.青岛地质工程勘察院（青岛地质勘查开发局），山东青岛266100；4.中国地质调查局南京地质调查中心，江苏南京210016；5.自然资源部城市地下空间探测评价工程技术创新中心，江苏南京210016）［摘要］城市地下空间是缓解用地饱和矛盾、改善城市生态的重要空间资源，也是开创城市高质量发展新局面的良策，科学高效地进行城市地下空间开发适宜性评价工作至关重要。

本文从评价指标体系、评价指标赋权、评价模型、三维建模与可视化、评价系统5个方面，系统梳理了城市地下空间开发适宜性评价研究现状与不足；对如何合理构建评价指标体系、提升三维地质建模精度、搭建地下空间综合系统三个关键问题进行探讨并给出相应对策；阐明了城市地下空间开发适宜性评价的发展趋势：全要素、全资源的统筹协调，需求导向的针对性评价模式，创新性、连续化的评价模型。

该研究成果可促进城市地下空间开发适宜性评价工作的深化，为城市地下空间的合理评价与有序开发提供参考。

［关键词］城市地下空间开发适宜性立体评价全要素协同规划地下空间综合系统［中图分类号］TU9；P642 ［文献标识码］A ［文章编号］0495-5331(2024)02-0348-08Liu Xinyu, Dong Jie, Wang Rui, Zeng Haiyan, Xu Meijun, Qin Shengqiang, Yu Peng.Current situation and development trend of urban underground space development suitability evaluation inChina[J]. Geology and Exploration,2024, 60(2): 0348-0355.0 引言1991年东京“城市地下空间利用”国际学术会议通过《东京宣言》，提出“21世纪是人类地下空间开发利用的世纪”。

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。

四川建筑第39卷6期2019.12北京市海淀区地下空间开发地质环境适宜性评价姜婷(西南交通大学，四川成都610031)【摘要】地下空间开发地质环境适宜性评价是科学合理地利用城市地下空间资源的重要基础。

文章通过研究北京市海淀区的地质环境条件，从地形地貌、岩土体条件、水文地质条件和不良地质条件4个方面选取了5个评价指标。

运用层次分析法构建地质环境适宜性评价指标体系，通过GIS 空间叠加功能，采用综合指数法进行地下空间开发地质环境适宜性评价。

结果表明，海淀区地下空间开发地质环境适宜性可划分为适宜(Ⅰ级)、较适宜(Ⅱ级)、适宜性差(Ⅲ级)和不适宜(Ⅳ级)4个等级，浅层、次浅层和次深层地下空间开发地质环境适宜性均以Ⅰ Ⅱ级为主，占比分别为80．96%、61．29%和58．54%。

【关键词】地下空间开发;地质环境;层次分析法;综合指数法;适宜性【中图分类号】TU412【文献标志码】A［定稿日期］2019－03－12［作者简介］姜婷(1992 )，女，硕士，主要从事工程地质研究。

随着我国经济的快速发展和城市化水平的不断提高，城市空间拥挤、交通堵塞、环境恶化、用地紧缺等“城市病”日趋严重，向地下要空间、要资源已成为现代化城市发展的必然趋势［1］。

北京市作为我国的政治文化中心，经济发展快、人口密度大，一直走在我国城市发展的前列。

随着北京市城市规模持续增长，中心城区过渡集中，建筑布局密集，规划地面空间容量已趋饱和，地下空间开发需求较大。

虽然目前我国许多城市已经陆续开发地下空间，但我国对地下空间的研究还不成熟，如许多城市缺乏地质调查、尚未编制地下空间开发规划、缺乏相关规范条例等。

而地下工程可逆性较差，如不能科学合理的开发利用，会造成很大的损失和浪费，这就要求地下空间的开发利用应当统筹在整个城市发展的总体框架之内，适度开发，科学发展［2］。

根据国内外学者的大量研究，目前，地下空间开发利用适宜性评价常用的确定权重的方法为层次分析法;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和灰色评价法等［3－6］。

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 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