Evaluation on geological suitability of development and utilization of underground space resources in Xiong’an New Area
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摘要:
雄安新区开发作为千年大计、国家大事，地下空间资源的开发利用可促进新区高质量建设与可持续发展。通过层次分析法，建立了雄安新区地下空间资源开发利用地质适宜性评价指标体系，对雄安新区浅层、次深层、深层地下空间地质适宜性进行了评价。研究结果表明，雄安新区地下空间资源开发利用的地质适宜性评价指标可划分为五大类10个指标，主要影响指标为含水砂层、地面沉降、液化砂土、水土腐蚀性等；按浅层、次深层和深层将评价结果划分为适宜区、一般区和敏感区，其中适宜区和一般区总面积约占新区面积的 80%，说明雄安新区地下空间资源开发利用地质适宜性整体较好。该评价结果为雄安新区高质量建设及可持续发展提供了可靠的技术支撑。
Abstract:Xiong’an New Area development is a grand project and a national event. The development and utilization of underground space resources can promote high-quality construction and sustainable development of the New Area. This paper establishes the evaluation index system of geological environment suitability for the development and utilization of underground space resources through the analytic hierarchy process and evaluates the geological environment suitability of underground space resources at different depths. The results show that the evaluation indexes can be divided into five categories and 11 indexes for the development and utilization of underground space in Xiong’an New Area. The main influence indexes are water-bearing sand layer, land subsidence, liquefied sand and corrosion of soil and water, etc. According to shallow, sub-deep and deep underground space, the suitability evaluation results were divided into suitable areas, less suitable areas and sensitive areas. The total area of suitable areas and less suitable areas accounted for about 80% of the New Area, indicating that the overall geological suitability of underground space development and utilization is good in Xiong’an New Area. The evaluation results provide reliable technical support for the high-quality construction and sustainable development in Xiong’an New Area.
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图 3 雄安新区主要断裂分布图（据马震等，2021）
Figure 3. Distribution map of major faults in Xiong’an New Area
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图 5 地基土承载力分布图
a—0 ~ 5 m地基承载力分布图；b—5 ~ 10 m地基承载力分布图；c—10 ~ 15 m地基承载力分布图；d—15 ~ 30 m地基承载力分布图；e—30 ~ 50 m地基承载力分布图；f—50 ~ 70 m地基承载力分布图
Figure 5. Distribution maps of bearing capacity of foundation soil
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图 6 雄安新区含水砂层厚度分区图
a—第⑧工程地质层；b—第⑩工程地质层；c—第⑬工程地质层
Figure 6. Thickness zoning map of water-bearing sand layer in Xiong’an New Area
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图 10 雄安新区现状水位条件下砂土液化分布图
Figure 10. Distribution map of sand liquefaction in Xiong’an New Area under current water level
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图 11 雄安新区地裂缝分布图
a—地下水对混凝土腐蚀性评价；b—地下水对混凝土中钢筋腐蚀性评价；c—土对混凝土腐蚀性评价；d—土对混凝土中钢筋腐蚀性评价
Figure 11. Distribution map of ground fissures in Xiong’an New Area
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图 12 雄安新区浅层地下空间资源开发利用地质适宜性评价指标体系
a—0 ~ 30 m; b—30 ~ 50 m; c—50 ~ 70 m
Figure 12. Evaluation index system of geological suitability for development and utilization in shallow underground space in Xiong’an New Area
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图 13 浅层地下空间（0~30 m）资源开发利用地质适宜性分区占比
Figure 13. Pie chart of zoning proportion of geological suitability for exploitation and utilization of shallow underground space resources (0~30 m)
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图 14 雄安新区浅层地下空间（0~30 m）资源开发利用地质适宜性评价指标体系
Figure 14. Evaluation index system of geological suitability for development and utilization in shallow underground space (0~30 m) in Xiong’an New Area
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图 15 次深层地下空间（30~50 m）资源开发利用地质适宜性分区占比
Figure 15. Pie chart of zoning proportion of geological suitability for exploitation and utilization of sub-deep underground space resources (30 ~ 50 m)
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图 16 次深层地下空间（30~50 m）资源开发利用地质适宜性评价
Figure 16. Evaluation on geological suitability for exploitation and utilization for sub-deep underground space resources (30 ~ 50 m)
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图 17 浅层地下空间（50~70 m）资源开发利用地质适宜性分区占比
Figure 17. Pie chart of zoning proportion of geological suitability for exploitation and utilization of deep underground space resources (50~70 m)
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图 18 雄安新区深层地下空间（50~70 m）开发利用地质适宜性评价
Figure 18. Suitability evaluation on the development and utilization of deep underground space (50~70 m) in Xiong’an New Area
表 1 雄安新区地下空间开发利用地质适宜性评价指标分级标准
Table 1 Classification standard of suitability evaluation index for the development and utilization of underground space in Xiong’an New Area
目标层 准则层 指标层 分级标准 优良（1.0） 一般（0.5） 差（0.0） 地下空间资源开发利用
地质适宜性分层评价地形地貌 地形坡度/° ＜15 15~25 ＞25 工程地质条件 岩土体组合特征 单层、双层 三层 多层 岩土体承载力/kPa ＞160 90~160 ＜90 砂土液化 ≤6 6~18 ＞18 水文地质条件 地下水位埋深/m ＞10 5~10 ＜5 含水层厚度/m ＜3 3~9 ＞9 含水层富水性/(m3·d−1) ＜100 100~1000 ＞1000 水土腐蚀性 弱 中 强 环境地质问题 地面沉降速率/(mm·a−1) ＜30 30~50 ＞50 地裂缝 无或稀疏 较密集 密集 
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表 2 判断矩阵标度及其含义
Table 2 Identification and meaning of judging matrix
标度 表示含义 1 两个因素Ai与Aj相比，具有同等重要性 3 两个因Ai与Aj相比，Ai比Aj稍微重要 5 两个因Ai与Aj相比，Ai比Aj比较重要 7 两个因Ai与Aj相比，Ai比Aj明显重要 9 两个因Ai与Aj相比，Ai比Aj强烈重要 2,4,6,8 上述相邻判断1~3、3~5、5~7、7~9的中值 倒数 若Ai与Aj相比重要性为aij，则Aj与Ai相比为aji=1/aij
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表 3 判断矩阵随机一致性指标
Table 3 Stochastic consistency index of judgment matrix
矩阵阶数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 RI 0.00 0.00 0.58 0.89 1.12 1.25 1.36 1.41 1.45
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表 4 目标层-准则层判断矩阵A~B及一致性检验结果
Table 4 Judgment matrix of A~B and result of consistency test
目标层A 地形地貌B1 工程地质条件B2 水文地质条件B3 环境地质问题B4 权重Wi 地形地貌B1 1 1/5 1/4 1/2 0.0809 工程地质条件B2 5 1 1 3 0.4005 水文地质条件B3 4 1 1 3 0.3788 环境地质问题B4 2 1/3 1/3 1 0.1397 λmax=4.001，CI=0.00033，CR=0.00037＜0.1
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表 5 B2判断矩阵及一致性检验结果
Table 5 Judgment matrix of B2 and result of consistency test
工程地质条件B2 岩土体组合特征C2 岩土体承载力C3 砂土液化C4 权重Wi 岩土体组合特征C2 1 3 2 0.5499 岩土体承载力C3 1/3 1 1 0.2098 砂土液化C4 1/2 1 1 0.2402 λmax=3.0183，CI=0.00915，CR=0.016＜0.1
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表 6 B3判断矩阵及一致性检验结果
Table 6 Judgment matrix of B3 and result of consistency test
水文地质条件B3 地下水位埋深C5 含水层厚度C6 含水层富水性C7 水土腐蚀性C8 权重Wi 地下水位埋深C5 1 1/3 1/5 2 0.1153 含水层厚度C6 3 1 1 3 0.3816 含水层富水性C7 5 1 1 3 0.4035 水土腐蚀性C8 1/2 1/3 1/3 1 0.0995 λmax=4.1576，CI=0.0525，CR=0.0590＜0.1
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表 7 浅层地下空间评价指标权重取值
Table 7 Weight values of evaluation indexes of shallow underground space
指标层 地形地貌 工程地质条件 水文地质条件 环境地质问题 综合权重Wi WB1=0.0809 WB2=0.4005 WB3=0.3788 WB3=0.1397 地形坡度 1.0000 0.0809 岩土体组合特征 0.5499 0.2202 岩土体承载力 0.2098 0.0840 砂土液化 0.2402 0.0962 地下水位埋深 0.1153 0.0437 含水层厚度 0.3816 0.1446 含水层富水性 0.4035 0.1528 水土腐蚀性 0.0995 0.0377 地面沉降速率 0.8000 0.1118 地裂缝 0.2000 0.0279
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表 8 次深层地下空间评价指标权重取值
Table 8 Weight values of evaluation indexes of sub-deep underground space
指标层 工程地质条件 水文地质条件 环境地质问题 综合权重Wi WB2=0.4286 WB3=0.4286 WB3=0.1429 岩土体组合特征 0.6500 0.2786 岩土体承载力 0.3500 0.1500 地下水位埋深 0.1153 0.0494 含水层厚度 0.3816 0.1636 含水层富水性 0.4035 0.1729 水土腐蚀性 0.0995 0.0426 地面沉降速率 0.8000 0.1143 地裂缝 0.2000 0.0286
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表 9 深层地下空间评价指标权重取值
Table 9 Weight values of evaluation indexes of deep underground space
指标层 工程地质条件 水文地质条件 环境地质问题 综合权重Wi WB2=0.4286 WB3=0.4286 WB3=0.1429 岩土体组合特征 0.6500 0.2786 岩土体承载力 0.3500 0.1500 地下水位埋深 0.1153 0.0494 含水层厚度 0.3816 0.1636 含水层富水性 0.4035 0.1729 水土腐蚀性 0.0995 0.0426 地面沉降速率 1.000 0.1429
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表 10 雄安新区地下空间开发利用地质适宜性评价
Table 10 Suitability evaluation on the development and utilization of underground space in Xiong’an New Area
层位 适宜性分区 分布 开发利用建议 浅层地下空间
（0~30 m）敏感区 含水砂层厚度大于9 m的区域呈点状分布于容城县
大河镇以北、雄县雄州镇西南区域，地面沉降速率大
于50 mm的区域位于雄县北部的大营镇以东、北沙口
乡以南、龙化乡以西、芦庄乡以东区域。安新县西北
部、端村镇西部区域存在严重砂土液化区地下空间开发利用应避开敏感区，若无法规避，应开展专题研究确定抗坑底突涌、含水层保护、抗液化处理等措施 一般区 含水砂层厚度介于3~9 m之间的区域广泛分布全区；平
王乡东北部、大王镇西南和南部、三台镇东南部、安新
县县城、安州镇西北部存在中等砂土液化区；地面沉降
速率介于30~ 50 mm之间的区域分布在雄县北部、容城
县八于乡、安新县南部芦庄乡北部和龙化乡北部；雄县
鄚州镇东北部存在土壤强腐蚀区地下空间开发利用在一般区开展时，应通过采取抗坑底突涌、预防不均匀地面沉降、抗液化处理、地下水腐蚀防护等措施确保地下空间开发建设的安全 适宜区 除上述2类地区外的区域 次深层地下空间（30~50 m） 敏感区 含水砂层厚度大于9 m的区域呈片状分布于容城县大
河镇以北、南拒马河南岸，地面沉降速率大于50 mm的
区域位于雄县北部的大营镇以东、北沙口乡以南、安
新县芦庄乡以东、龙化乡以西地下空间开发利用应避开敏感区，若无法规避，应开展专题研究确定抗坑底突涌、含水层保护等措施 一般区 含水砂层厚度介于3~9 m之间的区域广泛分布全区；地
面沉降速率介于30~50 mm之间的区域主要位于雄县以
北、容城县北部、安新县南部龙化乡和芦庄乡；刘李庄
镇存在地下水强腐蚀区地下空间开发利用在一般区开展时，应通过采取抗坑底突涌、预防不均匀地面沉降、地下水腐蚀防护等措施确保地下空间开发建设
的安全适宜区 除上述2类地区外的区域 深层地下空间
（50~70 m）敏感区 含水砂层厚度大于9 m区域呈片状分布于容城县贾光
乡一带、南张镇以北、安新县县城，地面沉降速率大于
50 mm的区域位于雄县北部的大营镇以东、北沙口乡以
南、安新县龙化乡以西、芦庄乡以东区域地下空间开发利用应避开敏感区，若无法规避，应开展专题研究确定抗坑底突涌、含水层保护等措施 一般区 含水砂层厚度介于3~9 m之间的区域广泛分布全区；地
面沉降速率介于30~50 mm之间的区域主要分布在雄县
以北、安新县芦庄乡和龙化乡；刘李庄镇存在地下水强
腐蚀区地下空间开发利用在一般区开展时，应通过采取抗坑底突涌、预防不均匀地面沉降、地下水腐蚀防护等措施确保地下空间开发建设的
安全适宜区 除上述2类地区外的区域
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