考虑城市地质环境影响的深圳市地下空间开发适宜性评价

doi:10.13745/j.esf.sf.2023.2.45

地学前缘 ›› 2023, Vol. 30 ›› Issue (4): 514-524.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.2.45

考虑城市地质环境影响的深圳市地下空间开发适宜性评价

苏栋¹^,²^,⁵(), 黄茂隆¹, 韩文龙¹, 李爱国³, 王恩志⁴, 陈湘生¹^,²^,⁵^,^*

1.深圳大学土木与交通工程学院, 广东深圳 518060
2.滨海城市韧性基础设施教育部重点实验室(深圳大学), 广东深圳 518060
3.深圳市勘察测绘院(集团)有限公司, 广东深圳 518028
4.清华大学土木水利学院, 北京 100084
5.深圳市地铁地下车站绿色高效智能建造重点实验室, 广东深圳 518060

收稿日期:2022-05-22 修回日期:2022-06-22 出版日期:2023-07-25 发布日期:2023-07-07
通讯作者: *陈湘生(1956—),男,教授,中国工程院院士,博士生导师,主要从事隧道与地下工程、韧性城市方面的研究工作。E-mail: xschen@szu.edu.cn
作者简介:苏栋(1978—),男,教授,博士生导师,主要从事岩土与地下工程、韧性地下空间方面的研究工作。E-mail: sudong@szu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金项目(52090081);国家自然科学基金项目(51938008);深圳市自然科学基金项目(JCYJ20210324094607020)

Suitability evaluation of underground space development in Shenzhen: Urban geoenvironmental considerations

SU Dong¹^,²^,⁵(), HUANG Maolong¹, HAN Wenlong¹, LI Aiguo³, WANG Enzhi⁴, CHEN Xiangsheng¹^,²^,⁵^,^*

1. College of Civil and Transportation Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
2. Key Laboratory for Resilient Infrastructures of Coastal Cities (Shenzhen University), Ministry of Education, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
3. Shenzhen Geotechnical Surveying & Investigation Institute (Group)Co. Ltd., Shenzhen 518028, China
4. School of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China
5. Shenzhen Key Laboratory of Green, Efficient and Intelligent Construction of Underground Metro Station, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China

Received:2022-05-22 Revised:2022-06-22 Online:2023-07-25 Published:2023-07-07

摘要/Abstract

摘要：

为了深入分析深圳市城市地下空间开发的适宜性,本文在系统归纳深圳市地质环境、地表环境、经济发展及地质灾害等特征的基础上,研究了地下空间开发利用适宜性与各因素之间的关系,建立了浅层地下空间开发利用适宜性评价体系,并采用指数标度、层次分析法确定了指标权重,运用综合指数法对深圳市浅层地下空间开发利用适宜性进行了评价。研究结果表明,深圳市浅层地下空间开发利用适宜性评价指标可划分为6大类14个指标,其中工程地质条件、水文地质条件、地质灾害条件和区域发展条件对适宜性的评价结果的影响较大,而地形地貌条件和地质构造条件的影响相对较小。适宜性评价结果共分为适宜、次适宜、一般和较差4种等级,其中适宜与次适宜集中在福田区、南山区和宝安区,且适宜与次适宜的区域总面积占全市约80%,说明深圳市地下空间开发整体适宜性较好。该评价结果可为深圳市城市地下空间发展规划提供理论依据,且评价体系可应用于与深圳市地质条件相似城市的浅层地下空间开发适应性分析中。

关键词: 城市地质环境, 地下空间, 适宜性评价, 层次分析法, 深圳市

Abstract:

To assess the suitability of underground space development in Shenzhen we examined various influencing factors, such as geological environment, surface environment, economic development and geological disaster, to establish a suitability evaluation framework for shallow underground space development and utilization. Fourteen evaluation indicators under 6 categories (geoengineering, hydrogeology, geohazard risk, development status, topography and geology) were used, and the weight of each indicators was determined by scaling index and analytic hierarchy process (AHP) methods. In the final assessment, each urban area of interest was graded suitable, sub-suitable, average or poor for underground space development, and suitability maps were made which showed that the suitable and sub-suitable zones were concentrated in Futian, Nanshan and Bao’an Districts and accounted for ~80% of the total urban area. Therefore, Shenzhen has highly favorable conditions for underground space development. This assessment provided a theoretical basis for underground development planning in Shenzhen, and the suitability evaluation framework developed for Shenzhen can be applied to other cities with similar geological conditions.

Key words: urban geological environment, underground space, suitability evaluation, analytic hierarchy process, Shenzhen city

中图分类号:

P642.4
X141

苏栋, 黄茂隆, 韩文龙, 李爱国, 王恩志, 陈湘生. 考虑城市地质环境影响的深圳市地下空间开发适宜性评价[J]. 地学前缘, 2023, 30(4): 514-524.

SU Dong, HUANG Maolong, HAN Wenlong, LI Aiguo, WANG Enzhi, CHEN Xiangsheng. Suitability evaluation of underground space development in Shenzhen: Urban geoenvironmental considerations[J]. Earth Science Frontiers, 2023, 30(4): 514-524.

图/表 22

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地貌类型	潜水一般埋深/m
低山-丘陵地带	>8
台地	4~8
阶地	2~<4
平原	<2

地貌类型	潜水一般埋深/m
低山-丘陵地带	>8
台地	4~8
阶地	2~<4
平原	<2

含水岩组类型	地下水类型	含水量	富水性
第四系松散岩类孔隙含水层	冲积海积孔隙水	贫乏	弱
	冲积洪积层孔隙水	中等	中等
	残积层孔隙水	贫乏	弱
块状岩类裂隙含水层	火山岩块状基岩裂隙水	中等至丰富	中等
块状岩类裂隙含水层	侵入岩块状基岩裂隙水	贫乏至中等	中等
红层裂隙含水层		贫乏	弱
层状岩类裂隙含水层	水量贫乏的层状基岩裂隙含水层	贫乏	弱
	水量中等至丰富的层状基岩裂隙含水层	中等至丰富	强
	水量贫乏的层状变质岩裂隙含水层	贫乏	弱
岩溶水含水层	岩溶水	丰富	极强
构造裂隙水含水带	褶皱		强
构造裂隙水含水带	断裂		强

含水岩组类型	地下水类型	含水量	富水性
第四系松散岩类孔隙含水层	冲积海积孔隙水	贫乏	弱
	冲积洪积层孔隙水	中等	中等
	残积层孔隙水	贫乏	弱
块状岩类裂隙含水层	火山岩块状基岩裂隙水	中等至丰富	中等
块状岩类裂隙含水层	侵入岩块状基岩裂隙水	贫乏至中等	中等
红层裂隙含水层		贫乏	弱
层状岩类裂隙含水层	水量贫乏的层状基岩裂隙含水层	贫乏	弱
	水量中等至丰富的层状基岩裂隙含水层	中等至丰富	强
	水量贫乏的层状变质岩裂隙含水层	贫乏	弱
岩溶水含水层	岩溶水	丰富	极强
构造裂隙水含水带	褶皱		强
构造裂隙水含水带	断裂		强

适宜性	分布情况	分区特征	工程建议
适宜	总面积约430 km²,占全市21.57%,主要分布在福田区和南山区东北部、宝安区北部平原等区域	该区域工程地质条件与水文地质条件好,无地质灾害风险以及断裂带影响	地质环境条件好,地基处理方式简单,施工难度小,建设成本低,适宜兴建各种形式的地下工程
次适宜	总面积约1 161 km²,占全市58.13%,主要分布在南山区西南部、龙岗区南部、龙华区西部等区域	该区域主要受地层分布情况与地下水的制约,同时受地质灾害低易发风险影响,无断裂带影响	地质环境条件较好,而在南山区填海区和宝安区需要采用合适的地基处理方法解决软土层较厚的问题,以及加固残(坡)积层、止水排水问题。其他区域则需要采用合适的地基处理方法止水排水,施工难度一般,围护成本略高,也可兴建各种形式的地下工程
一般适宜	总面积约389 km²,占全市19.48%,主要分布在罗湖区西部,盐田区、坪山区与大鹏区,以及沿推测、实测断层沿线的区域,如南山区蛇口、宝安区	该区域主要受断裂带影响范围控制,地层分布与水环境较差,同时受地质灾害中易发风险影响	地质环境受断层活动性影响,地下工程建设前期应勘测是否存在断层以及其活动性,地下工程建设时应采取合理的围护方案,施工难度较大,成本较高
适宜性差	总面积约16.37 km²,占全市0.82%,主要分布在坪山与大鹏区西部山区	该区域工程地质条件与水文地质条件较差,主要受地质灾害高易发风险和断裂带影响控制	地质环境差,诱发地质灾害可能性较大,建设难度和建设成本大。建议地下工程建设前期规划时绕开该区域

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Suitability evaluation of underground space development in Shenzhen: Urban geoenvironmental considerations

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准则层	准则层权重	指标层	指标层权重	量化标准
准则层	准则层权重	指标层	指标层权重	0	0.25	0.5	0.75	1
地形地貌条件	0.063	地面坡度/(°)	0.366	>25	20~25	12~<20	6~<12	<6
地形地貌条件	0.063	地貌类型	0.634	平原	阶地	台地	丘陵	低山
工程地质条件	0.284	地基承载力/kPa	0.381	<100	100~<200	200~<300	300~500	>500
		岩土体特征	0.127	地层种类多,分布不均匀,以黏土层为主,存在软土等不利地层	地层种类多,分布不均匀,以黏土为主或砂土层与黏土层混合的多层结构	地层种类少,分布较均匀,砂土层与黏土层混合的多层结构	地层种类少,分布均匀,砂土层为主,黏土层较少较薄	地层种类少,分布均匀,以砂土层为主
		基岩埋深/m	0.136	<6	6~<9	9~<12	12~15	>15
		软土厚度/m	0.356	>15	10~15	5~<10	1~<5	<1
地质构造条件	0.066	断裂带	1.000	实测断层、推测断层				无断层
水文地质条件	0.215	潜水埋深/m	0.379	<2	2~<4	4~<6	6~8	>8
		含水岩组富水性/ (m³·d^-1)	0.234	极强透水性	强透水性	中等透水性	弱透水性	微透水性
		含水层厚度/m	0.251	>15	10~15	5~<10	1~<5	<1
		潜水腐蚀性	0.135	强	中	弱	微	无
地质灾害条件	0.223	地质灾害易发性	1.000		高易发区	中易发区	低易发区	不易发区
区域发展条件	0.149	区域现状	0.366	既有地下建(构) 物密度大		既有地下结构物数量适中		既有地下建(构) 物密度小
区域发展条件	0.149	区域经济条件/ 亿元	0.634	<500	500~<1 000	1 000~<3 000	3 000~5 000	>5 000

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