公路工程地質問題解析課件

1、第八章公路工程地質問題 介紹內容路基工程地質問題橋梁工程地質問題隧道工程地質問題第一節(jié) 路基工程地質問題路基不均勻變形軟土路基沉陷黃土地基沉陷多年凍土路基變形膨脹土路基變形鹽漬土路基變形巖溶和采空區(qū)路基沉陷邊坡工程地質問題坡面變形整體失穩(wěn)破壞路基不均勻變形 路基不均勻變形以路基沉陷變形較為常見，但也包括鼓脹變形。除路基施工碾壓不夠外，特殊的工程地質條件常是主要原因。軟土、濕陷性黃土、多年凍土、巖溶空洞和地下礦山采空區(qū)等分布區(qū)域的路基常出現路基沉陷變形，而在鹽漬土和膨脹土分布地區(qū)的路基則出現不均勻鼓脹變形。 軟土路基沉陷 在軟土上修筑公路時，經常遇到軟土地基壓縮變形和地基剪切破壞帶來路堤過大沉陷

2、和破壞兩大工程問題。因此，軟土地基沉降計算（固結理論）和穩(wěn)定性分析（強度理論）是軟土理論的兩大課題，也是工程設計和施工必須考慮的兩個主要問題。蕭甬鐵路由于軟基的塌方（來源：新華網） 黃土地基沉陷 黃土路基各種病害的發(fā)生與水的關系密切。路堤沉陷除施工壓實不足外，常是地基濕陷、地下洞穴塌陷、路線通過沖溝時溝底地基濕軟、沖溝逆源侵蝕路基等原因造成的；雨水造成坡面沖刷、滑塌，河流沖刷坡腳或地下水軟化坡腳引起滑坡；地下水位較高造成路基軟化和凍脹、翻漿。 黃土地區(qū)進行公路建設和公路病害治理必須重視排水問題，包括地表排水和地下排水。多年凍土路基變形 由于修筑公路、鐵路，特別是公路鋪筑瀝青面層，破壞了多年凍土

3、的水熱平衡狀態(tài)，吸熱大于散熱，多年凍土逐漸融化。上限附近不同厚度和不同含冰量的冰層融化，引起路基基底發(fā)生不均勻沉陷，或由于水分向路基上部集聚而引起凍脹、翻漿。 針對多年凍土特性和道路病害，多年凍土地區(qū)路基設計采用：保護、一般保護和不保護三種原則。 凍土路基變形膨脹土路基變形 在膨脹土地區(qū)病害的產生必須具備兩個基本條件：一是土具有脹縮特性，脹縮性愈大可能產生的病害愈嚴重；二是水的滲入，沒有含水量的變化，則不會產生土的體積變化和結構破壞，即不會產生路基的變形和破壞。 控制填土的性質或改善土的脹縮性，減小路基、路面水的滲入，是防治膨脹土道路病害的重要手段。 鹽漬土路基變形 影響路基鹽脹的主要因素有土

4、質、含鹽類型、含鹽量、土的含水量、土體密度、溫度及其變化過程等。 鹽漬土地區(qū)的路基隨著溫度的變化出現脹縮現象，低溫季節(jié)土體膨脹，路面出現鼓包、開裂；高溫季節(jié)，由于硫酸鹽脫水，路基出現松軟和泥濘。 巖溶和采空區(qū)路基沉陷 巖溶地區(qū)路基的主要工程地質問題有：由于地下洞穴頂板的坍塌，引起位于其上的路基及其附屬構造無發(fā)生坍塌、下沉或開列；由于地下巖溶水的活動，或因地面水的消水洞穴阻塞，導致路基基底冒水、水淹路基、水沖路基以及隧道涌水等病害。 邊坡工程地質問題 邊坡受巖性、構造等地質條件和風化、水的滲入和沖刷等自然地質作用以及人工開挖等工程活動的影響，常出現坡面變形和整體失穩(wěn)破壞二類工程病害。 整體失穩(wěn):

5、是指邊坡的整體塌滑和滑坡。巖質邊坡的破壞失穩(wěn)與巖體中發(fā)育的各種結構面有很大關系。坡面變形:坡面變形是指路塹（或路堤）邊坡坡面的局部破壞，包括風化剝落、落石、沖刷和表層滑塌等類型。橋梁工程地質問題橋位選擇的工程地質問題橋基勘測中的工程地質問題橋基穩(wěn)定性及承載力的確定橋位選擇的工程地質問題 橋梁位置的選擇應該綜合考慮線路方向、選線設計技術要求、城鄉(xiāng)建設、交通水利設施的要求和地形、地質條件等多方面因素。一般，中、小橋位置由線路條件決定，特大橋或大橋則往往先選好橋位，然后再統(tǒng)一考慮線路條件。大橋和特大橋位的選定，除綜合考慮政治、經濟等因素外，還必須十分重視橋位地段的地質、地貌特征和河流水文特征。 山區(qū)

6、河流橋位條件1. 橋渡線盡可能選在河道順直、水流通暢地段，避免在河彎、砂洲，河心孤石突起及河道急劇展寬等河段通過。2. 橋渡線宜選在河槽較窄的峽谷段通過，并應同時考慮施工方法與施工場地的布置問題。當由于峽谷段水深流急，一跨不成，必須在河中建墩時，為避免基礎施工困難，也可在開闊段通過。3. 橋渡線應避免在兩河交匯或支流匯入主流的河口段通過，避免兩河洪水漲落時間不同，沖淤變化復雜，影響建筑物的安全。4橋頭及其引線應避開滑坡、崩塌、泥石流等地質災害發(fā)生場所。平原區(qū)河流橋位條件在平原區(qū)河流穩(wěn)定河段，橋位應選在河道順直、河床深槽地段，橋梁中線宜與河流兩岸垂直。在平原區(qū)河流次穩(wěn)定河段，則要注意河床的天然演

7、變。一般橋位可選在河灣頂部中間部位跨越，不宜設在兩河灣間直線過渡段，以免河灣下移，引起橋下斜流沖刷，危及墩、臺安全。對于平原區(qū)游蕩性河段，橋位宜選在有堅固抗沖的岸壁或人工建筑物河堤等處。必要時采取導流措施保護橋渡安全。橋基勘測中的工程地質問題 在調查與測繪的基礎上進行勘探工作。對于大、中橋，目前均采用以鉆探為主，輔以物探和原位測試的方法。 勘探資料應滿足查明地質構造、不良地質現象、地基土的物理力學性質及地下水的狀態(tài)等要求。 橋基穩(wěn)定性及承載力橋基穩(wěn)定性:橋梁基礎及其施工過程中基坑的穩(wěn)定性受到地質條件與河流沖刷的影響，會產生基礎垮塌、滑移和基坑坍滑等破壞或變形，威脅工程和人員的安全。橋基承載力:

8、地基允許承載力是指地基所能承受的由基礎傳遞的壓力，在這種壓力作用下，地基不發(fā)生破壞，建筑物也不會因為地基產生過大的沉降而變形、失穩(wěn)。地基承載力對確定橋梁的基礎類型、基礎埋深、結構形式和工程造價影響極大，是橋梁設計中必須提供的重要數據。隧道工程地質問題 隧道是公路工程中與地質條件關系最密切的工程建筑物。隧道位于地下，四周被各種地層包圍，處于各種不同的地質構造部位，可能遇到各種地質問題。 主要討論隧道位置的選擇與地質條件的關系，隧道涌水、地下溫度、瓦斯與巖爆等問題。隧道位置的選擇與地質條件 在各類地質條件中，地質構造與巖層產狀、巖石類型及風化程度、地下水條件、地質災害等都會對隧道位置的選擇產生影響

9、。 地質構造與巖層產狀對隧道穩(wěn)定的影響巖層產狀與隧道穩(wěn)定性的關系 穿越水平巖層的隧道，應選擇在堅硬、完整的巖層中。在軟硬相間的情況下，隧道拱部應盡量設置在硬巖中。在傾斜巖層中，沿巖層走向布置隧道一般是不利的。主要的工程地質問題是不均勻的地層壓力即偏壓。 隧道軸向與巖層走向垂直或大角度斜交，是隧道在單斜巖層中的最好布置。在這種情況下巖層受力條件較為有利，開挖后易于成拱，同時圍巖壓力分布也較均勻，且?guī)r層傾角愈大，隧道穩(wěn)定性愈好。地質構造與隧道穩(wěn)定性的關系 一般情況下，應當避免將隧道沿褶曲的軸部設置，該處巖層彎曲、裂隙發(fā)育，巖石較為破碎.在選擇隧道位置時應盡量避開大規(guī)模斷層，若不易避開時，則應采用隧

10、道軸線與斷層線垂直或大角度通過。 不良地質現象發(fā)育地區(qū)隧道位置的選擇滑坡地區(qū)隧道位置的選擇 當隧道需要在滑坡地區(qū)通過時，必須查清滑坡地區(qū)的巖性、地質構造、水文地質條件，確定滑坡范圍、滑動面的位置、滑動方向及滑坡發(fā)生、發(fā)展的原因，才能判斷滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)，以及將來可能發(fā)展的趨勢。一般情況下應避開滑坡體，必須在滑坡地區(qū)通過時，應將隧道設在滑動面以外一定部位處。如果滑動面有可能繼續(xù)向深部發(fā)展，則隧道位置應選在可能形成新滑面以下一定深度。崩塌巖堆地區(qū)隧道位置的選擇 在崩塌、落石地區(qū)確定隧道位置時，必須查清巖體中裂隙的產狀，延伸長度，膠結情況及對鐵路可能構成的危害。一般小型崩塌、落石地區(qū)，可以清除危巖或嵌

11、補裂隙處理。 不良地質現象發(fā)育地區(qū)隧道位置的選擇泥石流地區(qū)隧道位置的選擇 隧道通過泥石流地區(qū)，以在流通區(qū)泥石流溝口的基巖中通過為首選方案 ；當線路布設標高較低，隧道需要在泥石流的沉積區(qū)通過時，一定要注意洞口位置的選擇，避開洪積物可能擴大的范圍，尤其是發(fā)展中的泥石流，洪積扇不斷擴大，更應注意，以免堵塞洞口；當老洪積扇處于下切階段，應考慮泥石流溝的改道和最大下切深度，使隧道洞頂距最低下切面有一定距離，確保安全。溶地區(qū)隧道位置的選擇根據巖溶發(fā)育規(guī)律，在可溶巖層與非可溶巖層接觸地帶或構造破碎帶，常常是巖溶發(fā)育地帶，選擇隧道位置時，應盡量避開這些地帶，將隧道位置選在非可溶巖中。正斷層較逆斷層和平推斷層更有利于巖溶發(fā)展，因此在斷裂發(fā)育地區(qū)，隧道應避開正斷層，如避不開，應正