城市地球物理学综述

1、引言

“深地”探测是国土资源部“三深一土”科技创新规划的核心内容,目前已经上升到国家战略的高度。其中,城市地下空间探测也是“深地”探测的重要组成部分之一。城市规划需要了解区域地壳稳定性,进而判断哪些区域适合部署何种工程。然而,由于这些勘探成果的比例尺都偏小,已经无法满足目前快速城市化发展过程中的各种需要。而且在城市环境中,由于不能使用破坏性较强的勘探手段(特别是钻探),因而地球物理方法就成为几乎唯一的勘探方式。地球物理作为一种无损勘探技术,在城市地质调查中应能发挥越来越重要的作用。

2、概念和特点

城市地球物理(Urban Geophysics)这个新兴研究领域是全球人口增长、城市扩张的产物,因为后者需要更多的基础设施(Brodic et al., 2016)。而在许多国家的城市工程建筑标准里面,尤其在项目规划的初期,都需要了解地下浅部岩层的特性,例如剪切波速度(尤其是上部30米)、从地面到基岩顶部的深度和/或地下水位等基本信息。

城市地球物理勘查的对象很特殊,既要研究岩性、地层等地质体的地球物理响应,又要调查人造材料(如钢筋、水泥等)的地球物理性质。而且,最重要的是,这些城市地球物理场的特性有可能具有自身独特的时空分布规律,即不同城区、或者一天之中的不同时候都存在着差异。城市化前后的地球物理场显然具有更大的差别。

3、研究回顾

通过介绍起步阶段、实际应用发展阶段、理论探讨阶段和技术发展和完善阶段,回顾了城市地球物理方法。

4、新技术和新方法

详细介绍了被动源与主动源面波法、陆上地震拖缆、大地电磁与被动源地震噪音技术、多种地球物理综合分析法和地震与非地震联合反演等方法。

图1 瑞典Uppsala大学开发的陆上地震拖缆系统

5、发展方向和建议

研发适应城市地球物理勘查的新装备,以提高测量精度与可靠性,是发展城市地球物理的关键。制作城市地下三维地图是城市地球物理的长期目标和任务。当前是推动我国城市地球物理学发展的最好历史时。机。

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