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文檔簡介
1、第八章第八章(1) 公路勘測中公路勘測中的主要工程地質問題的主要工程地質問題張張 茂茂 花花東北林業大學土木工程學院東北林業大學土木工程學院巖土教研室巖土教研室第一節第一節 路線勘測中的主要工程地質問題路線勘測中的主要工程地質問題 沿河線路線布局的主要問題是:河岸選擇、路線高度、橋位選擇一、山嶺區一、山嶺區(一一) 沿河線沿河線1、河岸選擇:、河岸選擇: 應結合河谷的地貌、地質條件進行分析比較;為了避讓不利地形和不良地質地段,還可考慮跨河換岸。 路線方案有大方案(主體方案)與小方案(局部方案)之分。為節省工程量、施工方便與路基穩定,路線宜選在有山麓緩坡、較低階地可利用的一岸,盡可能避讓大段的懸
2、崖峭壁。在積雪和嚴寒地區,陰坡和陽坡的差異很大,路線宜盡可能選擇在陽坡一岸,以減少積雪和翻漿等病害。在順向谷中,路線應注意選擇在基巖山坡較穩定、不良地質現象較少的一岸。在單斜谷中,路線應結合巖層傾向和地貌考慮選擇較為有利的一岸。在斷裂谷中,兩岸山坡巖層破碎,裂隙發育,對路基穩定很不利。如不能避免沿斷裂谷布線時,應仔細比較兩岸出露巖層的巖性、產狀和裂隙情況,選擇相對有利的一岸。在山地河谷中,常常會遇到崩塌、滑坡、泥石流、雪崩等不良地質現象,應通過詳細分析,選擇比較有利的一岸;若規模大、危害重、且不易防治時,則應考慮避讓。跨河到對岸避讓時,應考慮上述不良地質現象可能沖擊對岸的范圍。在強震區的沿河線
3、,更應注意避讓懸崖峭壁以及大型不良地質地段;避免沿斷裂破碎帶布線,并努力爭取地貌條件對抗震有利的河岸。單斜谷山地河谷沿河線按其高出設計洪水位的多少有高線、低線之分。 高線一般位于山坡上,基本不受洪水威脅,但路線較曲折,回旋余地小; 低線路基一側臨水,邊坡常受洪水威脅,但路線標準較低,回旋余地大。在有河流階地可利用時,通常認為利用一級階地定線是最適當的,因為這種階地可保證路線高出洪水位。在無河流階地可利用時,為保證沿河低線高出洪水位、免遭水淹,勘測時應仔細調查沿線洪水位,作為控制設計依據。在強震區,當河流有可能被崩塌、滑坡、泥石流等暫時阻塞時,還應估計到這種阻塞所造成的淹沒以及潰決時的影響范圍,
4、合理確定線位和標高。2、路線高度、路線高度應根據河岸的地質地貌條件以及河流的水文情況來考慮。 埡口是越嶺線的控制點,在符合路線基本走向的前提下,要全面考慮埡口的標高、地形、地質條件和展線條件來選擇。 通常應選擇標高較低的埡口,特別是在積雪、結冰地區,更應注意選擇埡口,以減少冰、雪等病害。對寬而肥的埡口,只宜采用低填淺挖方案,過嶺標高基本就是埡口標高。對薄而瘦的埡口,常常采用深挖方式,以降低過嶺標高,縮短展線長度,這時就要特別注意埡口的地質條件。 斷層破碎帶型埡口和單斜型埡口對深挖都是不利的。 越嶺方案可分為越嶺方案可分為隧道隧道和和路塹路塹兩種,兩種,下列情況可考慮隧道方案:采用較短隧道可以大
5、大縮短路線長度,改善路線標準時;在高寒山區采用隧道可以避免或大大減輕冰、雪病害時。 (二二) 越嶺線越嶺線越嶺線布局的主要問題是:埡口的選擇、過嶺標高的選擇、展線山坡的選擇。1、埡口的選擇、埡口的選擇剝蝕堆積型埡口剝蝕型埡口 山坡線是越嶺線的主要組成部分,選擇埡口的同時,必須注意兩側山坡展線條件的好壞。 評價山坡的展線條件,主要看山坡的坡度、地質構造,山坡的切割情況,有無不良地質現象等。 坡度平緩而又少切割的山坡有利于展線。陡峻的山坡、被深坡度平緩而又少切割的山坡有利于展線。陡峻的山坡、被深溝峽谷切割的山坡,對展線是不利的。溝峽谷切割的山坡,對展線是不利的。 山坡巖層的巖性和地質構造對路基穩定
6、性有極大影響。山坡巖層的巖性和地質構造對路基穩定性有極大影響。 2、展線山坡、展線山坡a-向斜山;b-背斜山;c-單斜山山坡巖層地質構造的影響地表水的情況是首先應該考慮的。為了避免水淹、水浸,應盡可能選擇地勢較高處布線,并注意保證必要的路基高度。地下水的情況也應該仔細考慮。為保證路基穩定,應盡可能選擇地勢較高、地下水位較深處布線,并應注意地下水變化的幅度和規律。在北方冰凍地區,為防止凍脹與翻漿,更應注意選擇地表水排除條件好、地下水位較深、土質條件較好的地帶通過。在有風沙流、風吹雪的地區,要注意路線走向與風向路線走向與風向的關系,選擇適宜的路基高度和路基橫斷面,以避免或減輕公路的沙埋、雪阻病害。
7、在大河河口、河網湖區、沿海平原、凹陷平原等地區,常常會遇到淤泥、泥炭等軟弱地基問題,勘測時應予以注意。在廣闊的大平原內,砂、石等筑路材料往往很缺乏,應借助地形圖、地質圖認真尋找。二、平原區二、平原區1、一般地區、一般地區建設場地的土質、地下水、地形地貌、地質構造對平原區的震害輕重有很大影響。路線應盡量避開地勢低洼、地基軟弱的地帶,選擇地勢較高、排水較好、地下水位較深、地基內無軟弱層(粉細砂和軟粘土)的地帶通過。應注意路基排水、路基壓實等工作,以避免產生嚴重的冒水噴砂,并減輕路基開裂、下沉等震害。不應沿河岸、水渠布線,不得已時,應遠離河岸、水渠,以防強震時河岸滑移危害路基,并避免嚴重的冒水噴砂現
8、象。對于重要公路,應盡量避免沿斷層帶兩側危險地帶布線。2、強震地區、強震地區二、平原區二、平原區 大、中橋橋位通常是布設路線的控制點,橋位變動會使一定范圍內的路線也隨之變動。 影響橋位選擇的因素有路線方向、水文條件與地質影響橋位選擇的因素有路線方向、水文條件與地質條件條件,其中地質條件是評價橋位好壞的重要指標之一。 橋渡工程地質勘測的任務,主要包括以下幾個方面: 橋位 橋基 引道 調治構造物(導流堤、截水壩等) 材料第二節第二節 橋渡勘測中的主要工程地質問題橋渡勘測中的主要工程地質問題 一、橋位勘測中的主要工程地質問題一、橋位勘測中的主要工程地質問題 橋位工程地質勘測的任務是為橋位選擇提供地質
9、依據。 采用的方法是調查與測繪,必要時可輔以少量勘探工作。 對于大橋應提供橋位工程地質說明書,在復雜情況下還應有橋位工程地質圖與粗略的橋位中線處的河床地質斷面圖。 橋位工程地質勘測應注意的問題主要有:1、橋位應盡可能選在河道順直,水流集中、河床穩定的地段,以保證橋梁在使用期間不受河流強烈沖刷破壞或由于河流改道而失去作用。2、橋位應選在岸坡穩定、地基條件良好、無嚴重不良地質現象的地段,以保證橋梁和引道的穩定并降低工程造價。3、橋位應盡可能避開順河方向及平行橋梁軸線方向的大斷裂帶,尤其不可在未膠結的斷裂破碎帶或具有活動可能的斷層帶上建橋。二、橋基勘測中的主要工程地質問題二、橋基勘測中的主要工程地質
10、問題 橋基工程地質勘測的任務是為橋梁墩臺設計提供地質資料。 在調查與測繪的基礎上進行勘探工作。對于大、中橋,目前均采用鉆探為主,輔以物探方法。 勘測的結果應提出:橋位處的河床地質斷面圖,鉆孔柱狀圖與鉆探記錄,水、土的化驗與試驗成果資料。 在橋梁基礎工程地質勘測中應注意的問題有:在橋梁基礎工程地質勘測中應注意的問題有:鉆孔一般設在橋梁中心線上1、鉆孔布設:、鉆孔布設:2、鉆孔深度:、鉆孔深度:3、操作規程:、操作規程:4、地質斷面圖:、地質斷面圖:鉆孔數量取決于設計階段、橋位地質條件、擬采用的基礎類型鉆孔一般應進入風化層下基巖13m 鉆孔深度取決于河床地質條件、基礎類型和深度。 鉆孔柱狀斷面圖橋
11、位地質斷面圖鉆進過程中要認真對待取樣、鑒別、記錄等環節 鉆孔柱狀斷面圖橋位地質斷面圖 隧道工程地質勘探通常采用以鉆探為主,輔以電探或震探的方法。 鉆孔位置一般是在隧道中線兩側810m。 鉆孔深度一般應達路線標高以下23m。 隧道勘測中的主要工程地質問題:隧道勘測中的主要工程地質問題:1、隧道位置與洞口位置的選擇2、地下水、地溫及有害氣體3、隧道圍巖的穩定性第三節第三節 隧道勘測中的主要工程地質問題隧道勘測中的主要工程地質問題 公路隧道山嶺隧道河底隧道越嶺隧道:山坡隧道:穿越分水嶺或山坡埡口,較深、較長 避讓山坡上不良地質現象,長短不一 隧道應盡量避免接近大斷層或斷層破碎帶,如必須穿越時,應盡量
12、垂直其走向或以較大角度斜交。在新構造運動活躍地區,應避免通過主斷層或斷層交叉處。在傾斜巖層中,隧道應盡量垂直巖層走向通過。在褶曲巖層中,隧道位置應選在褶曲翼部。隧道應盡量避開含水地層,有害氣體、含鹽地層與巖溶發育地段。隧道一般不應在沖溝、山洼等負地形地段通過。一、隧道位置與洞口位置的選擇一、隧道位置與洞口位置的選擇(一一) 隧道位置選擇隧道位置選擇 1、 隧道位置選擇的一般原則隧道位置選擇的一般原則 水平巖層水平巖層 在緩傾或水平巖層中,垂直壓力大,對洞頂不利,而側壓力小,對洞壁有利。 若巖層薄、層間聯結差,洞頂常發生坍塌,故隧道位置應選擇在巖石堅固、層厚較大、層間膠結好、裂隙不發育的巖層內。
13、 傾斜巖層傾斜巖層 當隧道軸線與巖層走向平行時,若隧道圍巖較薄、較破碎、層間聯結差,則隧道兩側邊墻所受側壓力不同,易導致邊墻變形破壞,故隧道位置應選在巖石堅固、層厚較大、層間聯結好的同一巖層內。當隧道軸線與巖層走向垂直時,巖層在洞內形成自然拱,穩定性好,是隧道布置的最優方式。但若巖層傾角小、而裂隙又發育時,則在洞頂被開挖面切割而成的楔形巖塊易發生坍落。2、巖層產狀與隧道位置的選擇、巖層產狀與隧道位置的選擇1) 褶曲構造褶曲構造當隧道軸線與褶曲軸平行時當隧道軸線與褶曲軸平行時,沿背斜或向斜的軸部設置隧道都是不利的。由于褶曲地層的軸部巖層破碎,常形成洞頂坍落;尤其在向斜褶曲內常有大量地下水危害隧道
14、,因此,隧道應選擇在褶曲兩翼的中部。當隧道軸線與褶曲軸垂直時當隧道軸線與褶曲軸垂直時 背斜地層呈拱狀,巖層被切割成上大下小的楔體,故隧道內坍落的危險較小。向斜地層呈倒拱狀,巖層被切割成上小下大的楔體,容易形成洞頂坍落,且常有大量的承壓地下水,因此,應盡量避免橫穿向斜褶曲。3、地質構造與隧道位置的選擇、地質構造與隧道位置的選擇3、地質構造與隧道位置的選擇、地質構造與隧道位置的選擇斷層引起的圍巖壓力變化斷層引起的圍巖壓力變化 斷層與隧道位置選擇斷層與隧道位置選擇 褶曲與隧道位置選擇褶曲與隧道位置選擇 2) 斷層構造斷層構造 當隧道通過斷層時,由于巖層破碎、地層壓力大,對穩定極為不利;而且由于斷層常
15、常是地下水的通道,對隧道的危害極大,因此應當盡量避免。當隧道通過幾組斷層時,還應考慮圍巖壓力沿隧道軸線可能重新分布,斷層形成上大下小的楔體,可能將其自重傳給相鄰巖體,使它們的地層壓力增加。 洞口位置選擇應保證隧道安全施工和正常運營,根據地形、地質條件,著重考慮邊坡的穩定性,并結合洞外工程及施工難易情況,進行分析確定。在穩定的陡峻地段,一般不宜破壞原有坡面,可貼坡角進洞。在有落石時,則應延長洞口,預留落石的距離。隧道洞口應盡量避開褶曲軸部被構造裂隙切割嚴重的地帶,以及較大的斷層破碎帶,因為這些地段容易造成崩塌、落石與滑坡等不良地質現象。隧道洞口應盡量選擇巖石直接露出或坡積層較薄,巖體完整、強度較
16、高的地段。為避免山洪危害,洞口一般不宜設在溝谷中心。(二二) 洞口位置選擇洞口位置選擇 隧道涌水:隧道涌水:隧道浸水:隧道浸水:二、地下水、地溫及有害氣體二、地下水、地溫及有害氣體 隧道穿過含水層時,地下水涌進隧道,將會大大增加排水掘進和襯砌工作的困難。 地下水的活動會改變巖石的物理力學性質、降低巖石強度,并能加速巖石風化破壞。 1、地下水、地下水 2、地溫、地溫 在開挖深埋山嶺隧道時,地溫是一個重要問題。一般在40以下才能正常施工,因此,必須對深埋隧道內的溫度進行預測,并采取降溫措施。3、有害氣體、有害氣體 在開挖隧道時,常會遇到各種對人體有害、易燃、易爆的氣體。在工程地質勘探時,應注意查明隧道所通過的地層含有的各種有害氣體,并提出相應的防護措施。 常見的有害氣體有如下幾種: 甲烷(CH4) 易燃、易爆炸的氣體 二氧化碳(CO2) 無毒的窒息氣體 氮(N2) 無毒的窒息氣體 硫化氫(H2S) 易燃的有毒氣體三、隧道圍巖的穩定性三、隧道圍巖的穩定性 隧道圍巖圍巖是指隧道周圍一定范圍內,對隧道穩定性能產生影響的巖體。 隧道穿越山嶺時,破壞了原有的應力平衡,而在隧道圍巖中產生新的應力和變形,這種應力以及松動巖層作用在襯砌
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