水文地质勘察课程设计报告

1、岩土工程勘查 课程设计 目目 录录 第一章第一章 概概 述述.1 一、工程概况.1 二、 目的与任务.1 三、 勘察依据.2 四、勘察方法及完成工作量.2 五、勘察工作概况.2 第二章第二章 自然地理及工程地质条件自然地理及工程地质条件.3 一、自然地理.3 二、工程地质条件.4 （一）地形地貌.4 （二）地层岩性 .4 （三）地质构造与地震 .5 （四）水文地质条件 .5 第三章第三章 滑坡工程地质特征滑坡工程地质特征.5 一、滑坡形态.5 二、滑体岩土特征.6 三、滑坡变形破坏与成因分析.7 第四章第四章 滑坡区域稳定性评价滑坡区域稳定性评价.8 一、滑坡定性评价.8 二、滑坡稳定性计算.

2、8 第五章第五章 边坡治理方案建议边坡治理方案建议.12 一、工程措施.13 二、建议.13 附图附图.13 岩土工程勘察课程设计 1 第一章第一章 概概 述述 一、工程概况一、工程概况 子洲至靖边段高速公路是国道主干线（gz35）青岛银川公路的重要组成部分， 也是陕西省高等级公路网主骨架的重要组成部分。该段高速公路的修建，对改善陕北 地区交通环境，促进和加快地方经济的发展具有十分重要的带动作用。 该段公路目前处于施工建设阶段。2005 年 7 月，k130+460760 天云煤矿改线段， 路基侧边坡开挖过程中，由于施工放炮及连续暴雨等因素，导致 k130+460760 段基 岩以上 3-6

3、级边坡失稳滑塌，后经重新刷坡处理该段目前已处于稳定状态，刷坡后共 分十六级边坡，每级边坡高 7-10m，平台宽 4-8m，综合坡率约为 1:1.75（见附录照片 1） 。2006 年 6 月，k130+575.3744.7 段已施工完毕的高边坡 3-6 级边坡又产生局部 滑塌，并产生错台裂缝，错台高度 2-3m，为保证 6 级以上边坡稳定，防止产生边坡整 体失稳，受院经营室委托，我通盛岩土公司对该滑坡进行了勘察，通过本次勘察确定 了滑坡的范围和规模，评价其稳定性，提出了治理建议。 二、二、 目的与任务目的与任务 本次勘察的主要目的是查明滑坡区的工程地质条件，滑坡体的结构，滑动面、滑 动带的位置

4、，分析滑坡的成因及演化过程，评价和预测滑坡的稳定性现状及发展趋势， 同时分析边坡的稳定性，为整个边坡治理工程设计提供地质依据。具体任务有： (1)在充分搜集区域地质、水文地质、工程地质资料及研究分析原线路勘察设计文 件、施工文件的基础上，分析掌握滑坡的自然地质背景条件； (2)查明勘察区的地形、地貌、地层结构及岩性特征，提供各地层岩性及滑坡岩土 的物理力学性质指标； (3)查明滑坡体的分布范围、形态、规模、类型，分析滑坡空间分布特征； (4)查明滑坡体厚度、滑面埋深及展布特征，提供滑面（带）土的物理力学性质指 标； (5)在综合分析滑坡形成条件，产生机理及运动模式的基础上，对滑坡的稳定性进 行

5、定量评价，并预测其发展趋势及危害程度。 (6)对滑坡防治提出经济技术合理的建议措施。 子洲至靖边高速公路工程地质勘察报告 2 三、三、 勘察依据勘察依据 本次勘察工作依据和执行的规范、规程、技术标准及要求有： 1. 公路工程地质勘察规范jtj064-98 2. 公路工程抗震设计规范jtj 00489 3. 公路土工试验规程jtj 05193 4. 公路工程技术标准jtg b012003 5. 公路路基设计规范jtg d302004 6. 岩土工程勘察规范gb50021-2001 7. 建筑边坡工程技术规范gb50330-2002 8. 工程测量规范gb50026-93 9. 中华人民共和国工程

6、建设标准强制性条文(公路工程部分) 10.地质灾害防治工程勘察规范db50/143-2003 11.工程地质手册 （第三版） 四、勘察方法及完成工作量四、勘察方法及完成工作量 本次勘察以工程地质调绘、钻探和室内试验为主，并辅以工程测量（包括 1:1000 地形图测量、断面测量及定点测量） 、挖探等多种现场勘测手段进行工程勘察， 对所取资料进行综合分析利用。工程测量采用尼康牌全站仪完成；钻孔采用一台 xy- 100 型和一台 xy-150 型岩芯钻机完成，对土体部分完全采用干钻，取土用薄壁取土器； 探井布置在滑坡周界，以便揭露滑带；室内对所取滑体和滑带土做了常规物理力学性 质试验及抗剪强度试验。

7、所布置的勘察工作量查明了该滑坡的分布范围、地质条件、 物质组成及结构特征。完成实物工作量详见“勘察工作量统计表”表 1。 五、勘察工作概况五、勘察工作概况 勘察工作是在院总工办、经营室统一安排下，由陕西通盛岩土工程公司承担完成。 外业工作于 2006 年 9 月 20 日开始，10 月 13 日结束，我院总工办和岩土公司领导对本 项目非常重视，勘察工作前期及外业验收期间到现场指导和解决疑难地质问题，对保 证勘察质量和勘察资料的准确性起到了重要作用，于 2006 年 10 月中旬完成报告的编 写，及时为设计部门提供了所需的工程地质资料。 岩土工程勘察课程设计 3 表表 1 勘察工作量勘察工作量统

8、计统计表表 工 作 项 目单位完成工作量 1：1000 地形测图km20.11 1：1000 剖面测量km/条0.41/2工程测量 定点测量点104 1：1000 地质调绘km20.11 地质测绘 1：1000 实测剖面km/条0.41/2 钻探m/个461.7/12 探井m/个46.0/5 原状样 组230 勘探 工程 取样 岩样组2 常规试验(物理力学)组230 室内试验 剪切试验组137 其他摄影张(工作日)40(3) 第二章第二章 自然地理及工程地质条件自然地理及工程地质条件 一、自然地理一、自然地理 工作区位于陕西省榆林市横山县魏家楼乡天云煤矿对面，处于正在建设中的子靖 高速公路 k

9、130+460-760 左侧。 滑坡所在地属内陆干旱、半干旱气候区，冬季寒冷，夏季炎热且昼夜温差较大， 春季多大风扬沙天气，沙尘暴时有发生。据地方气象部门资料，勘察区多年平均气温 6.5 c，一月平均气温-8.9 c，七月平均气温 22.5 c，极端最高气温 35.9 c，极端最 oooo 低气温-17.3 c；多年平均降水量 300500mm，最大年降水量 802.4mm，最小年降水量 o 140.3mm，雨季多在七、八、九三个月，多以雷阵雨和暴雨形式发生，多年平均蒸发量 18002200mm，是降水量的 5 倍；滑坡勘察区内多年平均风速 3.1m/s，最大风速可达 17.9m/s；季节性冻

10、土深度 0.71.0m。 滑坡勘察区主要水系蚂蚁河属黄河二级支流大理河的支流，年平均水位较低，但雨 季易发洪水，冲蚀两岸较严重。 子洲至靖边高速公路工程地质勘察报告 4 二、工程地质条件二、工程地质条件 （一）地形地貌（一）地形地貌 滑坡所在地为黄土梁峁沟壑区，冲沟发育，切割强烈，沟谷多呈“v”形，基岩外露， 谷坡较陡，25o65o，水土流失严重。黄土梁峁与河谷相对高差达 150 余米。 滑坡地貌明显，上部有圈椅状滑坡壁，坡面呈台阶状，上部陡，中下部变缓。 （二）地层岩性（二）地层岩性 勘察区出露地层主要为第四系全更新统滑坡堆积层（q4del） ，上更新统风积马兰黄 土（q3eol） 、中更新

11、统风积离石黄土（q2eol） 、中更新统河流三、四级阶地冲积层（q2al） ， 其下局部下伏中侏罗系直罗组（j2z）灰色、浅绿色泥岩-砂岩，细粉砂岩夹泥岩互层等， 产状较平缓，倾角 2o5o，分布在河谷两岸，构成了滑坡中前部的滑床。各时代的地层 特点分述如下： 1 1第四系全新统（第四系全新统（q q4 4） 岩性为第四系全新统滑坡堆积层（q4del） 。主要分布在第四系中更新统风积离石黄 土（工作区主要地层）与第四系中更新统河流三级阶地冲积层、中侏罗系直罗组泥岩- 砂岩与过渡的斜坡地带。成分以浅黄色粉性黄土状土、棕红色古土壤为主。土质不均匀， 结构松散，可塑硬塑状态。 2 2第四系上更新统（

12、第四系上更新统（q q3 3） 岩性为风积的马兰黄土（q3eol） 。主要分布在该边坡上部，厚约 10-15m，颜色以浅 黄色为主，局部灰白色，粉粒含量较高，具大孔隙，结构疏松，垂直裂隙较发育。其下 与第四系中更新统离石黄土整合接触。 3 3第四系中更新统（第四系中更新统（q q2 2） 根据钻探及工程地质调绘可知勘察区分布的中更新统地层主要为风积离石黄土 （q2eol） 、河流三级阶地冲积层（q22al） 、河流四级阶地冲积层（q21al） 。分述如下： （1） 、中更新统风积离石黄土（q2eol） 主要分布在三级至十五级边坡范围内，并夹有 2-3 层古土壤，颜色以浅黄色为主， 粉粒含量较高

13、，夹杂少量粘粒、黑色斑点及白色菌丝，结构较密实，可塑硬塑状态。 其下与中更新统河流三级阶地冲积层（q2al） 、中侏罗系直罗组（j2z）泥岩-砂岩层不 整合接触。 （2） 、中更新统河流三级阶地冲积层（q22al） 该层在边坡三级至十一级边坡范围内呈不连续分布，成分以圆砾土及亚砂土为主， 颜色较杂，厚度 58m，夹有锈黄色斑点，弱胶结，结构致密，呈坚硬硬塑状态。其 下一般与中侏罗系直罗组（j2z）泥岩-砂岩层整合接触。 岩土工程勘察课程设计 5 （3） 、中更新统河流四级阶地冲积层（q21al） 该层在十级至十五级边坡范围内呈不连续分布，成分以圆砾土及亚砂土为主，颜色 较杂，厚度 030m，夹

14、锈黄色斑点，弱胶结，结构致密，呈坚硬硬塑状态。 4 4中侏罗系直罗组（中侏罗系直罗组（j j2z 2z） ） 根据钻探可知，该层主要为中侏罗系直罗组泥岩及砂岩。上部泥岩全-强风化，多 呈浅绿色，层状结构；弱风化砂岩多呈浅绿色-灰绿色，块状结构，成分以长石、石英 为主。总体上产状较平缓，倾角 2o5o，直接出露地表，构成了滑坡中前部的滑床。 （三）地质构造与地震（三）地质构造与地震 滑坡勘察区位于陕北黄土高原稳定地块区，属陕甘宁盆地的一部分，褶皱、断裂 不发育，地块隆起是其主要表现特征，地震活动较少，总体上表现出地块较强的稳定 性和完整性，未发现有断裂带。 勘察区地震活动相当微弱，据历史记载仅发

15、生过 46 级地震，且分布零散。据 中国地震动参数区划图 （gb18306-2001）和陕西省活动性构造与地震震中分布图 ，勘察区基本地震烈度为度，场地地震反应谱特征周期 t=0.35s，地震动峰值加速度 a0.05g。 （四）水文地质条件（四）水文地质条件 根据地下水含水层的岩性、赋存状态和水动力学等特征，勘察区地下水可分为黄 土孔隙裂隙水和基岩裂隙水二种。 1 1黄土孔隙裂隙水黄土孔隙裂隙水 勘察区黄土层地下水量极小，以上层滞水为主，虽然钻孔及挖探均未发现地下水， 但根据调查，在路线两侧局部地段存在黄土陷穴，其周边黄土存在上层滞水的可能性 极大。含水岩组的特性决定了本层地下水富水性差，分布

16、极不稳定。 2 2基岩裂隙水基岩裂隙水 主要赋存在中侏罗系泥岩-砂岩层的节理、裂隙中。赋水性与岩体节理、裂隙的大 小、密度、以及连通性等密切相关，分布不均匀，主要取决于节理裂隙发育程度。上 部全-强风化泥岩层节理裂隙较发育，接受补给条件有利，因此富水性较好，其下微风 化砂岩层则富水性较差，总体上看，勘察区基岩裂隙水基本上以点滴状下渗，下渗面 不连续。说明该类型地下水贫乏。 第三章第三章 滑坡工程地质特征滑坡工程地质特征 一、一、滑坡形态滑坡形态 该滑坡位于陕西省榆林市横山县魏家楼乡天云煤矿对面。整体上形态呈“簸箕” 子洲至靖边高速公路工程地质勘察报告 6 形（见照片 1 及附件工程地质平面图）

17、 ，滑坡后缘高程为 1099.71m，前缘高程为 1073.32m，高差约 27.0m。路基三级边坡切削滑坡前缘，边坡坡度约为 45。滑坡前缘 宽度约为 76.0m，顺主滑方向长约 50.0m，滑体最大厚度约为 14.0m，体积约 2.1104m3，为一中型土质滑坡。 二、二、滑体岩土特征滑体岩土特征 由滑坡上钻孔 zk2-1、zk2-2（见附件） ，组成滑坡体的岩土沿深度范围可以分为三 层。上层为黄土状土（原黄土） ，多呈浅黄色，厚度 5.07.0m，滑体前缘最薄处约 3.0m，中间约 6.7m，后缘最厚处约 8.0m，垂直裂隙发育，岩性呈可塑硬塑状态，结 构较松散，钻孔岩芯呈散块状，夹有少

18、量植物根系及黑色斑点，粉粒含量较高；中层 黄土状土（原古土壤） ，褐黄-棕红色，厚度约 2m，硬塑状态，结构致密，钻孔岩芯呈 柱状，夹有白色菌丝及少量钙质结核；下层又为浅黄色黄土状土（原黄土） ，厚度在 1.03.0m 之间，硬塑状态，结构致密，钻孔岩芯呈散块-短柱状，夹杂黑色斑点及白 色菌丝，zk2-2 该层下部可见砾石及泥砂岩层，但 zk2-1 揭示该层下部缺失砾石层，分 析认为是由于滑坡造成此处砾石层被推出。滑体土物理力学性质统计见表 2。 根据钻孔及探井所揭露的滑动面位置，可以推断出该滑坡的滑动面剖面形状为近 似圆弧形，滑坡前缘大致与基岩面紧密接触。 岩土工程勘察课程设计 7 照片 1

19、 三、滑坡变形破坏与成因分析三、滑坡变形破坏与成因分析 根据野外调查和勘探，该滑坡是在边坡重新刷坡完毕后，发生连续暴雨，雨水沿 土体表面垂直裂隙及落水洞下渗而引发的。滑坡产生后，边坡中上部出现错台裂缝， 错台高度达 2-3m，严重威胁到了路基安全；坡体表层也出现了弧形的张拉裂缝，裂缝 宽度 0.53cm，深度 16m，个别裂缝已深入至强风化基岩中。 从总体上来看，造成滑坡的成因主要有以下几点： 1、坡体结构是形成滑坡的物质基础。上覆黄土，下伏泥岩-砂岩是易滑坡地层， 本边坡上部黄土易渗水，下部泥岩相对隔水，从而形成滑动带，使其具备了滑坡的条 件。 2、连续暴雨是滑坡产生的直接诱因。 3、高边坡

20、开挖过程中，由于放炮及土方开挖等工程因素，造成土体结构松动，边 坡前缘形成高陡临空面，边坡土体发生应力重分布，是形成滑坡的另一重要因素。 子洲至靖边高速公路工程地质勘察报告 8 表表 2 滑体土物理力学性质指标统计表滑体土物理力学性质指标统计表 统计项目 样本 个数 最大值最小值平均值 天然含水率(w)%2913.83.27.2 天然密度()g/cm3161.991.411.66 干密度(d)g/cm3161.631.341.47 比重(gs)292.712.682.69 孔隙比(e0)181.120.660.88 饱和度(sr)%1889.99.033.6 液限(wl)%2930.626.7

21、28.6 塑限(wp)%2922.016.819.6 塑性指数(ip)%2912.46.89.8 液性指数(il)%290.450.00.0 压缩系数(a1-2)mpa-1110.750.110.39 压缩模量(es1-2)mpa1120.42.98.9 内摩擦角()1127.019.022.2 内聚力（c）kpa1146.015.028.4 第四章第四章 滑坡区域稳定性评价滑坡区域稳定性评价 一、滑坡定性评价一、滑坡定性评价 现场调查表明，滑坡体所反应的宏观变形迹象已很明显，主要是由于以前爆破施 工刷坡及连续暴雨而造成的。坡体后缘错台裂缝不断扩展和下挫，前缘土体有被推出 顺坡滑落的现象，均反

22、应了该滑坡目前处于不稳定状态，对公路建设已造成直接威胁。 二、滑坡稳定性计算二、滑坡稳定性计算 1.1.计算方法计算方法 根据岩土工程勘察规范推荐的滑坡稳定性计算公式计算本滑坡的稳定系数。 岩土工程勘察课程设计 9 1 1 1 1 1 1 n i n n ij ji n i n n ij ji s tt rr f （1） 其中 iii iii iiiii niii n ij j iiiiij wt wn lcnr sin cos tan . tansincos 121 1 111 式中: fs稳定系数； wi第块段滑体所受的重力(kn/m)； ri作用于第块段的抗滑力(kn/m)； ti作用于

23、第块段的滑动分力(kn/m)； ci第块段土的粘聚力(kpa)； i第块段土的内摩擦角()； li第块段滑动面长度(m)。 滑坡推力计算公式为： iiiiii rekwe 1 sin （2） 式中: ei第i块剩余下滑力（kn/m） ； ei-1第i-1 块剩余下滑力(kn/m)； k安全系数； 其余参数同前。 若所得某条块的滑坡推力为负值时，说明自该条块以上的滑体是稳定的，并考虑 其对下一条块的推力为零。 2.2.滑坡稳定性计算滑坡稳定性计算 选取滑坡主剖面计算稳定性，计算分块见图 1。 子洲至靖边高速公路工程地质勘察报告 10 27m 52.5m 图 1 根据公路路基设计规范 （jtg d

24、30-2004） ，分别计算正常工况（天然状态）和 非正常工况（饱水状态）下滑坡稳定性及滑坡推力。利用极限平衡法进行滑坡稳定 性计算一般要提供滑坡土体的重度，滑动面的内聚力和内摩擦角。该滑坡为土质滑坡， 滑体土土质比较均匀，天然状态下滑体土的重度参考土工试验成果取 18 kn/m3；饱水 状态下滑体土的重度取 22kn/m3。 滑面强度参数取值根据室内试验值及反算综合考虑。该滑坡目前处于蠕动挤压状 态，天然状态下稳定系数在 1.00-1.05 之间，根据土工试验成果另结合经验给定滑动 面的抗剪强度c值为 12kpa，反算滑动面的值。在 1.00-1.05 之间给不同的稳定系数 反算，反算结果如

25、表 3。根据反算结果及经验，滑动面强度参数取值如下： c=12kpa，=16.0。 表表 3 3 滑动面参数反算结果表滑动面参数反算结果表 给定滑动面抗剪强度 c=12kpa 稳定系数 k1.001.011.021.031.041.05 反算结果 15.7115.9316.1716.3816.6016.82 运用公式 1 和公式 2 分别计算正常工况（天然状态）和非正常工况（饱水状态） 下滑坡稳定性及滑坡推力。滑坡稳定系数及滑坡推力计算结果见表 4 和表 5。 岩土工程勘察课程设计 11 表表 4 4 滑坡稳定系数及滑坡推力计算表（天然状态下）滑坡稳定系数及滑坡推力计算表（天然状态下） 块号

26、滑块重量 qi (kn/m) 滑面 长 li （m） 滑面 倾角 i() 粘聚力 ci (kpa) 内摩 擦角 i() 下滑力 ti (kn/m) 抗滑力 ri (kn/m) 传递 系数 j 滑坡推 力 e(kn/m) 稳定 系数 fs 1449.8213.8167.91216416.18214.660.89305.56 21017.728.5052.11216803.07281.260.89993.31 31169.16.5036.81216699.50346.610.871410.25 41258.385.5619.71216424.40406.410.921353.92 51180.62

27、5.297.31216150.83399.240.971028.62 6968.945.241.4121623.84340.640.99681.81 77925.24012160.00289.981.00386.81 8640.265.241.8121620.33246.381.00169.18 9374.225.253.1121619.91170.151.0024.91 10169.025.264.0121611.91111.470 1.29 子洲至靖边高速公路工程地质勘察报告 12 表表 5 5 滑坡稳定系数及滑坡推力计算表（饱水状态下）滑坡稳定系数及滑坡推力计算表（饱水状态下） 块号 滑

28、块重 量 qi (kn/m) 滑面长 li （m） 滑面 倾角 i() 粘聚力 ci (kpa) 内摩 擦角 i() 下滑力 ti (kn/m) 抗滑力 ri (kn/m) 传递 系数 j 滑坡推力 e(kn/) 稳定 系数 fs 1549.7813.8167.91216508.66225.540.89410.29 21243.888.5052.11216981.53321.100.891269.34 31428.96.5036.81216854.95406.300.871790.09 41538.025.5619.71216518.71481.900.921727.58 51442.985.297.31216184.35473.860.971337.93 61184.265.241.4121629.14402.360.99925.20 79685.24012160.