張 汭，張 慧，劉潔茹

（山東省地礦工程勘察院，山東 濟南 250014）

在我國城市現(xiàn)代化發(fā)展過程中，城市土地資源日趨緊張，為了拓展城市發(fā)展空間，地下空間巖土工程開發(fā)工作至關(guān)重要。工程地質(zhì)條件是影響地下空間開發(fā)安全性以及開發(fā)效果的重要因素，在一些不合理的區(qū)域進行地下空間開發(fā)會導致地下空間資源浪費，甚至會引發(fā)地質(zhì)災害，嚴重威脅人民的生命財產(chǎn)安全。

因此，需要從不同角度出發(fā)對地下空間巖土工程開發(fā)工程所在位置的地質(zhì)情況進行分析，從而為地下空間開發(fā)奠定堅實的數(shù)據(jù)基礎。

1 地下空間巖土工程開發(fā)的難點

1.1 地下水問題

地下水會直接影響巖土體的整體性能，對巖土體具有強烈的物理、化學弱化效果，導致巖土開發(fā)出現(xiàn)一定問題。近些年來，隨著我國地質(zhì)勘測技術(shù)水平的不斷提升，在開展工程地質(zhì)分析的過程中，對巖土層的滲水、排水等進行調(diào)查的各種技術(shù)應用越來越普遍。但是在這種情況下，由于地下水引發(fā)的地下空間開發(fā)事故仍會發(fā)生，既造成巨大的經(jīng)濟損失又威脅人民群眾的生命財產(chǎn)安全，也會導致地下空間在后期運營過程中存在極大安全隱患。產(chǎn)生這一情況的主要原因是在地下空間巖土開發(fā)過程中，沒有對工程地質(zhì)區(qū)域的地下水情況進行動態(tài)性的認識，導致使用的工程措施與地下空間的巖土地質(zhì)環(huán)境存在沖突。除此之外，非飽和土力學理論和巖體水力學理論的不完善也會在一定程度上導致地下空間開發(fā)工程的相關(guān)措施無法有效處理地下水問題，從而影響地下空間巖土開發(fā)效果。

1.2 穩(wěn)定性問題

在地下空間開發(fā)過程中，需要從巖土層的穩(wěn)定性出發(fā)進行分析。巖土層是影響地下空間開發(fā)質(zhì)量的重要因素，在實際施工之前，施工單位需要對地下巖土的穩(wěn)定性進行全面勘測，并且要從不同角度出發(fā)分析巖土的具體穩(wěn)定性。例如對巖土的性質(zhì)、強度以及承載力等參數(shù)進行評價。除此之外，在巖土環(huán)境中受氣候特征、地理環(huán)境等因素影響，不同地區(qū)的巖土質(zhì)量存在一定差異。因此在具體的施工過程中應采用不同的方法和巖土處理技術(shù)對其進行分析。雖然我國的地下空間巖土工程開發(fā)時間相對較晚，但是發(fā)展速度比較快，目前在交通領域、能源領域以及軍事領域等都有突出成就，地下工程經(jīng)驗相對豐富。因此，在解決穩(wěn)定性問題時，可以根據(jù)城市地下空間巖土的具體特征以及地下工程的相關(guān)經(jīng)驗，提出科學合理的處理措施，盡可能地提高巖土的穩(wěn)定性以及整體強度[1]。

2 地下空間巖土工程開發(fā)中開展工程地質(zhì)分析要點

在地下空間巖土工程開發(fā)過程中必須加強地質(zhì)條件勘測與分析工作，這是確保地下空間開發(fā)方案科學合理的重要基礎和前提，也是決定地下空間是否能夠開發(fā)的重要途徑。一般需要根據(jù)具體的地質(zhì)條件，對城市地下空間開發(fā)工程的具體內(nèi)容進行以下分析：第一，要對城市地質(zhì)條件的具體特征進行明確把握。這是因為每個城市的地質(zhì)條件都存在一定差異，在開展地下空間巖土工程開發(fā)工作時，必須對城市所在區(qū)域的地質(zhì)條件和地理環(huán)境等進行全面掌握。在平原內(nèi)陸城市開展地下空間開發(fā)建設時，地質(zhì)條件相對簡單。但是一些城市處于海陸交匯處，地質(zhì)中含有軟土成分，在開展地下空間開發(fā)作業(yè)時，會導致工程難度大大增加。因此，必須對城市地質(zhì)條件進行準確了解后，根據(jù)地質(zhì)條件的實際特點和情況，制定科學合理的有效措施，以此提高地質(zhì)巖土的穩(wěn)定性。第二，要關(guān)注地震區(qū)城市地下空間開發(fā)前的地質(zhì)勘察作業(yè)。地震產(chǎn)生的地質(zhì)背景是新構(gòu)造運動，而強震又都發(fā)生在深大斷裂帶上，在地震區(qū)進行地下空間巖土工程開發(fā)工作時，受地震作用的影響較大。特別是在強震區(qū)域的城市地質(zhì)土層中，有大量的地震液化土，在施工過程中會直接影響地下空間的安全性與穩(wěn)定性。因此，在地震區(qū)城市地下空間開發(fā)過程中，必須加強抗震防震等控制措施的有效應用。第三，要堅持正確合理的開發(fā)理念，地質(zhì)條件是不能被完全改變的，為此，必須在遵循自然環(huán)境的規(guī)律和特點的基礎上進行地下空間的開發(fā)，盡可能地減少因為地質(zhì)條件不佳而產(chǎn)生的施工安全問題[2]。

3 影響地下空間巖土工程開發(fā)的工程地質(zhì)條件

3.1 地形地貌影響

地形地貌是影響地下空間巖土工程開發(fā)的重要地質(zhì)條件，例如在地鐵、管線等建筑線路選擇時，需要充分考慮地形地貌是否可以被開發(fā)。地形地貌會對構(gòu)筑物的類型、規(guī)模以及施工條件等產(chǎn)生極大影響，只有充分利用原有的地形地貌條件，才能夠確保建筑群體科學合理，節(jié)省人力、物力以及財力。

目前，在對地形地貌因素進行分析時，要根據(jù)地形的起伏變化和地貌單元的具體變化情況對不同區(qū)域的地形地貌特征進行準確把握。通常丘陵和山地地形起伏相對較大，在地下空間開發(fā)過程中的難度也比較大，主要是因為挖填土石方量較大，會影響地下空間的規(guī)劃和建設效率。而在平原地區(qū)，地形相對平坦，地貌比較單一，使得地下空間開發(fā)過程的難度相對較小。但是要注意平原地區(qū)的圍巖性質(zhì)比較差，在進行大跨度地下建筑開發(fā)時的難度相對較高。特別是平原地區(qū)的地下空間對外視線會受到限制，在進出地下空間時需要利用臺階或者坡道設計，通風排水也存在問題。如果地面的海拔高度相對較低，一旦出現(xiàn)城市內(nèi)澇，地下空間入口和開放部位很容易被倒灌。因此，需要對地形地貌條件進行合理分析，保證城市地下空間的開發(fā)建設效益。

3.2 巖土體條件

巖體和土體工程地質(zhì)特性差異性較大，也會對工程建設的規(guī)模和類型起到重要影響。巖土體是地下層空間開發(fā)過程中必須重視的地質(zhì)條件，巖土體對城市地下空間巖土開發(fā)產(chǎn)生的影響主要表現(xiàn)是結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)斷面等會影響地下洞室的開挖工作以及圍巖的穩(wěn)定性。而且?guī)r土體工程的地質(zhì)性能會直接影響建筑物的穩(wěn)定性以及經(jīng)濟效益。如果巖石性能比較優(yōu)良，強度相對較大，可以提高地下空間開發(fā)過程中的經(jīng)濟性，保證構(gòu)筑物的安全性。但在一些不良的巖土體區(qū)域內(nèi)進行地下空間開發(fā)工作時不能進行大型的重要建筑物的開發(fā)，否則很容易產(chǎn)生工程事故和地質(zhì)災害。例如在破碎巖、泥巖、頁巖等巖土體中。巖土體的強度、壓縮模量和穩(wěn)定性也會影響巖土工程的安全性。巖土體的穩(wěn)定性受其結(jié)構(gòu)面的影響相對較大，如果洞室圍巖的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性相對較差，存在塌方、掉塊等問題，會直接影響巖體結(jié)構(gòu)面的強度和承載力。為此，在開展城市地下空間開發(fā)建設的過程中，需要全面掌握巖土體條件的實際情況，需要判斷巖土體的具體強度和穩(wěn)定性，避開軟弱巖體以及破碎巖體。如果必須要穿越破碎或者軟弱巖體，則要根據(jù)巖土體的特征，做好有效的質(zhì)量防范工作。

3.3 地下水條件

水文地質(zhì)條件是決定工程地質(zhì)條件優(yōu)劣的主要因素，水能夠軟化巖石，如果土層內(nèi)的含水量比較多，會直接影響其強度和承載力，供水壓力可能會產(chǎn)生滑坡，導致壩基滲透變形等各種問題。地下空間開發(fā)分為淺層和次淺層，淺層開發(fā)深度為0m～15m，次淺層開發(fā)深度為15m～30m。目前，水文地質(zhì)條件主要包括地表水和地下水產(chǎn)生的影響。第一，地表水是江河湖海等在地表匯集的水體，與地下水有密切聯(lián)系。地表水的水體會導致周邊地下空間開發(fā)工程的施工難度和施工安全性受到影響。第二，地下水可能會導致地下洞室圍巖結(jié)構(gòu)被破壞出現(xiàn)塌方以及掉塊等各種問題。在巖溶發(fā)育地區(qū)或者富水斷層破碎帶，在地下空間開挖過程中，很容易出現(xiàn)涌水等危害。并且地下水在遭受污染后會腐蝕混凝土，導致地下空間的支撐結(jié)構(gòu)強度降低。具有一定腐蝕性的地下水會導致巖石軟化，在巖體結(jié)構(gòu)面浸潤會導致泥質(zhì)物帶入到結(jié)構(gòu)面中，影響結(jié)構(gòu)面的支撐強度。此外，地下水具有較強的滲透性，不同水層之間的厚度不均勻，巖土層泥質(zhì)巖和粉砂巖等隔水層在正常情況下并沒有明顯的水力聯(lián)系，但是如果斷層相對較大，不同含水層之間會產(chǎn)生水力聯(lián)系。而在水流滲透力的作用下，會導致巖土體內(nèi)的孔隙不斷增加，形成貫通的滲透管道，導致巖土體坍塌。

4 結(jié)語

在地下空間巖土工程開發(fā)過程中，巖土工程開發(fā)本身是復雜的、長期的系統(tǒng)工程，是城市化進程不斷加快的過程中必須采取的重要工程建設方式。而地質(zhì)環(huán)境條件的調(diào)查評價則是地下空間資源開發(fā)安全有效利用的先決條件，在此方面，國內(nèi)外都有很多深刻的經(jīng)驗教訓。

從已有地下空間資源開發(fā)利用的實際經(jīng)歷來看，正確了解和評價地下空間開發(fā)區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件，因地制宜規(guī)避或改造不利于地下空間開發(fā)的地質(zhì)環(huán)境條件，是安全有效開發(fā)地下空間資源的重中之重。為此，必須要加強開發(fā)之前的地質(zhì)勘測作業(yè)，準確掌握地下空間開發(fā)區(qū)域的地質(zhì)條件，利用科學合理的措施改善工程地質(zhì)條件，盡可能地提高地質(zhì)條件的穩(wěn)定性以及適宜性，以在最大程度上確保巖土工程開發(fā)的安全性以及開發(fā)質(zhì)量，提高城市地下巖土工程開發(fā)的社會效益以及經(jīng)濟效益。