Earth Science Frontiers ›› 2023, Vol. 30 ›› Issue (4): 514-524.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.2.45
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SU Dong1,2,5(
), HUANG Maolong1, HAN Wenlong1, LI Aiguo3, WANG Enzhi4, CHEN Xiangsheng1,2,5,*
Received:2022-05-22
Revised:2022-06-22
Online:2023-07-25
Published:2023-07-07
CLC Number:
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.
Fig.1 Topography suitability map of Shenzhen
Fig.2 Slope suitability map
Fig.3 Bedrock burial-depth suitability map
Fig.4 Land suitability map
Fig.5 Bearing capacity (foundation soil) suitability map
Fig.6 Soft-soil thickness suitability map
| 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 |
Table 1 Distribution of groundwater depths
| 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 |
Fig.7 Groundwater depth suitability map
Fig.8 Aquifer thickness suitability map
Fig.9 Groundwater corrosivity suitability map
| 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 |
| 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 | |
| 断裂 | 强 |
Table 2 Aquifer parameters
| 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 |
| 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 | |
| 断裂 | 强 |
Fig.10 Aquifer storativity suitability map. Modified after [12].
Fig.11 Fracture distribution suitability map. Modified after [12].
Fig.12 Geohazard risk suitability map. Modified after [18].
Fig.13 Suitability zoning based on the current state of buildings in the region
Fig.14 Economic suitability map
Fig.15 Suitability evaluation framework
| 指数标度判断 矩阵阶数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| R.I.a | 0 | 0 | 0.36 | 0.58 | 0.72 | 0.82 | 0.88 | 0.93 | 0.97 | 0.99 | 1.01 | 1.03 | 1.04 |
Table 3 Judgement matrix consistency indicators
| 指数标度判断 矩阵阶数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| R.I.a | 0 | 0 | 0.36 | 0.58 | 0.72 | 0.82 | 0.88 | 0.93 | 0.97 | 0.99 | 1.01 | 1.03 | 1.04 |
| 评价结果区间 | 0≤S<0.15 | 0.15≤S<0.30 | 0.30≤S<0.45 | S≥0.45 |
|---|---|---|---|---|
| 评价等级 | 适宜性差 | 一般适宜 | 次适宜 | 适宜 |
Table 4 Suitability grading standard
| 评价结果区间 | 0≤S<0.15 | 0.15≤S<0.30 | 0.30≤S<0.45 | S≥0.45 |
|---|---|---|---|---|
| 评价等级 | 适宜性差 | 一般适宜 | 次适宜 | 适宜 |
Fig.16 Underground space development suitability map of Shenzhen
| 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 |
Table 5 Suitability zoning results
| 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 |
| 准则层 | 准则层 权重 | 指标层 | 指标层 权重 | 量化标准 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 | ||
| 区域经济条件/ 亿元 | 0.634 | <500 | 500~<1 000 | 1 000~<3 000 | 3 000~5 000 | >5 000 | ||
Table 6 Weigh of indicators and weighting standard
| 准则层 | 准则层 权重 | 指标层 | 指标层 权重 | 量化标准 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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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