地下洞室岩土工程勘察

地下洞穴岩土工程勘察李守礼铁路第三勘察设计院巷道2003年12月目录前言021.1地下洞穴的分类031.2岩土工程勘察031.2.1调查阶段的划分、目的和要求031. 2。 2交通隧道选线(地址)原则051.2.3交通隧道调查工作流程图： 071.2.4工程地质调查与测绘081.2.5遥感影像地质解释081.2.6勘探和测试091.2.7各调查阶段应提供的资料101.2.8围岩分类121.2.9围岩稳定性分析18参考文献： 20前言为便于广大技术人员进行地下工程和地下洞窟工程地质勘察设计，特别是铁路、公路、自来水、自来水、地铁、港口、工业民间建筑等地下洞穴调查、文件资料整理及本文总结围岩分类和围岩稳定性分析，供勘察设计参考。地下洞穴岩土工程勘察地下洞穴是为了某种目的，在地下或山体内部建造的各种各样的建筑物。 具有隔热、恒温、密闭、防震、隐蔽、不占用土地、不干扰城市基础设施等诸多优点。1.1地下洞穴的分类(参照表1.1-1、表1.1-2 )表1.1-1按毛孔跨度分类类型小型中型大型跨距(b )(m )狭窄的跨度中跨距广阔的范围b5525表1.1-2按用途分类类型有代表性的地下洞穴主要特点地下交通工具运输铁路隧道、公路隧道、地铁、水下隧道、地下通道(包括车站地下通道和人行道)1 .许多单洞有近平行的两个单线洞，铁路也有双线洞。2 .一般是中等跨度，铁路也有宽跨度。3 .除地下通道外，一般较长4 .地铁、地道浅埋，多位于土层。水工人隧道洞送水孔、导水孔、放水孔1 .单孔和群孔2 .一般中小跨度3 .一般较长4 .分为有压和无压矿山巷道煤矿巷道、各种金属矿巷道、非金属矿巷道和其他矿井巷道(这些巷道包括运输巷道和开采巷道)。1 .多属群穴2 .窄跨度多3 .经常深埋4 .地质条件几乎没有选择的馀地地下工业使用房间地下工厂、地下电站(包括水电厂)、地下试验室、地下污水处理厂、其他工业现场等1 .以主孔为中心的孔群2 .多数是大型和巨大的地下工程地下民用和公共建筑地下商店、地下街、地下电影院、地下医院、地下运动场、地下住宅、地下宾馆等地下车库、地下油库、水封油库、地下冷库、地下物资仓库、地下水库、地下废料库等1 .地下单洞或群洞2 .虽然有大中小跨度，但以小跨度为主3 .多数是浅埋4 .大部分利用人防工程，位于城市地下军事工程飞机库、舰艇库、武器库、指挥所、掩蔽体、作战坑道、各种军事装备器材库、人防工程等1 .单孔或群孔2 .飞机库(远大于高度的跨度)和舰艇库为大型地下工程的作战坑道一般较窄范围的人防工程有大、中、小跨度，但以小跨度为主。3、人防工程以外的选址从军事上考虑，工程地质条件的选择馀地很少。地下洞穴完全环绕在岩土介质中，必须考虑如何防止周围介质对其产生不良影响，如围岩压力、地下水等，如何利用周围介质的有利条件，如将围岩改造成洞穴自身的支护结构等。1.2岩土工程勘察1.2.1调查阶段的划分、目的和要求1.2.1.1调查阶段的划分(参照表1.2.1.1 )表1.2.1.1调查阶段的划分直觉范围调查阶段岩土工程勘察规范可行性研究调查初步调查详细调查工程勘察铁路工程地质勘察规范检查初测测定补充测量水电工程地质勘察规范计划阶段调查可行性研究阶段调查初步设计阶段研究技术实施阶段调查公路工程地质勘察规范可行性研究工程地质调查初步工程地质勘察详细的工程地质调查地铁、轻轨交通岩土工程勘察规范可行性研究调查初步调查详细调查工程勘察港口工程地质勘察规范可行性研究阶段调查初步设计阶段研究工程图设计阶段调查1.2.1.2各调查阶段的目的和要求(见表1.2.1.2 )表1.2.1.2各调查阶段的目的和要求调查阶段范围目的方法和要求可行性研究调查(勘查、规划阶段调查)包括拟进行一些初步比较的洞穴地址区根据工程用途、性质、规模和国家规划，为方案的立项提供资料收集区域地质资料，通过现场调查和调查，了解规划方案的地形、地形、地层岩性、地质构造、工程地质和水文地质条件。 必要时进行少量勘探，进行可行性评价，选择合适的洞口和洞口的铁路越岭隧道，利用卫片和航片进行室内解释，可以选择洞穴地址和洞口的合理位置、地质复杂的地区，首次测量前应开展次级地质工作。初步调查(初测，初步设计阶段调查)包括一些有定点价值的洞穴及其周边地区选择最佳大厅，为初步设计、概算等提供资料。一般以工程地质测绘为主，特长交通隧道和多线隧道应采用遥感影像、地质解释、地质测绘、综合物探方法，必要时辅助少量钻井和试验。 初步确定选定方案地质条件和环境条件岩体围岩分类评价洞口稳定性，为初步设计提供依据。详细调查(测量、补充测量、施工图设计阶段调查、技术施工阶段调查)选定的洞窟地址和洞窟边界以外的50200m，以及相关地区为初步调查、深化施工图的设计和施工方案的制定提供资料。采用以钻探、物探和测试为主的综合勘探方法，根据需要配置施工导孔，详细阐明了洞口、洞室穿越线路的工程地质和水文地质条件，分段划分围岩种类(岩体质量等级)，评价洞体和围岩的稳定性，为保护结构设计和施工方案的确定提供资料。物探：揭示复盖层厚度、构造破碎带分布及围岩分类等钻井：揭示重要岩土工程问题及检测物异常，钻井应综合利用洞探：上述各种方法未明确岩土工程条件的大型重要工程。工程勘察洞内及其相关地区为在施工中验证和补充前阶段的资料，预测和解决施工中新暴露的岩土工程问题，提供调整围岩种类、修改设计和施工方法的资料。根据施工进行以下工作1、协助施工前准备(熟悉前阶段地质资料、文件、规章、规范等)。2 .施工地质目录及地质图的编制3 .进行先进地质预报，采用掌面位移测量法、掌面地质素描法、先进导坑预报法的先行钻孔测试法和综合物探等方法，明确了掌面地层结构、水量、水压、地热、岩爆、膨胀岩的有无等问题4 .测量围岩的地应力、弹性波速及岩石物理力学性质，修正围岩的种类。5 .进行围岩稳定性分析，测量钻井后围岩的变形、松弛范围及时间变化速度。6、参与施工监控系统的设计、监控分析和数值分析7 .测量支护体系应力应变，及时提出支护参数和施工方法。1. 2. 2交通隧道选线(地址)的原则1.2.2.1一般地区隧道位置的选择a .应选择地质构造简单、地层单一、岩性完整、工程地质条件好的地区，在倾斜岩层中，以隧道轴线垂直岩层前进为宜。b .山体稳定，山体完整，山体不冲沟，山洼等次生地形小，无软弱夹层，要选择通过岩层基本稳定的地区。c .地下水影响小，无有害气体，无有用矿物，应选择不含放射性元素的地层通过。1.2.2.2不良地质区隧道位置的选择a .隧道沿褶皱结构配置时，一般避开褶皱曲柄部破碎带，选择两侧翼部地质好的一侧通过。b .隧道应尽可能避开断层破碎带，特别是含水丰富的破碎带，隧道应以垂直或大角度倾斜交通。c .隧道洞必须通过滑坡、不得穿过错误体内的此类地区时，应将洞体埋入错体或折面以下一定深度的坚固地层中。d .陡岸坡面大坍塌或坡面大坍塌，隧道位置靠里，有困难应放在坚实地层中的，应选择范围最小、比较稳定的地区，提出保证施工和洞身安全的有效措施。 崩落地区短、崩落石小、情况不严重时，考虑明洞方案或与路基防护工程进行比较。e .隧道应避免通过严重不良地质、地下水极为发达的低洼水坑。f .通过岩石块区域时，如果判明岩石块稳定，可以建造隧道，但必须确保岩石块和岩石块的接触面不会出现漏洞。 如果是不稳定的岩石山，隧道必须移动到岩盘中，留下足够的安全厚度。g .隧道通过泥石流沟床下部时，应将洞体放入岩石中或稳定地层中，保证拱顶有一定的安全复盖厚度。 采用明洞方案时，明洞基础应置于岩土或坚固可靠的地基上，考虑到明洞顶回填可能会引起河床下坡、上升和相互转化，应加上0.5m以上的安全复盖厚度。h .隧道通过岩溶地区时，应选择难溶岩地区和地下水不发达地区。 尽量不要横穿岩溶严重发达的地下溶洞、地下水富集区、地层软弱地带、地质构造破碎带等区域，如果不能避免熔岩与难溶岩的接触带，请选择在狭窄、影响范围最小的地方以垂直或大角度通过。I .隧道一般要尽量避免流沙区域，应当短距离穿越其范围最小、比较稳定的地区，提出合理可行的工程处理措施，确保工程和行驶安全。 第四纪沉积层一般软弱易塌，对施工极为不利，一般应避免的隧道部分洞不可避免的，应选择影响范围最小的地区，根据其性质和地下水情况采取合理的施工措施。j .隧道应尽量避开结构松散的冰层通过冰碛层时，应选择通过结构相对紧密、影响范围最短的地区。k .隧道应避免穿越煤系地层和含气量高的地区的煤系地层时，隧道有一定厚度的隔板，或者以较宽的角度穿越，尽量减少其影响长度。l .黄土地区隧道应避开地下水活动、塌陷洞密集、沟壑发展、地层不稳定滑坡、泥石流等地区，选择通过没有地下水活动、密集稳定、远离塌陷洞群体的地区。m .在多年冻土地区，受冻土、融化、热融合等特殊物理地质现象的影响，隧道洞应避免穿越地下冰和地下水发达地区，不可避免应采取综合对策。n .水库地区隧道的位置应避开受水库充水和消水影响而易发生塌陷病害的松散破碎地带，选择稳定的岩石和塌岸范围外的坚固地层内。o .隧道穿地振动峰值加速度在0.10g以上的强震区域，应避免开发地震断层带，选择有利于抗震的区域。p .对于地质构造复杂、岩体破碎、堆积厚度等工程地质条件差的邻近山偏压隧道，应靠内增加隧道，避免短隧道群。q .沿河山隧道应避免山体失稳、严重滑坡、塌陷、岩山等不良地质，应考虑河流变化。 隧道的位置应该靠内。r .隧道应避开高地应力区。 在不可避免的情况下，霍尔轴必须平行于最大主应力方向。1.2.2.3水下隧道位置的选择a .具有良好的工程地质和水文地质条件，应尽量选择古岩浆岩和沉积岩等较硬、连续沉积或岩石较稳定的岩石中。 选择轴线时，尽量避免大断裂带、不匹配接触带及弱解离带，严禁水下隧道轴线方向与断层方向一致，困难时可垂直通过大断裂带。 隧道轴线尽量选择岩体完整、岩性坚硬、无溶洞、无断层带、河床冲刷后沉积霸盖层薄、无大沟的地区。b .选择通过尽可能厚的层状隔水层或含水少的不透水地层，隧道应避免地下水含有危害混凝土的盐类和腐蚀性物质。c .水下隧道在河床笔直、河道狭窄、河水浅、无深沟地区难以满足上述条件时，应考虑河宽与河深的相互关系，比较多种方案。d .隧道是两岸山体整齐、河床段导线直线、布线便利、河床水域比较稳定的地区，应避