第8章 公路勘測中的主要工程地質(zhì)問題(gai)

1、第八章第八章 公路勘測中的公路勘測中的主要工程地質(zhì)問題主要工程地質(zhì)問題張張 茂茂 花花東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院巖土教研室?guī)r土教研室第一節(jié)第一節(jié) 路線勘測中的主要工程地質(zhì)問題路線勘測中的主要工程地質(zhì)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(qū)一、山嶺區(qū)(一一) 沿河線沿河線1、河岸選擇：、河岸選擇： 應(yīng)結(jié)合河谷的地貌、地質(zhì)條件進(jìn)行分析比較；為了避讓不利地形和不良地質(zhì)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(jié)省工程量、施工方便與路基穩(wěn)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崖峭壁

2、。在積雪和嚴(yán)寒地區(qū)，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(yīng)注意選擇在基巖山坡較穩(wěn)定、不良地質(zhì)現(xiàn)象較少的一岸。在單斜谷中，路線應(yīng)結(jié)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(fā)育，對路基穩(wěn)定很不利。如不能避免沿?cái)嗔压炔季€時(shí)，應(yīng)仔細(xì)比較兩岸出露巖層的巖性、產(chǎn)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(zhì)現(xiàn)象，應(yīng)通過詳細(xì)分析，選擇比較有利的一岸；若規(guī)模大、危害重、且不易防治時(shí)，則應(yīng)考慮避讓?？绾拥綄Π侗茏寱r(shí)，應(yīng)考慮上述不良地質(zhì)現(xiàn)象可能沖擊對岸的范圍。在強(qiáng)震區(qū)的沿河線，更應(yīng)

3、注意避讓懸崖峭壁以及大型不良地質(zhì)地段；避免沿?cái)嗔哑扑閹Р季€，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(shè)計(jì)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??； 低線路基一側(cè)臨水，邊坡常受洪水威脅，但路線標(biāo)準(zhǔn)較低，回旋余地大。在有河流階地可利用時(shí)，通常認(rèn)為利用一級階地定線是最適當(dāng)?shù)?，因?yàn)檫@種階地可保證路線高出洪水位。在無河流階地可利用時(shí)，為保證沿河低線高出洪水位、免遭水淹，勘測時(shí)應(yīng)仔細(xì)調(diào)查沿線洪水位，作為控制設(shè)計(jì)依據(jù)。在強(qiáng)震區(qū)，當(dāng)河流有可能被崩塌、滑坡、泥石流等暫時(shí)阻塞時(shí)，還應(yīng)估計(jì)到這種阻塞所造成的淹沒以及潰決時(shí)的影響范圍，合理確

4、定線位和標(biāo)高。2、路線高度、路線高度應(yīng)根據(jù)河岸的地質(zhì)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(diǎn)，在符合路線基本走向的前提下，要全面考慮埡口的標(biāo)高、地形、地質(zhì)條件和展線條件來選擇。 通常應(yīng)選擇標(biāo)高較低的埡口，特別是在積雪、結(jié)冰地區(qū)，更應(yīng)注意選擇埡口，以減少冰、雪的病害。對寬而肥的埡口，只宜采用低填淺挖方案，過嶺標(biāo)高基本就是埡口標(biāo)高。對薄而瘦的埡口，常常采用深挖方式，以降低過嶺標(biāo)高，縮短展線長度，這時(shí)就要特別注意埡口的地質(zhì)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大縮短

5、路線長度，改善路線標(biāo)準(zhǔn)時(shí)；在高寒山區(qū)采用隧道可以避免或大大減輕冰、雪病害時(shí)。 (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(biāo)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(shí)，必須注意兩側(cè)山坡展線條件的好壞。 評價(jià)山坡的展線條件，主要看山坡的坡度、斷面形式、地質(zhì)構(gòu)造，山坡的切割情況，有無不良地質(zhì)現(xiàn)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(zhì)構(gòu)造對路基

6、穩(wěn)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(zhì)構(gòu)造的影響地表水的情況是首先應(yīng)該考慮的。為了避免水淹、水浸，應(yīng)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(yīng)該仔細(xì)考慮。為保證路基穩(wěn)定，應(yīng)盡可能選擇地勢較高、地下水位較深處布線，并應(yīng)注意地下水變化的幅度和規(guī)律。在北方冰凍地區(qū)，為防止凍脹與翻漿，更應(yīng)注意選擇地表水排除條件好、地下水位較深、土質(zhì)條件較好的地帶通過。在有風(fēng)沙流、風(fēng)吹雪的地區(qū)，要注意路線走向與風(fēng)向路線走向與風(fēng)向的關(guān)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。在大河河口、河網(wǎng)湖區(qū)、沿海平原、凹陷平原等地

7、區(qū)，常常會遇到淤泥、泥炭等軟弱地基問題，勘測時(shí)應(yīng)予以注意。在廣闊的大平原內(nèi)，砂、石等筑路材料往往很缺乏，應(yīng)借助地形圖、地質(zhì)圖認(rèn)真尋找。二、平原區(qū)二、平原區(qū)1、一般地區(qū)、一般地區(qū)建設(shè)場地的土質(zhì)、地下水、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造對平原區(qū)的震害輕重有很大影響。路線應(yīng)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(nèi)無軟弱層(粉細(xì)砂和軟粘土)的地帶通過。應(yīng)注意路基排水、路基壓實(shí)等工作，以避免產(chǎn)生嚴(yán)重的冒水噴砂，并減輕路基開裂、下沉等震害。不應(yīng)沿河岸、水渠布線，不得已時(shí)，應(yīng)遠(yuǎn)離河岸、水渠，以防強(qiáng)震時(shí)河岸滑移危害路基，并避免嚴(yán)重的冒水噴砂現(xiàn)象。對于重要公路，應(yīng)盡量避免沿?cái)鄬訋蓚?cè)危險(xiǎn)

8、地帶布線。2、強(qiáng)震地區(qū)、強(qiáng)震地區(qū)二、平原區(qū)二、平原區(qū) 大、中橋橋位通常是布設(shè)路線的控制點(diǎn)，橋位變動會使一定范圍內(nèi)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(zhì)影響橋位選擇的因素有路線方向、水文條件與地質(zhì)條件條件，其中地質(zhì)條件是評價(jià)橋位好壞的重要指標(biāo)之一。 橋渡工程地質(zhì)勘測的任務(wù)，主要包括以下幾個(gè)方面： 橋位 橋基 引道 調(diào)治構(gòu)造物（導(dǎo)流堤、截水壩等） 材料第二節(jié)第二節(jié) 橋渡勘測中的主要工程地質(zhì)問題橋渡勘測中的主要工程地質(zhì)問題 一、橋位勘測中的主要工程地質(zhì)問題一、橋位勘測中的主要工程地質(zhì)問題 橋位工程地質(zhì)勘測的任務(wù)是為橋位選擇提供地質(zhì)依據(jù)。 采用的方法是調(diào)查與測繪，必要時(shí)可輔以

9、少量勘探工作。 對于大橋應(yīng)提供橋位工程地質(zhì)說明書，在復(fù)雜情況下還應(yīng)有橋位工程地質(zhì)圖與粗略的橋位中線處的河床地質(zhì)斷面圖。 橋位工程地質(zhì)勘測應(yīng)注意的問題主要有：1、橋位應(yīng)盡可能選在河道順直，水流集中、河床穩(wěn)定的地段，以保證橋梁在使用期間不受河流強(qiáng)烈沖刷破壞或由于河流改道而失去作用。2、橋位應(yīng)選在岸坡穩(wěn)定、地基條件良好、無嚴(yán)重不良地質(zhì)現(xiàn)象的地段，以保證橋梁和引道的穩(wěn)定并降低工程造價(jià)。3、橋位應(yīng)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(jié)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(zhì)問題二、橋基勘測中的主要工程地質(zhì)問題 橋基工程地質(zhì)勘測的任務(wù)是為橋梁墩臺設(shè)計(jì)

10、提供地質(zhì)資料。 在調(diào)查與測繪的基礎(chǔ)上進(jìn)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(jié)果應(yīng)提出：橋位處的河床地質(zhì)斷面圖，鉆孔柱狀圖與鉆探記錄，水、土的化驗(yàn)與試驗(yàn)成果資料。 在橋梁基礎(chǔ)工程地質(zhì)勘測中應(yīng)注意的問題有：在橋梁基礎(chǔ)工程地質(zhì)勘測中應(yīng)注意的問題有：鉆孔一般設(shè)在橋梁中心線上1、鉆孔布設(shè)：、鉆孔布設(shè)：2、鉆孔深度：、鉆孔深度：3、操作規(guī)程：、操作規(guī)程：4、地質(zhì)斷面圖：、地質(zhì)斷面圖：鉆孔數(shù)量取決于設(shè)計(jì)階段、橋位地質(zhì)條件、擬采用的基礎(chǔ)類型鉆孔一般應(yīng)進(jìn)入風(fēng)化層下基巖13m 鉆孔深度取決于河床地質(zhì)條件、基礎(chǔ)類型和深度。 鉆孔柱狀斷面圖橋位地質(zhì)斷面圖鉆進(jìn)過程中要認(rèn)真對待取樣、鑒別、

11、記錄等環(huán)節(jié) 鉆孔柱狀斷面圖橋位地質(zhì)斷面圖 隧道工程地質(zhì)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(cè)810m。 鉆孔深度一般應(yīng)達(dá)路線標(biāo)高以下23m。 隧道勘測中的主要工程地質(zhì)問題：隧道勘測中的主要工程地質(zhì)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(wěn)定性第三節(jié)第三節(jié) 隧道勘測中的主要工程地質(zhì)問題隧道勘測中的主要工程地質(zhì)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(zhì)現(xiàn)象，長短不一 隧道應(yīng)盡量避免接近大斷層或斷層破碎帶，如必須穿越時(shí)，應(yīng)盡量垂直其走向或以較大角度斜交。在新構(gòu)造運(yùn)動活躍

12、地區(qū)，應(yīng)避免通過主斷層或斷層交叉處。在傾斜巖層中，隧道應(yīng)盡量垂直巖層走向通過。在褶曲巖層中，隧道位置應(yīng)選在褶曲翼部。隧道應(yīng)盡量避開含水地層，有害氣體、含鹽地層與巖溶發(fā)育地段。隧道一般不應(yīng)在沖溝、山洼等負(fù)地形地段通過，因?yàn)檫@些地段的巖體較軟弱、易破碎，并易于集水。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(cè)壓力小，對洞壁有利。 若巖層薄、層間聯(lián)結(jié)差，洞頂常發(fā)生坍塌，故隧道位置應(yīng)選擇在巖石堅(jiān)固、層厚較大、層間膠結(jié)好、裂隙不發(fā)育的巖層內(nèi)

13、。 傾斜巖層傾斜巖層 當(dāng)隧道軸線與巖層走向平行時(shí)，若隧道圍巖較薄、較破碎、層間聯(lián)結(jié)差，則隧道兩側(cè)邊墻所受側(cè)壓力不同，易導(dǎo)致邊墻變形破壞，故隧道位置應(yīng)選在巖石堅(jiān)固、層厚較大、層間聯(lián)結(jié)好的同一巖層內(nèi)。當(dāng)隧道軸線與巖層走向垂直時(shí)，巖層在洞內(nèi)形成自然拱，穩(wěn)定性好，是隧道布置的最優(yōu)方式。但若巖層傾角小、而裂隙又發(fā)育時(shí)，則在洞頂被開挖面切割而成的楔形巖塊易發(fā)生坍落。2、巖層產(chǎn)狀與隧道位置的選擇、巖層產(chǎn)狀與隧道位置的選擇1) 褶曲構(gòu)造褶曲構(gòu)造當(dāng)隧道軸線與褶曲軸平行時(shí)當(dāng)隧道軸線與褶曲軸平行時(shí)，沿背斜或向斜的軸部設(shè)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(nèi)常有大量地下水危害隧

14、道，因此，隧道應(yīng)選擇在褶曲兩翼的中部。當(dāng)隧道軸線與褶曲軸垂直時(shí)當(dāng)隧道軸線與褶曲軸垂直時(shí) 背斜地層呈拱狀，巖層被切割成上大下小的楔體，故隧道內(nèi)坍落的危險(xiǎn)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(yīng)盡量避免橫穿向斜褶曲。3、地質(zhì)構(gòu)造與隧道位置的選擇、地質(zhì)構(gòu)造與隧道位置的選擇3、地質(zhì)構(gòu)造與隧道位置的選擇、地質(zhì)構(gòu)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(gòu)造斷層構(gòu)造 當(dāng)隧道通過斷層時(shí)，由于巖層破碎、地層壓力大，對穩(wěn)定極為不利；而且由于斷層

15、常常是地下水的通道，對隧道的危害極大，因此應(yīng)當(dāng)盡量避免。當(dāng)隧道通過幾組斷層時(shí)，還應(yīng)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(yīng)保證隧道安全施工和正常運(yùn)營，根據(jù)地形、地質(zhì)條件，著重考慮邊坡的穩(wěn)定性，并結(jié)合洞外工程及施工難易情況，進(jìn)行分析確定。在穩(wěn)定的陡峻地段，一般不宜破壞原有坡面，可貼坡角進(jìn)洞。在有落石時(shí)，則應(yīng)延長洞口，預(yù)留落石的距離。隧道洞口應(yīng)盡量避開褶曲軸部被構(gòu)造裂隙切割嚴(yán)重的地帶，以及較大的斷層破碎帶，因?yàn)檫@些地段容易造成崩塌、落石與滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象。隧道洞口應(yīng)盡量選擇巖石直接露出或坡積層較薄，巖體完整、強(qiáng)度

16、較高的地段。為避免山洪危害，洞口一般不宜設(shè)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(shí)，地下水涌進(jìn)隧道，將會大大增加排水掘進(jìn)和襯砌工作的困難。 地下水的活動會改變巖石的物理力學(xué)性質(zhì)、降低巖石強(qiáng)度，并能加速巖石風(fēng)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(shí)，地溫是一個(gè)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(nèi)的溫度進(jìn)行預(yù)測，并采取降溫措施。3、有害氣體、有害氣體 在開挖隧道時(shí)，常會遇到各種對人體有害、易燃、易爆的氣體。在工程地質(zhì)勘探時(shí)，應(yīng)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(yīng)的防護(hù)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(wěn)定性三、隧道圍巖的穩(wěn)定性 隧道圍巖圍巖是指隧道周圍一定范圍內(nèi)，對隧道穩(wěn)定性能產(chǎn)生影響的巖體。 隧道穿越山嶺時(shí)，破壞了原有的應(yīng)力平衡，而在隧道圍巖中產(chǎn)生新的應(yīng)力和變形，這種應(yīng)力以及松動巖層作用在襯