工程地质与城市地下空间开发

第一作者；陈典  通讯作者；张杨

云南地质工程第二勘察院有限公司 云南昆明 650218

摘要：工程地质是研究地质与土壤工程性质以及工程结构相互作用的学科。城市地下空间开发指的是在城市中利用地下空间进行各种建设和活动的过程。随着城市化进程的不断推进，城市地下空间的利用已经成为提高城市空间利用率和解决城市发展问题的重要手段之一。因此，在规划和设计城市地下空间开发时，应充分考虑工程地质因素，进行科学、系统的地质调查和勘察，并采取相应的措施来解决潜在的地质问题。

关键词：工程地质；城市地下空间；开发

引言

随着全球城市化进程的加速推进，城市地下空间的开发和利用日益成为解决城市发展和土地利用紧缺问题的重要手段。城市地下空间开发涵盖了地下车库、地下商业中心、地下管线、地铁隧道等各类地下工程。然而，由于复杂的地质条件和土壤力学特性，工程地质问题成为制约城市地下空间开发的重要因素。

1工程地质的特点

1.1多样性

由于地球表面具有各种不同的地质构造、岩性和土壤类型，工程地质面临着多样性的挑战。不同地区的地质条件差异巨大，因此在工程地质研究中需要进行详细勘察和评估，以便根据不同地方的特点制定相应的工程设计和支护措施，确保工程的安全性和可靠性。

1.2复杂性

地层结构的复杂性是工程地质的主要挑战之一。地球内部的地质历史和地质过程导致了地层的复杂性，如抬升、断裂、褶皱、侵入、沉积和岩浆等。这些地质构造和过程对工程活动产生重要影响，需要充分考虑和处理。

1.3不确定性

尽管通过勘探和调查能够获得有关地下地质条件的信息，但由于地质环境的复杂性，存在着一定的不确定性。地质条件的不确定性可能导致工程设计的挑战和风险，因此需要进行合理的风险评估和管理。

2工程地质与城市地下空间开发的重要性

首先，确保地下工程的安全性。城市地下空间开发涉及各种地下工程，如地铁隧道、地下停车场、地下管线等。通过工程地质的调查和评估，可以了解地下土壤和地质条件，评估地下水的水位和流动情况，从而制定合理的工程方案和支护措施，确保地下工程的安全运行。其次，提高城市空间利用率。城市土地资源有限，通过合理利用地下空间可以有效提高城市空间利用率。工程地质的研究和应用可以帮助设计和规划地下工程，合理利用地下空间，缓解城市土地压力，实现城市空间的可持续利用。第三，解决交通拥堵问题。城市地铁网络的建设是缓解交通拥堵的重要手段之一。通过工程地质的研究和评估，可以确定地铁线路的合理走向，分析地下水位和土壤条件对地铁隧道的影响，优化地铁建设方案，提高地铁的可靠性和安全性。最后，减轻地质灾害风险。地质灾害如地震、滑坡、地面沉降等对城市地下空间开发构成潜在风险。工程地质的研究可以评估地质灾害的潜在风险，对地质灾害易发区域进行规划限制，减少地质灾害的影响，提高城市地下空间开发的安全性。

3工程地质与城市地下空间开发

3.1地质调查与勘察

在地质调查与勘察中，要对地质条件进行详尽的调查，包括地层结构、地质历史和地质构造等。例如，在某新建大型桥梁工程中的应用。在该项目中，对桥梁基础的地质条件进行详细的调查和勘察是至关重要的。地质调查团队进行了现场地面观察，并收集了区域内的地形地貌图、地层剖面和历史地质数据。通过测量和记录，他们发现该地区的岩石类型主要为花岗岩和千枚岩，具有较高的强度和稳定性。根据历史地质记录，还发现该地区存在地震活动和滑坡等地质灾害的潜在风险。为了更详细地了解地下情况，地质调查团队进行了钻孔调查。通过钻取岩心样品，并进行物理和力学性质的测试，他们确定了地下土层的厚度、密度和含水量等参数。并且，测量了地下水位和水质的变化情况，以评估地下水对桥梁工程的影响。地质调查与勘察结果为桥梁设计和施工提供了重要的参考。调查团队通过地质分析和评估，确定了桥墩基础的设计参数，并提出了相应的土壤处理方案。他们还建议在施工过程中采取适当的地质灾害预防措施，如监测地下水位、加固边坡等，以确保桥梁的安全性和稳定性。这个案例表明，在巨大的桥梁工程中，地质调查与勘察是不可或缺的。只有充分了解和评估地质条件，才能制定合理的工程方案，确保工程的顺利进行和长期稳定运行。通过科学的地质调查与勘察，可以最大限度地减少地质灾害风险，并提供可靠的基础数据支持工程决策。

3.2合理的设计和规划

基于地质调查与勘察结果，需要充分考虑地质条件、地下水位、土壤承载能力等因素，制定合适的工程设计和规划方案。例如，在地铁建设中，选择合适的隧道线路至关重要。通过分析地下土壤和岩石的力学性质、抗压强度等参数，可以评估不同路径的可行性，并避免穿越地质灾害易发区域，如断裂带、滑坡区等。地质调查还有助于确定隧道施工方法，选择合适的支护措施来增强隧道稳定性。又如，地下停车场的设计。通过地质调查可以了解地下水位和土壤承载能力等参数。根据这些信息，可以选择适当的施工方法，进行必要的地表及地下防水措施，以确保地下停车场的结构安全和基础稳定。其他地下工程项目，如地下商业中心、地下管线等，也需要进行类似的综合规划和设计。在规划过程中，需要考虑地质条件、地下水位和地下空间利用的要求，确保工程的可持续性和安全性。除了地质因素，城市地下空间的设计和规划还应综合考虑土地利用、交通流量、环境影响等方面的因素。

3.3支护技术的选择和应用

在地下停车场项目中，由于地质条件复杂，地下停车场需要采用合适的支护技术来确保结构稳定。在地质调查和勘察后，工程团队确定了地下停车场的土层情况、地下水位和地下水流动状况等重要参数。考虑到局部土壤较松散并且存在一定的地下水渗流，工程团队选择了土工格栅作为主要的支护技术。土工格栅被用于加固土体侧挡墙，并提供土体的排水功能。通过在土体中设置土工格栅，可以增强土体的抗剪强度，防止土体滑动和坍塌。土工格栅还能够将土体内的水分排出，避免地下停车场发生积水问题。在施工过程中，工程团队根据具体情况选择了优质的土工格栅材料，并按照设计方案进行安装和固定。通过合理的施工工艺和技术，土工格栅被有效地应用于地下停车场的支护工程中，确保了结构的稳定性和安全性。该案例展示了在地下工程中选择合适的支护技术的重要性。通过综合考虑地质条件、水文地质特征和工程要求，工程团队能够选择最适合的支护技术，并合理应用于实际工程中。这不仅能够提高地下工程的安全性和可靠性，同时也能够减少施工成本，提高工程的经济效益。

结束语

综上所述，工程地质在城市地下空间开发中扮演着重要角色。通过综合应用地质调查与勘察、合理的设计和规划以及选择适当的支护技术，能够确保地下工程的安全、稳定和可持续发展。工程地质帮助我们了解地质条件、土壤和岩石的属性，评估潜在地质灾害风险，并制定相应的工程措施。在城市化进程中，充分利用地下空间对于缓解城市压力、提高生活质量具有重要意义。

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