《隧道工程地質(zhì)勘察》課件

隧道工程地質(zhì)勘察本課件旨在全面介紹隧道工程地質(zhì)勘察的各個方面，從基礎(chǔ)理論到實際應(yīng)用，力求為學(xué)員提供系統(tǒng)、深入的學(xué)習(xí)體驗。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)員將能夠掌握隧道工程地質(zhì)勘察的目的、任務(wù)、方法和技術(shù)，為隧道工程的設(shè)計、施工和安全運營提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。課程介紹：地質(zhì)勘察的重要性保障工程安全地質(zhì)勘察是確保隧道工程安全的基礎(chǔ)。通過詳細的地質(zhì)勘察，可以識別潛在的地質(zhì)風(fēng)險，如斷層、破碎帶、巖溶等，從而采取相應(yīng)的工程措施，避免或減少地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，保障隧道工程的結(jié)構(gòu)安全和運營安全。優(yōu)化設(shè)計方案地質(zhì)勘察為隧道工程的設(shè)計提供了重要的地質(zhì)參數(shù)和地質(zhì)模型。通過分析地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，可以確定隧道的最佳線路、埋深、斷面形式和支護結(jié)構(gòu)，從而優(yōu)化設(shè)計方案，降低工程造價，提高工程效益。指導(dǎo)施工方法不同的地質(zhì)條件需要采用不同的施工方法。地質(zhì)勘察可以為施工提供詳細的地質(zhì)信息，包括巖土類型、巖體強度、地下水情況等，從而選擇合適的施工方法，如掘進機法、鉆爆法等，提高施工效率，縮短工期。隧道工程特點與地質(zhì)環(huán)境1隱蔽性隧道工程大部分位于地下，地質(zhì)環(huán)境具有隱蔽性，難以直接觀察和測量，需要通過專門的地質(zhì)勘察手段進行探測和評價。2復(fù)雜性隧道工程的地質(zhì)環(huán)境通常比較復(fù)雜，包括多種巖土類型、復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造、變化的水文地質(zhì)條件等，需要綜合運用多種地質(zhì)勘察方法進行分析和研究。3特殊性隧道工程的地質(zhì)環(huán)境具有特殊性，如高地應(yīng)力、高水壓力、特殊巖土等，需要針對這些特殊性進行專門的地質(zhì)勘察和評價，制定相應(yīng)的工程措施?？辈斓哪康呐c任務(wù)查明地質(zhì)構(gòu)造查明隧道區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造，包括褶皺、斷裂、節(jié)理等，分析其對隧道穩(wěn)定性的影響。確定巖土類型確定隧道區(qū)域的巖土類型，分析其物理力學(xué)性質(zhì)，為隧道設(shè)計提供依據(jù)。評價水文地質(zhì)條件評價隧道區(qū)域的水文地質(zhì)條件，包括地下水類型、水位、水量、水質(zhì)等，為隧道排水和防水設(shè)計提供依據(jù)。識別不良地質(zhì)現(xiàn)象識別隧道區(qū)域的不良地質(zhì)現(xiàn)象，如滑坡、泥石流、巖溶、斷層破碎帶等，為隧道工程的安全運營提供保障。勘察階段劃分1初步勘察初步了解隧道區(qū)域的地質(zhì)情況，為可行性研究和初步設(shè)計提供依據(jù)。2詳細勘察詳細查明隧道區(qū)域的地質(zhì)情況，為施工圖設(shè)計提供依據(jù)。3施工勘察在施工過程中，根據(jù)實際地質(zhì)情況進行補充勘察，為施工提供指導(dǎo)。初步勘察階段收集資料收集區(qū)域地質(zhì)資料、地形地貌資料、水文氣象資料等。地面調(diào)查進行地面地質(zhì)調(diào)查、水文地質(zhì)調(diào)查、不良地質(zhì)現(xiàn)象調(diào)查等。物探試驗進行必要的物探試驗，初步了解地下地質(zhì)情況。詳細勘察階段加密鉆孔1坑探試驗2水文試驗3原位測試4詳細勘察階段是對初步勘察的補充和深化，通過加密鉆孔、坑探試驗、水文試驗和原位測試等手段，詳細查明隧道區(qū)域的地質(zhì)情況，為施工圖設(shè)計提供可靠的依據(jù)。施工勘察階段1驗證地質(zhì)模型2指導(dǎo)施工3及時調(diào)整施工勘察階段是在隧道開挖過程中進行的補充勘察，主要目的是驗證地質(zhì)模型，指導(dǎo)施工，并根據(jù)實際地質(zhì)情況及時調(diào)整施工方案，確保隧道工程的安全和順利進行?？辈旆椒ǜ攀龅孛嬲{(diào)查遙感調(diào)查物探方法鉆探方法隧道工程地質(zhì)勘察采用多種方法，包括地面調(diào)查、遙感地質(zhì)調(diào)查、物探方法和鉆探方法等。這些方法各有特點，相互補充，可以綜合應(yīng)用于隧道工程地質(zhì)勘察的各個階段。地面調(diào)查法地質(zhì)調(diào)查調(diào)查地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)等。水文調(diào)查調(diào)查地下水類型、水位、水量、水質(zhì)等。不良地質(zhì)現(xiàn)象調(diào)查調(diào)查滑坡、泥石流、巖溶等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。遙感地質(zhì)調(diào)查1快速遙感地質(zhì)調(diào)查可以快速獲取大面積的地質(zhì)信息，節(jié)省時間和人力。2宏觀遙感地質(zhì)調(diào)查可以從宏觀角度了解區(qū)域地質(zhì)情況，發(fā)現(xiàn)隱伏的地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)災(zāi)害。3經(jīng)濟遙感地質(zhì)調(diào)查成本較低，可以作為地面調(diào)查的補充和驗證。物探方法：電法勘探電阻率法通過測量地下介質(zhì)的電阻率分布，推斷地質(zhì)構(gòu)造和巖土類型。激發(fā)極化法通過測量地下介質(zhì)的激發(fā)極化效應(yīng)，尋找含水構(gòu)造和礦產(chǎn)資源。大地電磁法通過測量天然電磁場的變化，探測深部地質(zhì)構(gòu)造和地?zé)豳Y源。物探方法：地震勘探1反射波法通過分析地震波的反射波，確定地下地質(zhì)界面的位置和形態(tài)。2折射波法通過分析地震波的折射波，確定地下巖層的速度和厚度。3面波法通過分析地震波的面波，評價地基的穩(wěn)定性和土層的剪切模量。物探方法：地質(zhì)雷達分辨率高地質(zhì)雷達具有較高的分辨率，可以探測到較小的地質(zhì)構(gòu)造和缺陷。速度快地質(zhì)雷達探測速度快，可以快速獲取大面積的地下信息。無損地質(zhì)雷達是一種無損的探測方法，不會對地質(zhì)環(huán)境造成破壞。鉆探方法：回轉(zhuǎn)鉆進適用范圍廣1效率較高2取芯質(zhì)量好3回轉(zhuǎn)鉆進是一種常用的鉆探方法，適用于各種巖土類型的鉆進，具有效率較高、取芯質(zhì)量好等優(yōu)點。在隧道工程地質(zhì)勘察中，回轉(zhuǎn)鉆進常用于獲取巖土樣品，進行巖土試驗。鉆探方法：沖擊鉆進1破碎巖層2鉆孔速度快3設(shè)備簡單沖擊鉆進是一種利用沖擊力破碎巖石的鉆探方法，適用于破碎巖層和軟巖的鉆進。沖擊鉆進的鉆孔速度快，設(shè)備簡單，但取芯質(zhì)量較差，一般用于快速鉆孔和水文地質(zhì)勘察。鉆探方法：取芯鉆進1完整巖芯2詳細描述3試驗分析取芯鉆進是一種可以獲取完整巖芯的鉆探方法，適用于各種巖土類型的鉆進。取芯鉆進獲取的巖芯可以進行詳細的描述和試驗分析，為隧道工程的設(shè)計和施工提供重要的地質(zhì)依據(jù)?？犹椒椒ǎ浩巾掀巾鲜且环N水平或傾斜的坑道，可以直接觀察和測量地質(zhì)情況，獲取巖土樣品，進行原位測試。平硐的優(yōu)點是可以提供詳細的地質(zhì)信息，缺點是成本較高，施工周期較長?？犹椒椒ǎ贺Q井垂直通道豎井是一種垂直的坑道，可以用于探測深部地質(zhì)情況，進行水文地質(zhì)勘察，開采礦產(chǎn)資源。豎井的優(yōu)點是可以探測深部地質(zhì)情況，缺點是施工難度大，成本高?？犹椒椒ǎ盒本綔y深部斜井是一種傾斜的坑道，可以用于探測深部地質(zhì)情況，進行水文地質(zhì)勘察，開采礦產(chǎn)資源。斜井的優(yōu)點是可以探測深部地質(zhì)情況，且施工難度低于豎井，缺點是成本較高。運輸方便斜井常用于礦山開采，方便礦石運輸，同時也為地質(zhì)勘探提供了便利的通道，能夠更直接地觀察和研究地質(zhì)構(gòu)造。水文地質(zhì)勘察1查明地下水類型確定隧道區(qū)域的地下水類型，如松散巖類孔隙水、基巖裂隙水、巖溶水等。2確定地下水位確定隧道區(qū)域的地下水位，為隧道排水和防水設(shè)計提供依據(jù)。3確定地下水量確定隧道區(qū)域的地下水量，為隧道排水和防水設(shè)計提供依據(jù)。4確定水質(zhì)確定隧道區(qū)域的地下水水質(zhì)，分析其對隧道結(jié)構(gòu)的影響。水文地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容水文地質(zhì)圖編制水文地質(zhì)圖，反映地下水分布、水位、水量、水質(zhì)等信息。水文試驗進行抽水試驗、注水試驗、滲透試驗等，確定巖土體的滲透系數(shù)和地下水的補給條件。水化學(xué)分析進行水化學(xué)分析，確定地下水的水質(zhì)類型和腐蝕性。地下水類型劃分1松散巖類孔隙水賦存于松散巖類孔隙中的地下水。2基巖裂隙水賦存于基巖裂隙中的地下水。3巖溶水賦存于巖溶管道和洞穴中的地下水。涌水量估算方法經(jīng)驗公式法根據(jù)已有的工程經(jīng)驗，采用經(jīng)驗公式估算涌水量。水文地質(zhì)比擬法根據(jù)類似工程的水文地質(zhì)資料，比擬估算涌水量。數(shù)值模擬法建立地下水?dāng)?shù)值模型，模擬計算涌水量。巖土工程試驗：室內(nèi)試驗物理性質(zhì)試驗1力學(xué)性質(zhì)試驗2滲透性質(zhì)試驗3室內(nèi)試驗是在實驗室中對巖土樣品進行的試驗，用于確定巖土體的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和滲透性質(zhì)等。室內(nèi)試驗是巖土工程設(shè)計和施工的重要依據(jù)。巖土工程試驗：原位試驗1直接2可靠3補充原位試驗是在工程現(xiàn)場對巖土體進行的試驗，用于直接測定巖土體的強度、變形和滲透等參數(shù)。原位試驗的結(jié)果更接近于實際情況，可以作為室內(nèi)試驗的補充和驗證。巖石力學(xué)性質(zhì)試驗1單軸抗壓強度2抗拉強度3剪切強度巖石力學(xué)性質(zhì)試驗是確定巖石強度和變形特性的重要手段，包括單軸抗壓強度試驗、抗拉強度試驗和剪切強度試驗等。這些試驗結(jié)果是隧道圍巖分級和支護設(shè)計的重要依據(jù)。巖土體的物理性質(zhì)指標(biāo)巖土體的物理性質(zhì)指標(biāo)包括密度、孔隙率、含水率、滲透系數(shù)等，這些指標(biāo)反映了巖土體的基本物理特性，是巖土工程設(shè)計和施工的重要依據(jù)。巖土體的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)強度抗壓強度、抗剪強度、抗拉強度等。地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查褶皺褶皺是巖層受力彎曲形成的構(gòu)造，可以影響隧道的穩(wěn)定性。斷裂斷裂是巖層破裂錯動形成的構(gòu)造，常伴有破碎帶和地下水，是隧道工程的不良地質(zhì)現(xiàn)象。節(jié)理節(jié)理是巖層中發(fā)育的裂隙，可以降低巖體的強度和穩(wěn)定性。褶皺構(gòu)造1向斜巖層向下彎曲形成的構(gòu)造。2背斜巖層向上彎曲形成的構(gòu)造。3單斜巖層向一個方向傾斜形成的構(gòu)造。斷裂構(gòu)造正斷層上盤下降，下盤上升的斷層。逆斷層上盤上升，下盤下降的斷層。走滑斷層巖層沿斷層面水平錯動的斷層。節(jié)理裂隙1降低強度節(jié)理裂隙可以降低巖體的強度和穩(wěn)定性。2滲水通道節(jié)理裂隙可以成為地下水的滲水通道，增加隧道的涌水量。3誘發(fā)崩塌節(jié)理裂隙可以誘發(fā)巖體的崩塌和滑坡。地應(yīng)力測量初始狀態(tài)地應(yīng)力是巖土體在未開挖前的原始應(yīng)力狀態(tài)。隧道穩(wěn)定地應(yīng)力的大小和方向?qū)λ淼赖姆€(wěn)定性有重要影響。設(shè)計依據(jù)地應(yīng)力測量是隧道設(shè)計和施工的重要依據(jù)。地應(yīng)力測試方法水壓致裂法1空心包體法2應(yīng)力解除法3地應(yīng)力測試方法包括水壓致裂法、空心包體法和應(yīng)力解除法等。不同的測試方法適用于不同的地質(zhì)條件和工程要求。圍巖分級1穩(wěn)定性2等級劃分3支護措施圍巖分級是根據(jù)圍巖的穩(wěn)定性和工程特性，將圍巖劃分為不同的等級，為隧道支護設(shè)計提供依據(jù)。圍巖分級是隧道工程設(shè)計和施工的重要環(huán)節(jié)。圍巖穩(wěn)定性的影響因素1巖性2地質(zhì)構(gòu)造3地應(yīng)力圍巖的穩(wěn)定性受多種因素影響，包括巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地應(yīng)力、地下水等。這些因素相互作用，共同決定了圍巖的穩(wěn)定性和變形特性。圍巖分級標(biāo)準(zhǔn)介紹I級II級III級IV級V級常用的圍巖分級標(biāo)準(zhǔn)包括中國的隧道圍巖分級標(biāo)準(zhǔn)、國際隧道協(xié)會（ITA）的圍巖分級標(biāo)準(zhǔn)和美國鐵路工程協(xié)會（AREMA）的圍巖分級標(biāo)準(zhǔn)等。不同的標(biāo)準(zhǔn)各有特點，適用于不同的工程條件。不良地質(zhì)現(xiàn)象滑坡斜坡上的巖土體在重力作用下沿滑動面向下滑動的現(xiàn)象。滑坡誘發(fā)因素降雨、地震、人為開挖等。危害掩埋隧道、破壞交通、造成人員傷亡。防治措施排水、支擋、錨固等。泥石流1特點具有突發(fā)性、流量大、沖刷力強等特點。2誘發(fā)因素降雨、融雪、地震等。3危害掩埋隧道、破壞交通、造成人員傷亡。4防治措施攔擋、疏導(dǎo)、排導(dǎo)等。巖溶成因可溶性巖石（如石灰?guī)r、白云巖等）被地下水溶蝕形成的現(xiàn)象。特點具有地下溶洞、暗河、漏斗等特征。危害引起地基沉降、突水突泥、塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。軟巖1定義強度較低、易于風(fēng)化的巖石。2特點易于變形、穩(wěn)定性差。3危害隧道易發(fā)生變形、塌方等事故。膨脹巖定義遇水膨脹、失水收縮的巖石。特點易于引起隧道結(jié)構(gòu)的破壞。防治措施防水、減壓、改良等。高地應(yīng)力定義1特點2危害3高地應(yīng)力是指巖土體內(nèi)部存在的較高的應(yīng)力狀態(tài)。在高地應(yīng)力地區(qū)修建隧道，容易發(fā)生巖爆、大變形等問題，嚴重威脅工程安全。地震1危害2影響3預(yù)防地震對隧道工程具有嚴重的威脅，可能導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)的破壞、塌方等事故。在地震高發(fā)地區(qū)修建隧道，需要進行抗震設(shè)計，提高隧道的抗震能力。地?zé)?定義2影響3利用地?zé)崾侵傅厍騼?nèi)部的熱能。在高地溫地區(qū)修建隧道，需要考慮地?zé)釋λ淼澜Y(jié)構(gòu)的影響，采取相應(yīng)的隔熱措施。同時，地?zé)嵋部梢宰鳛橐环N清潔能源加以利用。特殊土特殊土是指具有特殊工程性質(zhì)的土，如膨脹土、鹽漬土、黃土、凍土等。在特殊土地區(qū)修建隧道，需要采取特殊的工程措施，以保證工程安全?？辈靾蟾婢帉懲暾辈靾蟾媸堑刭|(zhì)勘察工作的總結(jié)，是隧道工程設(shè)計、施工和運營的重要依據(jù)?？辈靾蟾鎽?yīng)內(nèi)容完整、數(shù)據(jù)可靠、結(jié)論明確。報告內(nèi)容結(jié)構(gòu)概述工程概況、勘察目的、勘察范圍、勘察依據(jù)等。地質(zhì)環(huán)境地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件等?？辈旆椒辈旆椒?、勘察工作量、勘察成果等。評價與建議對地質(zhì)條件的評價、對工程設(shè)計的建議、對施工的建議等。報告編寫注意事項1真實數(shù)據(jù)真實可靠，不得弄虛作假。2準(zhǔn)確描述準(zhǔn)確清晰，不得含糊不清。3客觀評價客觀公正，不得帶有個人偏見。4完整內(nèi)容完整全面，不得遺漏重要信息。案例分析：某隧道地質(zhì)勘察實例工程概況介紹隧道工程的基本情況，包括隧道長度、埋深、斷面形式等。地質(zhì)條件詳細描述隧道區(qū)域的地質(zhì)條件，包括地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件等。勘察方法介紹隧道工程采用的地質(zhì)勘察方法，包括地面調(diào)查、物探、鉆探、坑探等。勘察成果展示隧道工程的地質(zhì)勘察成果，包括地質(zhì)剖面圖、地質(zhì)平面圖、水文地質(zhì)圖等。案例分析：地質(zhì)問題及處理1地質(zhì)問題介紹隧道工程遇到的主要地質(zhì)問題，如斷層、破碎帶、巖溶等。2處理措施詳細描述針對這些地質(zhì)問題采取的處理措施，如注漿加固、排水疏導(dǎo)、支護加強等。3效果評價評價這些處理措施的效果，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)。隧道設(shè)計與地質(zhì)條件線路選擇隧道線路的選擇應(yīng)盡量避開不良地質(zhì)現(xiàn)象，選擇地質(zhì)條件較好的區(qū)域。斷面設(shè)計隧道斷面的設(shè)計應(yīng)根據(jù)圍巖的穩(wěn)定性進行優(yōu)化，選擇合適的斷面形式。支護設(shè)計隧道支護的設(shè)計應(yīng)根據(jù)圍巖的等級和地應(yīng)力的大小進行計算，選擇合適的支護結(jié)構(gòu)。施工方法選擇與地質(zhì)條件TBM1鉆爆法2明挖法3