岩土工程勘察==论文正文.pdf

中国地质大学毕业设计 第 1 页 共 33 页 摘 要 摘 要 岩土工程勘察的主要目的是反应建筑场地的岩土工程条件 分析可能存在的工程问题 并提出解决这些问题的建议和方法 同时通过对场地条件做出评价 为工程建设施工 安 全运行等提供可靠的地质依据 本次设计主要是对博爱 郑州输气管道工程中南水北调中线干渠穿越工程进行岩土工 程勘察 并针对场地工程地质条件作出地质评价 同时又结合自己现阶段所学的知识及从 各方面搜集到的相关资料 对该工程可采用的施工方法提出了建议 由于本次勘察所得的 数据资料有限 因此本次设计的内容较为简单 其主要内容包括 1 了解场地的地形地 貌及地质构造 查明是否存在不良地质现象 2 了解穿越土层特征 厚度变化规律及底 层结构 土的物理性质 并对地基土的承载力作出评价 3 了解穿越段地下水的埋藏及 分布 并评价地下水的腐蚀性 4 判定场地土类别及场地类型 评价场地的地震效应 5 评价穿越场地的稳定性 尤其是河床与岸坡的稳定性 6 建议合理的穿越层位 7 提出施工方法的建议 并简单了解管道工程中的定向钻穿越施工法 关键词 关键词 岩土工程勘察 工程地质条件 岩土工程评价 定向钻穿越法 岩土工程勘察 工程地质条件 岩土工程评价 定向钻穿越法 中国地质大学毕业设计 第 2 页 共 33 页 Abstract Abstract Geotechnical engineering investigation is a response to the main purpose of the geotechnical engineering construction site conditions analysis of engineering problems that may exist and to make recommendations to resolve these problems and methods At the same time evaluation of site conditions for construction projects such as the safe operation and provide a reliable geological basis The design of the main love Zhengzhou Gas Pipeline Project through South North Water Transfer project trunk geotechnical investigation and site works for the geological evaluation of geological conditions At the same time combining their knowledge at this stage and from all the relevant information collected the project method can be suggested Obtained as a result of this survey data is limited therefore the content of this relatively simple design its main contents include 1 understand the site s topography and geological structure the identification of the existence of adverse geological phenomena 2 understanding through the soil layer characteristics the thickness variation and the underlying structure the physical properties of soil and bearing capacity of soil to make the evaluation 3 understanding of the burial ground water through the paragraph and distribution and to evaluate the corrosion of underground water 4 to determine soil category and site type the evaluation of seismic site effects 5 evaluation of the stability across the site especially the stability of the riverbed and banks 6 proposed a reasonable horizon crossing 7 proposed methods of construction and simple understanding of the pipeline projects through the construction of 中国地质大学毕业设计 第 3 页 共 33 页 directional drilling method Key words Geotechnical Engineering Investigation Engineering geological conditions Geotechnical engineering evaluation Through the Law of Directional Drilling 中国地质大学毕业设计 第 4 页 共 33 页 目 录 目 录 1 前 言1 前 言 6 1 1 工程概况 6 1 2 勘察目的 任务及要求 6 1 3 勘察工作依据 7 1 4 勘察方案及工作量 7 1 5 工作方法及质量评定 8 2 区域构造环境及场地工程地质条件2 区域构造环境及场地工程地质条件 11 2 1 气象 水文 11 2 2 区域地质构造 11 2 3 地形地貌 11 2 4 地层岩性 11 3 场地岩土工程分析及评价3 场地岩土工程分析及评价 13 3 1 土层各种测试试验结果统计及分析 13 3 2 地下水作用评价 20 3 3 场地及地基地震效应评价 22 3 4 场地稳定性及适宜性评价 26 3 5 河床与岸坡稳定性分析 26 中国地质大学毕业设计 第 5 页 共 33 页 4 穿越层位比选及施工方法建议4 穿越层位比选及施工方法建议 27 4 1 穿越层位比选 27 4 2 施工方法选取建议 27 4 3 定向钻的应用与发展 27 5 结论及建议5 结论及建议 29 6 结束语6 结束语 31 参考文献参考文献 33 附录 附录 1 勘探点数据一览表 2 土分析成果表 3 土分析分层成果表 中国地质大学毕业设计 第 6 页 共 33 页 1 前言 1 前言 博爱 郑州输气管道工程北起焦作市博爱县磨头镇焦作首站 南止郑州惠济区古荥 镇郑州末站 管线全部位于河南省境内 途径博爱县 温县 武陟县 荥阳市 郑州市 天然气主供郑州市市场 博爱 郑州输气管道工程全长约 74 4km 管径 559mm 设计压 力 6 3MPa 设计输量 4 5 108m 3 a 沿线 2 座输气站场 首站 1 座 末站 1 座 4 座 线路截断阀室 根据博爱 郑州输气管道工程的初步设计所确定的天然气管道走向 拟在博爱县金城 镇西良仕村北约 1km 处穿越拟建的南水北调中线干渠 本段穿越方式拟定为定向钻方式穿 越南水北调中线干渠 1 1 工程概况 1 1 工程概况 南水北调中线干渠穿越段位于博爱县县城南约 13km 金城镇西良仕村北 该段南水北 调中线干渠尚未施工 场地现为小麦田地 场地附近有硬化路面与省道 S237 相连 能确 保车辆至施工现场 交通较为便利 根据 油气田及管道岩土工程勘察规范 SY T0053 2004 4 7 1 之规定 穿越工程的 工程等级为中型 场地及地基复杂程度等级为二级 岩土工程勘察等级属乙级 1 2 勘察目的 任务及要求 1 2 勘察目的 任务及要求 岩土工程勘察是岩土工程技术体制中的一个首要环节 各项工程建设在设计和施工之 前 必须按基本建设程序进行岩土工程勘察 岩土工程勘察的目的在于运用各种勘察技术 手段有效查明建筑场地的工程地质条件 并结合工程项目特点及要求 分析场地内存在的 工程地质问题 论证场地地基的稳定性和适宜性 提出正确的岩土工程评价和相应对策 为工程建设的规划 设计 施工和正常使用提供依据 与工程建设各个设计阶段相应的岩 土工程勘察一般分为可行性研究阶段勘察 初步勘察 详细勘察和施工勘察 对工程地质 条件复杂或有特殊要求的工程宜进行施工勘察 场地较小且无特殊要求的工程可合并勘察 阶段 当建筑物平面布置已经确定 且场地或其附近已有岩土工程资料时 可根据实际情 况直接进行详细勘察 管道工程勘察阶段的划分应与设计阶段相适应 该穿越工程的工程 等级为中级 因此其勘察阶段可分为选址勘察和详细勘察两个阶段 根据黄河勘测规划设计有限公司地质院制定的 博爱 郑州输气管道工程岩土工程勘 察统一技术规定 本次勘察目的是 根据现有穿越位置和设计方案 在详细分析研究已有 中国地质大学毕业设计 第 7 页 共 33 页 地质资料的基础上 初勘 详勘两个阶段合并一起进行勘察 为穿越工程和施工图设计提 供可靠的地质依据 具体任务及要求如下 查明穿越段的地形地貌及分析地质构造 查明穿越段岩土层特征 厚度变化规律及地层结构 物理力学性质 查明穿越段地下水的埋藏及分布 并评价地下水对钢质管道的腐蚀性 评价岩土对钢质管道的腐蚀性 判定场地土类别及场地类型 评价场地的地震效应 评价穿越段场地的稳定性 尤其河床及岸坡的稳定性 对穿越层位进行比选 并建议合理的穿越方式 1 3 勘察工作依据1 3 勘察工作依据 本次勘察工作严格按照委托书 合同要求及国家现行有关规程规范进行 勘察工作依 据主要有 油气田及管道岩土工程勘察规范 SY T 0053 2004 博爱 郑州输气管道工程岩土工程勘察统一技术规定 岩土工程勘察规范 GB 50021 2001 建筑抗震设计规范 GB 50011 2001 土工试验方法标准 GB T 50123 1999 建筑工程地质钻探技术标准 JGJ 87 92 静力触探技术标准 SY T 0058 98 中国地震动参数区划图 GB 18306 2001 油气输送管道穿越工程设计规范 GB 50423 2007 建筑地基基础设计规范 GB 50007 2002 1 4 勘察方案及工作量 1 4 勘察方案及工作量 1 4 1 勘察方案 在岩土工程勘察中 钻探是岩土工程勘察最主要的手段之一 与坑探 物探相比较 钻探具有不可替代的作用 它可以在各种环境下进行一般不受地形地质条件的影响 能直 接观察岩芯和取样 勘察精度较高 能同时进行原位测试和监测工作 最大限度的发挥综 合效益 勘探深度大 效率较高 因此 不同类型 不同结构 不同规模的建筑物 不同 勘察阶段 不同环境条件下的勘探工作 一般都采用或部分采用钻探方法进行勘探 中国地质大学毕业设计 第 8 页 共 33 页 本次勘察工作范围以博爱 郑州输气管道与南水北调中线干渠相交的中点为控制点 沿管道中线向两边各延长 200m 为勘察范围 钻孔布置沿管道中线外侧各 15m 交错布置 钻 孔沿中线的间距为 100m 南水北调中线干渠穿越外业勘察工作与 2007 年 12 月 27 日开始 与 2007 年 12 月 27 日结束 勘察采用的勘探手段以工程地质钻探为主 配合搜集相关资料 地质调查与工程 地质测绘等工作 共布置了 5 个勘探孔 其中 2 个静力触探孔 3 个钻孔 2 个取原状土样 孔 1 个标准贯入试验孔 主要工作量见表 1 4 1 表 1 4 1 实际完成勘察工作量一览表 钻探 触探 土分析 进尺 m 原状 个 扰动 个 标贯 次 孔数 个 进尺 m 常规 组 简常规 组 颗分 个 3 54 30 15 6 5 2 48 60 0 13 8 野外施工期间 本项目负责人每日对本工程进行中间质量检查 对野外钻探班报表 岩土工程地质编录 取样 原位试验 终孔标准等逐项进行了抽查 检查表明 整个工程 过程均按我院 ISO9001 2000 质量体系运行 各项外业施工质量均达到规范技术要求标准 1 5 工作方法及质量评述 1 5 工作方法及质量评述 为了查明场地的工程地质条件 分析其存在的工程地质问题 需要采用一系列的勘 察方法和手段 建筑场地岩土工程勘察方法一般包括工程地质测绘与调查 勘探和取样 工程地质试验 现场检验及观测和勘察资料的室内整理 本次勘察采用了钻孔取样 室内土工试验 标准贯入原位测试及静力触探原位测试 相结合的手段 并采取水样分析 搜集整理相关资料 进行地质调查与测绘等工作 勘 探孔布置及孔深均按设计要求及相关规范进行 1 5 1 测量 勘探点定位采用 GPS 定位放样 勘探孔位置详见勘探点平面位置图 本次勘察采 用 84 黄海高程和 1954 年北京坐标系 1 5 2 钻探及取样测试 钻探是了解深部地质资料 查明工程地质条件的直接手段和可靠方法 但耗费人力 物力较多 因此布置要合理 目的要明确 加强观测编录工作 尽量用较少的工作量取 中国地质大学毕业设计 第 9 页 共 33 页 得较多成果 我国岩土工程钻探常用的钻探方法根据钻进方式的不同可分为回转钻进 冲击钻进 锤击钻进 振动钻进和冲洗钻进五种 本次钻探采用的是回转钻进中的岩芯 管钻进 钻探机械种类多种多样 选择何种钻探机械 应根据地层特点和勘察要求选取 选取钻探机械时不仅要考虑钻具的钻进深度 速度 口径及钻探方式等还要考虑是否满 足岩性鉴定 取样 原位测试以及钻具搬迁的难易程度等 本次钻探钻机采用 DPP 100 型钻机 采用岩芯管钻进 取样是岩土工程勘察中的一项重要工作 是室内试验必不可少的程序 包括岩土样 的采取和水样的采取 岩土样的采取是为了获得岩土室内物理力学试验指标 采取水样 的目的是为了查明地下水对建筑材料的腐蚀性 或有其他特殊要求时进行水样化学分析 该勘探过程中取原状土样 对粉土和粘性土采用薄壁取土器静压取土 对饱和砂土采用 取砂专用取土器 在现场钻探过程中 技术人员及时对岩芯进行编录 原始资料齐全 经验收 所有钻孔均达到钻探要求 1 5 3 静力触探 静力触探是用静力将探头以一定的速率压入土中 利用探头内的力传感器 通过电 子量测仪器将探头受到的贯入阻力记录下来 由于贯入阻力的大小与土层的性质有关 因此通过贯入阻力的变化情况 可达到了解土层的工程性质的目的 岩土工程勘察规范 GB50021 2001 规定 静力触探试验适用于软土 一般黏性土 粉土 砂土和含少量 碎石的土 静力触探可根据工程需要采用单桥探头 双桥探头或带孔隙水压力量测的单 双桥探头 可测定比贯入阻力 锥尖阻力 侧壁阻力和贯入时的孔隙水压力 该静力触探采用宁波产 NKC5081TCT 20t 型静探车 探头采用双桥探头 采集仪采 用 JTY 3 型静探自动采集仪 并绘制打印原始曲线 然后输入计算机进行分析整理 成 果质量可靠 1 5 4 土工试验 室内试验由我单位土工试验室完成 试验方法及技术要求执行 土工试验方法标准 GB T 50123 1999 试验成果可靠 1 5 5 工程地质测绘 工程地质测绘是岩土工程勘察中一项基础工作 在可行性研究阶段或初步设计阶段 工程地质测绘与调查往往是主要勘察手段 工程地质测绘实质上是运用地质学 工程地质 学理论对地面地质体和地质现象进行观察描述 根据野外调查测绘结果在地形图上填绘测 中国地质大学毕业设计 第 10 页 共 33 页 区工程地质条件的主要因素 并绘制工程地质图 为确定勘探 测试工作及对场地工程分 区与评价提供依据 工程地质测绘应遵守以下基本原则 1 工程地质测绘一般在可行性研究或初步勘察阶段进行 在可行性研究阶段收 集资料时 应尽量利用航空相片 卫星相片的解释成果 2 岩土出露或地貌地质条件复杂的场地应进行工程地质测绘 对地质条件简单 的场地 可用调查代替工程地质测绘 3 对经初步勘察测绘与调查仍未解决的某些专门工程地质问题 应在详细勘察 阶段进行补充测绘 根据搜集工程区地形测量 水文气象 区域地质 水文地质 工程地质等相关资料 在分析利用相关资料的基础上 通过工程区钻孔资料 查明工程区内地形 地貌 地层时 代 岩性及构造活动情况 中国地质大学毕业设计 第 11 页 共 33 页 2 区域构造环境及场地工程地质条件 2 区域构造环境及场地工程地质条件 2 1 气象 水文 2 1 气象 水文 2 1 1 气象条件 焦作属于暖温带大陆性半干旱季风气候 冷暖气团交替频繁 四季分明 冬季漫长而 干冷 雨雪稀少 春季干燥少雨 冷暖多变大风多 夏季比较炎热 降水高度集中 秋季 气候凉爽 时间短促 据河南省气象局提供的资料 焦作博爱市年平均气温为 15 5 月平均最高气温为 28 1 出现在 7 月 月平均最低气温为 0 7 出现在 1 月 极端最高气温为 42 5 极端 最低气温为 8 5 年平均相对湿度为 63 最大相对湿度为 100 最小相对湿度为 5 年平 均蒸发量为 1667 9mm 最大月蒸发量为 256mm 一日最大降水量为 133 5 mm 一小时最 大降水量为 45 2mm 一次暴雨最大雨量为 169 2mm 持续时间为 17 小时 全年主导风向 为 E 全年次主导风向为 SW 最小风频方向为 NNW SSW 年平均风速为 1 5m s 极端 最大定时风速为 10 0m s 年平均雾日数 8 天 年最多雾日数 17 天 年最少雾日数 3 天 最大冻土深度为 0 35m 年平均气压 1001 3kPa 极端最高气压 1029 9 kPa 极端最低气压 978 0 kPa 最长连续降水日数为 9 天 年平均雷暴日数为 23 2 天 2 1 2 水文地质条件 南水北调中线干渠为地上输水渠道 根据规划设计 穿越处南水北调中线干渠较为平 直 设计流量为 236 360m3 s 由于干渠底部要做防渗 抗冲刷处理 因此 南水北调中 线干渠抗冲刷深度可不考虑 2 2 区域地质构造 2 2 区域地质构造 工程区位于华北断块区南部的豫皖断块内 工程区的构造稳定性主要受西侧的汾渭裂 谷断裂带和北侧太行山前断裂带以及东侧的聊城 兰考断裂带控制 场区附近主要断裂有 盘古寺 新乡断裂 封门口 五指岭断裂 由于工程场区距离上述断裂较远 当沿其断裂 带发生强烈地震时 经长距离衰减 对工程区域稳定性影响不大 2 3 地形地貌 2 3 地形地貌 工程区位于博爱县金城镇西良仕村北约 1km 的田地 为沁河冲积平原 地形平坦 地 势开阔 场地内高程 106 06 106 91m 2 4 地层岩性 2 4 地层岩性 中国地质大学毕业设计 第 12 页 共 33 页 根据管线拟穿越处地层的沉积年代及环境 岩性特征 野外钻探记录 静力触探试验 结果 室内土工试验成果 将本次勘探所揭露的地层自上而下共分为 7 个工程地质层 现 将各层的岩土性状描述如下 层耕土 褐黄色 有虫孔 有孔隙 植物根系等 少量有机质 场地分布普遍 层 厚 0 40m 0 60m 平均厚度 0 5m 层低高程 105 79m 105 94m 平均高程 105 79m 层 底埋深 0 40m 0 60m 平均埋深 0 5m 层粉质粘土 褐黄色 可塑 硬塑 有钙质结核 粒径 2 3cm 含量约 15 层 厚 11 60m 13 10m 平均厚度 12 46m 层低高程 92 60m 94 32m 平均高程 93 33m 层 底埋深 12 10m 13 60m 平均埋深 12 96m 层粉土 灰黄色 饱和 中密 摇震反应中等 干强度中等 有钙质结核 层厚 1 00m 2 10m 平均厚度 1 58m 层低高程 90 89m 92 42m 平均高程 91 75m 层底埋深 14 00m 15 20m 平均埋深 14 54m 层粉砂 褐红色 饱和 稍密 中密 粘粒含量高 层厚 1 60m 2 10m 平均厚度 1 83m 层低高程 89 09m 89 98m 平均高程 89 66m 层底埋深 16 20m 17 00m 平均埋 深 16 53m 层粉土 褐黄色 饱和 中密 粘粒含量高 干强度中等 土质均匀 层厚 3 70m 4 20m 平均厚度 4 00m 层低高程 85 39m 85 80m 平均高程 85 66m 层底埋深 20 30m 20 70m 平均埋深 20 53m 层粉质粘土 褐黄色 硬塑 有钙质结核 土质均匀 层厚 2 40m 3 10m 平均 厚度 2 80m 层低高程 82 29m 83 40m 平均高程 82 86m 层底埋深 22 70m 23 80m 平均埋深 23 33m 层粉土 褐黄色 饱和 中密 粘粒含量高 干强度中等 本次勘探揭露的地层主要为粘性土 粉土及砂土 各土层的分布和层底埋深情况详 见工程地质剖面图及工程地质柱状图 中国地质大学毕业设计 第 13 页 共 33 页 3 场地岩土工程分析及评价 3 场地岩土工程分析及评价 3 1 土层各种测试试验结果统计及分析 3 1 土层各种测试试验结果统计及分析 岩土性质指标的统计 是按照所分土层分别进行 在统计过程中舍弃了个别薄夹层的 指标异常值 对于含有亚层的土层 对控制岩土性质起主导性质的主层进行统计 对指 标少于 6 个的按规范不进行统计 只提指标建议值 各类指标的统计成果中 按规范分 别列出了参数的数据个数 数据分别范围 平均值 标准差 变异系数 虽然规范规定 不再进行指标的变异性评价 但从变异系数的大小还是可以判别具体指标的变异特性 以便根据参数的变异性及岩土工程的重要性区别选用 3 1 1 各土层的物理性质指标 根据土工试验成果及原位测试成果 进行工程地质分层 然后对各层土的物理性质 指标进行统计计算 在分层统计时先剔除异常值 按照 GB50021 2001 规范第 14 2 节进行统计 样本数少于 6 个的不计算标准值和变异系数 指标平均值按下式计算 m n n i i 1 3 1 1 1 指标的标准差按下式算 n i n i i if nn 1 2 12 1 1 3 1 1 2 指标的变异系数按下式计算 m f 3 1 1 3 i 岩土参数的实测值 m 岩土参数的平均值 中国地质大学毕业设计 第 14 页 共 33 页 f 岩土参数的标准差 n 岩土指标的统计数量 岩土参数的变异系数 按照以上方法对场地土的物理性质指标进行了分层数理统计 统计结果见下表 表 3 1 1 各土层土工试验物理性质指标统计表 1 870 260 060 140 270 100 040 30 0 393 31 14 50 1581 70 96 8 0 2112 919 732 61000 59516 820 62 7123 0 2222222222 粉质粘土 6 0 4815 220 535 71000 70617 921 22 7127 8 0 0710 518 929 41000 48315 619 92 7118 2 标 准 值 变异系数 标 准 差 平 均 值 数据个数 最 大 值 最 小 值 0 330 200 010 060 170 060 040 000 15 0 271 80 21 60 1071 00 70 013 6 0 828 916 325 11000 62716 320 22 7123 8 2222222222 粉土 5 1 0110 116 426 21000 70317 120 72 7126 3 0 637 616 124 01000 55115 619 72 7021 2 0 200 610 251 440 010 010 010 000 02 0 818 715 35 50 0080 20 10 010 4 4 230 861 23 81000 55117 120 82 7021 8 33333222232 粉砂 4 4 750 773 010 21000 55717 220 92 7122 1 3 213 644 00 61000 54617 020 72 6921 5 13 078 88 22 70 111111 粉土 3 0 640 62916 320 224 4 0 140 040 491 130 220 140 160 030 120 050 030 000 14 2 63 31 70 422 82 54 830 0730 80 60 003 1 18 578 23 40 3712 718 230 8980 58316 820 62 7122 5 4444499999999139 粉质粘土 2 21 781 55 91 0117 022 239 21000 68718 021 42 7226 4 15 875 02 3 0 299 314 724 7920 47015 719 62 7016 0 标 准 值 变异系数 标 准 差 平 均 值 数据个数 最 大 值 最 小 值 标 准 值 变异系数 标 准 差 平 均 值 数据个数 最 大 值 最 小 值 平 均 值 数据个数 标 准 值 变异系数 标 准 差 平 均 值 数据个数 最 大 值 最 小 值 MPa Es 建议值 模 量 压 缩 颗粒组成 mm 30 密实度 土类 稍密 中密 密实 中 粗砂 粉 细砂 200 250 140 180 250 340 180 250 340 500 250 340 2 国内外关于标准贯入试验击数与砂土 粘性土承载力的关系如表 3 1 4 3 所 示 中国地质大学毕业设计 第 17 页 共 33 页 表 3 1 4 3 标准贯入试验击数与地基承载力的关系 研究者 回归式 适用范围 备注 江苏省水利工程总 队 N p 3 23 0 粘性土 粉土 不 作 杆 长 修 正 55856 0 N p 老堆积土 冶金部成都勘察公 司 7419 0 N p 一般粘性土 粉 土 23 3 N N p 机 8 359 4 0 4123 N Np 手 336 31 0 冶金部武汉勘察公 司 4123 N Np 手 0 9320 5 KP 第四纪冲 洪积 粘土 粉质粘土 粉土 183 N N f K 2 2080 粘性土 粉土 武汉市规划设计院 湖北勘察院 湖北水利电力勘察 设计院 2218 N N f K 48 176 152 Nf K 2 1 4 972 粉土 N f K 2 0 222212 粉细砂 铁道部第三勘测设 计院 N f K 1 0 850803 中 粗砂 01504 00038 0 N N f K 粉土 纺织工业部设计院 N f K 10105 细 中砂 378 N 3604 33 0 N p 红土 冶金部长沙勘察公 司 378 N 老堆积土 中国地质大学毕业设计 第 18 页 共 33 页 N f K 3 5387 N f K 12 粘性土 粉土 条 形 基 础 3 Fs Terzaghi N f K 15 独 立 基 础 3 Fs 日本住宅公团 N f K 0 8 注 1 p 0 为载荷试验比例界限 f K 为地基承载力 单位均为kPa 2 标准贯入试验锤击数N 手是用手拉绳方法测得的 其值比机械化自动落锤方 法所得捶击数N 机略高 换算关系如下 NN机手 12 174 0 适用范围 232 N 机 3 1 4 1 利用静力触探试验确定地基土的承载力 国内外都是根据对比试验结果提出经验公 式 以解决生产上的应用问题 建立经验公式的途径主要是将静力触探试验结果与载荷 试验求得的比例界限值进行对比 并通过对对比数据的相关分析得到用于特定地区或特 定土性的经验公式 表 3 1 4 5 是不同单位得到的不同地区粘性土的经验公式 对于砂 土则采用表 3 1 4 6 所列经验公式 表 3 1 4 5 粘性土静力触探承载力经验公式 f 0 kPa p s q c MPa 序号 公式 适用范围 公式来源 1 f 0 104p s 26 9 0 3 p s 6 勘察规范 TJ21 77 2 f 0 183 4 ps 46 0 p s 5 铁三院 3 f 0 17 3p s 159 北京地区老粘性土 4 f 0 114 8lgp s 124 6 北京地区的新近代土 原北京市勘测处 5 p 016 0 91 4p s 44 1 p s 3 5 湖北综合勘察院 6 f 0 249lgp s 157 8 0 6 p s 4 四川省综合勘察院 中国地质大学毕业设计 第 19 页 共 33 页 7 f 0 45 3 86p s 无锡地区p s 0 3 3 5 无锡市建筑设计室 8 f 0 116 7p s 0 387 0 24 p s 2 53 天津市建筑设计院 9 f 0 87 8p s 24 36 湿陷性黄土 陕西省综合勘察院 10 f 0 80p s 31 8 11 f 0 98q c 19 24 黄土地基 原一机部勘测公司 12 f 0 44 7 44p s 平川型新近堆积黄土 机械委勘察研究院 13 f 0 90p s 90 贵州地区红粘土 贵州省建筑设计院 14 f 0 112p s 5 软土 0 085 p s 0 9 铁道部 1988 表 3 1 4 6 砂土静力触探承载力经验式 f 0 kPa p s q c MPa 序号 公式 适用范围 公式来源 1 f 0 20p s 59 5 粉细砂 1 p s 15 用静探测定砂土承载力 2 f 0 36p s 76 6 中粗砂 1 p s 10 联合试验小组报告 3 f 0 91 7 ps 23 水下砂土 铁三院 4 f 0 qq cc 33 25 砂土 国外 对于粉土则采用下式 f 0 36p s 44 6 3 1 4 2 经过经验公式的推算 可得出各层土的承载力值 最后结合土工试验结果及实际的 工程建筑经验 提出了各层土的承载力建议值 这些值相对较为保守 如表 3 1 4 7 所 示 中国地质大学毕业设计 第 20 页 共 33 页 表 3 1 4 7 各层土物理性质指标及承载力建议值 含水 量 湿重 度 干重 度 d 孔隙 比 e 比重 GS 液限 WL 塑限 WP 塑性 指数 IP 液 性 指 数 IL 承载 力特 征值 层号 岩土层 KN m 3 KN m 3 KPa 粉质粘土 层 22 5 20 6 16 8 0 58 3 2 7130 818 2 12 7 0 37105 粉土层 22 0 19 9 16 9 0 64 3 2 7025 917 6 8 3 0 56115 粉砂层 21 8 20 8 17 1 0 55 1 2 69 120 粉土层 23 8 20 2 16 3 0 62 7 2 7125 116 3 8 9 0 82120 粉质粘土 层 23 0 20 6 16 8 0 59 5 2 7132 619 7 12 9 0 21125 粉土 22 5 130 3 2 地下水作用评价 3 2 地下水作用评价 地下水为第四系含水层中的孔隙水 地下水类型为潜水 地下水位变化受季节和人类 活动影响较大 根据现场钻探记录和调查 现场勘察期间 穿越处地下水埋深4 00 4 20m 现场勘探期间在工程区场地内取地下水一组 水质分析结果表见下图所示 中国地质大学毕业设计 第 21 页 共 33 页 表 3 2 1 水质分析结果表 其中 地下水 PH 值为 7 39 CL 2 4 SO 为 553 06mg L 根据水质分析试验结果 按照 油气田及管道岩土工程勘察规范 SY T0053 2004 附录 D 中表 D 0 1 1 之规定 该场地地下水对钢结构腐蚀性为中腐蚀 如下表所示 离 子 分 析 其它项目分析 毫克 升 德国度 离 子 毫克 升 C 1 毫 摩尔 升 X 1 毫 摩尔 总 硬 度 800 70 44 86 K Na 147 35 5 894 26 9 暂 时 硬 度 494 96 27 73 Na 永 久 硬 度 305 74 17 13 K 硬 度 负 硬 度 0 0 Ca 2 144 93 7 232 33 0 总 碱 度 494 96 27 73 Mg 2 106 51 8 766 40 0 氢氧化物碱度 0 0 Fe 碳酸盐碱度 0 00 0 00 Al 3 以 碳 酸 钙 计 碱 度 重碳酸盐碱度 494 96 27 73 NH4 酸 度 统计 398 79 21 892 100 0 侵 蚀 性 CO2 0 00 Cl 66 04 1 863 8 5 固 定 CO2 SO4 2 487 02 10 140 46 3 游 离 CO2 25 87 HCO3 603 45 9 889 45 2 可 溶 性 SiO2 CO3 2 0 00 0 000 0 0 H2S NO3 耗 氧 量 NO2 化 学 需 氧 量 OH 0 0 0 矿 化 度 1253 5 统计 1156 51 21 892 100 0 溶解性总固体 总计 1555 30 氢离子浓度 pH 7 39 备注 中国地质大学毕业设计 第 22 页 共 33 页 表 3 2 2 水对钢结构腐蚀性评价 腐 蚀 等 级 PH 值和 CL 2 4 SO 含量 弱 PH 11 3 CL 2 4 SO 500 mg L 强 PHd0 db 2 3 3 3 1 dw d0 db 3 3 3 3 2 du dw 1 5 d0 2 db 4 5 3 3 3 3 式中 dw 地下水位深度 m 宜按设计基准期内年平均最高水位采用 也可按近 期内年最高水位采用 du 上覆非液化土层厚度 m 计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除 db 基础埋置深度 m 不超过2m 时应采用2m d0 液化土特征深度 m 可按表3 3 3 1 采用 表3 3 3 1 液化土特征深度 m 饱和土类型 7 度 8 度 9 度 粉土 6 7 8 砂土 7 8 9 结合本区域地质勘察资料 包括分析场地地形 地貌 地层 地下水等与液化有关的场 地条件 场地及其附近是否存在历史地震液化遗迹 以及倾斜场地或液化层是否倾向水面或 临空面 可评价液化是否会引起土堤的滑移 等 可初步判别本场地内 层粉土和 粉砂需 中国地质大学毕业设计 第 24 页 共 33 页 要进行液化判别 地震液化的进一步判别除应按 建筑抗震设计规范 GB50011 规定的标准 贯入试验判别法外 尚可按下述方法进行判别 1 对地面下15m 深度范围内的饱和砂土或饱和粉土 可采用单桥探头或双桥探头静 力触探实验法判别 当实测计算比贯入阻力p so 或实测计算锥尖阻力q co 小于液 化比贯入阻力临界值p scr 或液化锥尖阻力临界值qccr时 应判别为液化土 饱和 土静力触探液化比贯入阻力临界值p scr 或锥尖阻力临界值qccr分别按下列公式 计算 scr p puwso aaap 3 3 3 4 ccr q puwco aaaq 3 3 3 5 w a 2 065 01 w d 3 3 3 6 u a 2 05 01 u d 3 3 3 7 式中 p scr qccr 分别为饱和土静力触探液化比贯入阻力临界值或锥尖阻力临界值 MPa p so q co 分别为地下水位深度d w 2m 上覆非液化土层厚度du 2m 时 饱 和土液化判别比贯入阻力基准值和液化判别锥尖阻力基准值 MPa 可按表3 3 3 2 取值 aw 地下水位影响系数 au 上覆非液化土层影响系数 dw 地下水位深度 m 按建筑试用期年平均最高水位采用 也可按近期年 最高水位采用 du 上覆非液化土层厚度 m 计算时宜将淤泥和淤泥质土层厚度扣除 ap 土性综合影响系数 可按表3 3 3 3 取值 表3 3 3 2 p so 和q co 值 抗震设防烈度 7 度 8 度 9 度 pso MPa 0 6 0 5 0 13 5 11 0 20 0 18 qco MPa 5 5 6 4 8 11 5 10 2 18 4 16 中国地质大学毕业设计 第 25 页 共 33 页 表3 3 3 3 土性修正系数ap值 土 类 砂 土 粉 土 静力触探摩阻比 Rf Rf 0 4 0 40 9 p a 1 0 0 6 0 46 2 地面下15m 深度范围内的饱和砂土或饱和粉土 其实测剪切波速值vs分别大于按 式 3 3 3 8 计算的土层剪切波速临界值vscr时 可判别为不液化或不考虑液化 影响 c swsoscrddvv 3 185 00 1 0 0133 dd 2 ss 3 3 3 8 式中 vscr 饱和砂土或饱和粉土液化剪切波速临界值 m s vso 与烈度 土类有关的经验系数 按表3 3 3 4 取值 ds 剪切波速测点深度 m dw 地下水位深度 m 表3 3 3 4 与烈度 土类有关的经验系数vso vso m s 土 类 7 8 9 砂 土 65 95 130 粉 土 45 65 90 现场判别地基液化的方法有标准贯入法 静力触探判别法和Seed剪切波速判别 法等 本场地内采用双桥静力触探试验法进行判别 判别方法为当实测计算比贯入阻力 so p 或实测计算锥尖阻力 co q小于液化比贯入阻力临界值 scr p或液化锥尖阻力临界值 ccr q 应视为液化土层 饱和土静力触探液化比贯入阻力临界值分别采用下列公式计算 scr p puwso aaap 3 3 3 9 ccr q puwco aaaq 3 3 3 10 中国地质大学毕业设计 第 26 页 共 33 页 w a 2 065 01 w d 3 3 3 11 u a 2 05 01 u d 3 3 3 12 scr p 饱和土静力触探液化比贯入阻力临界值 ccr q 饱和土静力触探液化锥尖阻力临界值 w a 地下水位影响系数 u a 上覆非液化土层影响系数 液化判别见表3 3 3 5 表3 3 3 5 静力触探法液化判别计算结果 孔号 土层 ccr q 实测 co q 判别结果 粉土 1 67 2 79 不液化 JT2 粉砂 2 79 6 32 不液化 粉土 1 67 11 58 不液化 JT4 粉砂 2 79 7 71 不液化 因此 可不考虑液化问题 再者 本场地为中软场地土 各层土承载力特征值均大于 80kPa 加上场地没 有液化土层 因此也无需进行液化震陷量估算 3 4 场地稳定性及适宜性评价 3 4 场地稳定性及适宜性评价 勘察期间在场地及钻孔内不存在对工程安全有影响的诸如岩溶 滑坡 崩塌 采 空区 地面沉降 地裂等不良地质作用 也不存在影响地基稳定性的古河道 沟浜 墓穴 防空洞 孤石等的埋藏物及其它人工地下设施等不良地质现象 拟建场地地形 平坦 无边坡稳定性问题 拟建场地对于拟建工程是稳定的 适宜的 3 5 河床与岸坡稳定性分析 3 5 河床与岸坡稳定性分析 拟建的南水北调中线干渠为人工修筑的引水干渠 两岸堤坝内侧采用浆砌片石护坡 河 水流量受上游闸室控制 设计流量为 236 360m 3 s 河床冲蚀下切能力较弱 在自然条件下 河床与岸坡是稳定的 中国地质大学毕业设计 第 27 页 共 33 页 4 穿越层位比选及施工方法建议 4 穿越层位比选及施工方法建议 4 1 穿越层位比选 4 1 穿越层位比选 工程区拟采用定向钻方式穿越方法 根据现场勘察结果 现将定向钻穿越合适土层 比选如表 4 1 表 4 1 定向钻穿越土层比选结果 层 号 层底埋深 层厚 岩性 含水率 状态 含有物 12 10 13 60 11 6 13 1 粉质粘土 16 0 26 4 可塑 硬塑 钙质结核 14 00 15 20 1 00 2 10 粉土 22 0 中密 16 20 17 00 3 70 4 20 粉砂 21 5 22 1 稍密 中密 20 30 20 70 3 70 4 20 粉土 21 2 26 3 中密 22 70 23 80 2 40 3 10 粉质粘土 18 2 27 8 硬塑 钙质结核 根据表 4 1 层粉质粘土层埋深较浅 层粉土地层较薄 不够稳定 层为粉 砂 定向钻施工有一定难度 综合比较 层粉质粘土底部 层粉土和 层粉质粘土较 适宜定向钻穿越施工 如果选择在 层粉质粘土穿越 深度不应小于 10m 本报告仅仅 从地质条件分析比选了拟穿越地层情况 并进行了初步推荐 最终确定穿越地层 应结 合诸多因素综合考虑 请根据输气流量 施工设备选型 经济指标等多种因素进行设计 4 2 施工方法选取建议4 2 施工方法选取建议 现今用于油气输送管道穿越工程的施工方法有多种 例如挖沟法穿越 定向钻法穿 越 隧道法穿越等 在选择合理的施工方法时 应考虑多方面得因素 要确保工程安全 环保 经济合理 适用可靠 要做到这一点首先要对建设场区的地质资料有一个详细的 掌握 并据此对穿越场地的工程地质情况作出准确的评价 本次设计中的场地工程地质 条件较为简单 无危害性的工程地质问题 基于现有资料 我建议本次管道工程采用定 向钻法进行穿越施工 4 3 定向钻的应用与发展 4 3 定向钻的应用与发展 定向钻穿越施工具有不会阻碍交通 不会破坏绿地 植被 不会影响商店 医院 中国地质大学毕业设计 第 28 页 共 33 页 学校和居民的正常生活和工作秩序 解决了传统开挖施工对地面设施 环境 周边建筑 物基础的破坏和不良影响 定向钻穿越是对环境影响比较小的施工方法 这项技术同时 还可以为管道提供保护层 并相应减少了维护费用 同时不会影响河流运输并缩短施工 期 证明是目前效率最高 成本最低的穿越方法 在管道工程建设中 定向钻作为一项高精度 高效率 环保 安全的施工技术 将 得到越来越广泛的应用 定向钻的发展趋势会越来越多地运用到工程建设中 钻机的换 代会朝着更人性化的方向发展 操作机器会更简单 施工距离会更长 导向会更准确 效率会更高 一定会在工程建设中发挥更大作用 中国地质大学毕业设计 第 29 页 共 33 页 5 结论及建议 5 结论及建议 1南水北调中线干渠穿越段位于博爱县县城南约13km金城镇西良仕村北 场地附近 有硬化路面与省道S237相连 能确保车辆至施工现场 交通较为便利 2 工程区为沁河 黄河冲击平原 地势开阔 地形平坦 3 经钻探查明 工程区勘探深度范围内可分为7 个工程地质层 主要地层岩性为 层耕 土 层粉质粘土 层粉土 层粉砂 层粉土 层粉质粘土 层粉土 各层主要物 理性质指标见表3 1 1 4 场地土类型为中软土 为抗震不利地段 场地类别为 III 类 拟建工程区设计地震 分组为第一组 抗震设防烈度为7度 设计基本地震加速度值为0 10g 地震动反应谱特 征周期为0 45s 5 工程场地附近无较大的活动断层通过 场区是稳定的 工程区场地勘察深度范围 内无可液化土层 且无需进行液化震陷量估算 6 地下水为第四系含水层中的孔隙水 地下水类型为潜水 地下水位变化受季节和人 类活动影响较大 穿越处