第8章(1)-公路勘测中的主要工程地质问题(gai)PPT课件.ppt

第八章 1 公路勘测中的主要工程地质问题 张茂花 东北林业大学土木工程学院岩土教研室 1 第一节路线勘测中的主要工程地质问题 沿河线路线布局的主要问题是 河岸选择 路线高度 桥位选择 一 山岭区 一 沿河线 1 河岸选择 应结合河谷的地貌 地质条件进行分析比较 为了避让不利地形和不良地质地段 还可考虑跨河换岸 路线方案有大方案 主体方案 与小方案 局部方案 之分 为节省工程量 施工方便与路基稳定 路线宜选在有山麓缓坡 较低阶地可利用的一岸 尽可能避让大段的悬崖峭壁 在积雪和严寒地区 阴坡和阳坡的差异很大 路线宜尽可能选择在阳坡一岸 以减少积雪和翻浆等病害 在顺向谷中 路线应注意选择在基岩山坡较稳定 不良地质现象较少的一岸 在单斜谷中 路线应结合岩层倾向和地貌考虑选择较为有利的一岸 2 在断裂谷中 两岸山坡岩层破碎 裂隙发育 对路基稳定很不利 如不能避免沿断裂谷布线时 应仔细比较两岸出露岩层的岩性 产状和裂隙情况 选择相对有利的一岸 在山地河谷中 常常会遇到崩塌 滑坡 泥石流 雪崩等不良地质现象 应通过详细分析 选择比较有利的一岸 若规模大 危害重 且不易防治时 则应考虑避让 跨河到对岸避让时 应考虑上述不良地质现象可能冲击对岸的范围 在强震区的沿河线 更应注意避让悬崖峭壁以及大型不良地质地段 避免沿断裂破碎带布线 并努力争取地貌条件对抗震有利的河岸 单斜谷 山地河谷 3 沿河线按其高出设计洪水位的多少有高线 低线之分 高线一般位于山坡上 基本不受洪水威胁 但路线较曲折 回旋余地小 低线路基一侧临水 边坡常受洪水威胁 但路线标准较低 回旋余地大 在有河流阶地可利用时 通常认为利用一级阶地定线是最适当的 因为这种阶地可保证路线高出洪水位 在无河流阶地可利用时 为保证沿河低线高出洪水位 免遭水淹 勘测时应仔细调查沿线洪水位 作为控制设计依据 在强震区 当河流有可能被崩塌 滑坡 泥石流等暂时阻塞时 还应估计到这种阻塞所造成的淹没以及溃决时的影响范围 合理确定线位和标高 2 路线高度 应根据河岸的地质地貌条件以及河流的水文情况来考虑 4 垭口是越岭线的控制点 在符合路线基本走向的前提下 要全面考虑垭口的标高 地形 地质条件和展线条件来选择 通常应选择标高较低的垭口 特别是在积雪 结冰地区 更应注意选择垭口 以减少冰 雪等病害 对宽而肥的垭口 只宜采用低填浅挖方案 过岭标高基本就是垭口标高 对薄而瘦的垭口 常常采用深挖方式 以降低过岭标高 缩短展线长度 这时就要特别注意垭口的地质条件 断层破碎带型垭口和单斜型垭口对深挖都是不利的 越岭方案可分为隧道和路堑两种 下列情况可考虑隧道方案 采用较短隧道可以大大缩短路线长度 改善路线标准时 在高寒山区采用隧道可以避免或大大减轻冰 雪病害时 二 越岭线 越岭线布局的主要问题是 垭口的选择 过岭标高的选择 展线山坡的选择 1 垭口的选择 剥蚀堆积型垭口 剥蚀型垭口 5 山坡线是越岭线的主要组成部分 选择垭口的同时 必须注意两侧山坡展线条件的好坏 评价山坡的展线条件 主要看山坡的坡度 地质构造 山坡的切割情况 有无不良地质现象等 坡度平缓而又少切割的山坡有利于展线 陡峻的山坡 被深沟峡谷切割的山坡 对展线是不利的 山坡岩层的岩性和地质构造对路基稳定性有极大影响 2 展线山坡 a 向斜山 b 背斜山 c 单斜山山坡岩层地质构造的影响 6 地表水的情况是首先应该考虑的 为了避免水淹 水浸 应尽可能选择地势较高处布线 并注意保证必要的路基高度 地下水的情况也应该仔细考虑 为保证路基稳定 应尽可能选择地势较高 地下水位较深处布线 并应注意地下水变化的幅度和规律 在北方冰冻地区 为防止冻胀与翻浆 更应注意选择地表水排除条件好 地下水位较深 土质条件较好的地带通过 在有风沙流 风吹雪的地区 要注意路线走向与风向的关系 选择适宜的路基高度和路基横断面 以避免或减轻公路的沙埋 雪阻病害 在大河河口 河网湖区 沿海平原 凹陷平原等地区 常常会遇到淤泥 泥炭等软弱地基问题 勘测时应予以注意 在广阔的大平原内 砂 石等筑路材料往往很缺乏 应借助地形图 地质图认真寻找 二 平原区 1 一般地区 7 建设场地的土质 地下水 地形地貌 地质构造对平原区的震害轻重有很大影响 路线应尽量避开地势低洼 地基软弱的地带 选择地势较高 排水较好 地下水位较深 地基内无软弱层 粉细砂和软粘土 的地带通过 应注意路基排水 路基压实等工作 以避免产生严重的冒水喷砂 并减轻路基开裂 下沉等震害 不应沿河岸 水渠布线 不得已时 应远离河岸 水渠 以防强震时河岸滑移危害路基 并避免严重的冒水喷砂现象 对于重要公路 应尽量避免沿断层带两侧危险地带布线 2 强震地区 二 平原区 8 大 中桥桥位通常是布设路线的控制点 桥位变动会使一定范围内的路线也随之变动 影响桥位选择的因素有路线方向 水文条件与地质条件 其中地质条件是评价桥位好坏的重要指标之一 桥渡工程地质勘测的任务 主要包括以下几个方面 桥位 桥基 引道 调治构造物 导流堤 截水坝等 材料 第二节桥渡勘测中的主要工程地质问题 9 一 桥位勘测中的主要工程地质问题 桥位工程地质勘测的任务是为桥位选择提供地质依据 采用的方法是调查与测绘 必要时可辅以少量勘探工作 对于大桥应提供桥位工程地质说明书 在复杂情况下还应有桥位工程地质图与粗略的桥位中线处的河床地质断面图 桥位工程地质勘测应注意的问题主要有 1 桥位应尽可能选在河道顺直 水流集中 河床稳定的地段 以保证桥梁在使用期间不受河流强烈冲刷破坏或由于河流改道而失去作用 2 桥位应选在岸坡稳定 地基条件良好 无严重不良地质现象的地段 以保证桥梁和引道的稳定并降低工程造价 3 桥位应尽可能避开顺河方向及平行桥梁轴线方向的大断裂带 尤其不可在未胶结的断裂破碎带或具有活动可能的断层带上建桥 10 二 桥基勘测中的主要工程地质问题 桥基工程地质勘测的任务是为桥梁墩台设计提供地质资料 在调查与测绘的基础上进行勘探工作 对于大 中桥 目前均采用钻探为主 辅以物探方法 勘测的结果应提出 桥位处的河床地质断面图 钻孔柱状图与钻探记录 水 土的化验与试验成果资料 在桥梁基础工程地质勘测中应注意的问题有 钻孔一般设在桥梁中心线上 1 钻孔布设 2 钻孔深度 3 操作规程 4 地质断面图 钻孔数量取决于设计阶段 桥位地质条件 拟采用的基础类型 钻孔一般应进入风化层下基岩1 3m 钻孔深度取决于河床地质条件 基础类型和深度 钻孔柱状断面图 桥位地质断面图 钻进过程中要认真对待取样 鉴别 记录等环节 11 钻孔柱状断面图 12 桥位地质断面图 13 隧道工程地质勘探通常采用以钻探为主 辅以电探或震探的方法 钻孔位置一般是在隧道中线两侧8 10m 钻孔深度一般应达路线标高以下2 3m 隧道勘测中的主要工程地质问题 1 隧道位置与洞口位置的选择2 地下水 地温及有害气体3 隧道围岩的稳定性 第三节隧道勘测中的主要工程地质问题 公路隧道 山岭隧道河底隧道 越岭隧道 山坡隧道 穿越分水岭或山坡垭口 较深 较长 避让山坡上不良地质现象 长短不一 14 隧道应尽量避免接近大断层或断层破碎带 如必须穿越时 应尽量垂直其走向或以较大角度斜交 在新构造运动活跃地区 应避免通过主断层或断层交叉处 在倾斜岩层中 隧道应尽量垂直岩层走向通过 在褶曲岩层中 隧道位置应选在褶曲翼部 隧道应尽量避开含水地层 有害气体 含盐地层与岩溶发育地段 隧道一般不应在冲沟 山洼等负地形地段通过 一 隧道位置与洞口位置的选择 一 隧道位置选择 1 隧道位置选择的一般原则 15 水平岩层在缓倾或水平岩层中 垂直压力大 对洞顶不利 而侧压力小 对洞壁有利 若岩层薄 层间联结差 洞顶常发生坍塌 故隧道位置应选择在岩石坚固 层厚较大 层间胶结好 裂隙不发育的岩层内 倾斜岩层当隧道轴线与岩层走向平行时 若隧道围岩较薄 较破碎 层间联结差 则隧道两侧边墙所受侧压力不同 易导致边墙变形破坏 故隧道位置应选在岩石坚固 层厚较大 层间联结好的同一岩层内 当隧道轴线与岩层走向垂直时 岩层在洞内形成自然拱 稳定性好 是隧道布置的最优方式 但若岩层倾角小 而裂隙又发育时 则在洞顶被开挖面切割而成的楔形岩块易发生坍落 2 岩层产状与隧道位置的选择 16 1 褶曲构造 当隧道轴线与褶曲轴平行时 沿背斜或向斜的轴部设置隧道都是不利的 由于褶曲地层的轴部岩层破碎 常形成洞顶坍落 尤其在向斜褶曲内常有大量地下水危害隧道 因此 隧道应选择在褶曲两翼的中部 当隧道轴线与褶曲轴垂直时背斜地层呈拱状 岩层被切割成上大下小的楔体 故隧道内坍落的危险较小 向斜地层呈倒拱状 岩层被切割成上小下大的楔体 容易形成洞顶坍落 且常有大量的承压地下水 因此 应尽量避免横穿向斜褶曲 3 地质构造与隧道位置的选择 17 3 地质构造与隧道位置的选择 断层引起的围岩压力变化 断层与隧道位置选择 褶曲与隧道位置选择 2 断层构造当隧道通过断层时 由于岩层破碎 地层压力大 对稳定极为不利 而且由于断层常常是地下水的通道 对隧道的危害极大 因此应当尽量避免 当隧道通过几组断层时 还应考虑围岩压力沿隧道轴线可能重新分布 断层形成上大下小的楔体 可能将其自重传给相邻岩体 使它们的地层压力增加 18 洞口位置选择应保证隧道安全施工和正常运营 根据地形 地质条件 着重考虑边坡的稳定性 并结合洞外工程及施工难易情况 进行分析确定 在稳定的陡峻地段 一般不宜破坏原有坡面 可贴坡角进洞 在有落石时 则应延长洞口 预留落石的距离 隧道洞口应尽量避开褶曲轴部被构造裂隙切割严重的地带 以及较大的断层破碎带 因为这些地段容易造成崩塌 落石与滑坡等不良地质现象 隧道洞口应尽量选择岩石直接露出或坡积层较薄 岩体完整 强度较高的地段 为避免山洪危害 洞口一般不宜设在沟谷中心 二 洞口位置选择 19 隧道涌水 隧道浸水 二 地下水 地温及有害气体 隧道穿过含水层时 地下水涌进隧道 将会大大增加排水掘进和衬砌工作的困难 地下水的活动会改变岩石的物理力学性质 降低岩石强度 并能加速岩石风化破坏 1 地下水 2 地温 在开挖深埋山岭隧道时 地温是一个重要问题 一般在40 以下才能正常施工 因此 必须对深埋隧道内的温度进行预测 并采取降温措施 3 有害气体 在开挖隧道时 常会遇到各种对人体有害 易燃 易爆的气体 在工程地质勘探时 应注意查明隧道所通过的地层含有的各种有害气体 并提出相应的防护措施 20 常见的有害气体有如下几种 甲烷 CH4 易燃 易爆炸的气体 二氧化碳 CO2 无毒的窒息气体 氮 N2 无毒的窒息气体 硫化氢 H2S 易燃的有毒气体 三 隧道围岩的稳定性 隧道围岩是指隧道周围一定范围内 对隧道稳定性能产生影响的岩体 隧道穿越山岭时 破坏了原有的应力平衡 而在隧道围岩中产生新的应力和变形 这种应力以及松动岩层作用在衬砌上的压力称为围岩压力 围岩压力是评定隧道围