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1、第八章第八章(1)马路勘测中马路勘测中的主要工程地质问题的主要工程地质问题张张 茂茂 花花东北林业高校土木工程学院东北林业高校土木工程学院岩土教研室岩土教研室第一节第一节 路途勘测中的主要工程地质问题路途勘测中的主要工程地质问题 沿河线路途布局的主要问题是：河岸选择、路途高度、桥位选择一、山岭区一、山岭区(一一)沿河线沿河线1、河岸选择：、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。路途方案有大方案(主体方案)与小方案(局部方案)之分。为节约工程量、施工便利与路基稳定，路途宜选在有山麓缓坡、较低阶地可利用的一岸，尽可能避让大段的悬崖峭壁。
2、在积雪和寒冷地区，阴坡和阳坡的差异很大，路途宜尽可能选择在阳坡一岸，以削减积雪和翻浆等病害。在顺向谷中，路途应留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，路途应结合岩层倾向和地貌考虑选择较为有利的一岸。在断裂谷中，两岸山坡岩层裂开，裂隙发育，对路基稳定很不利。如不能避开沿断裂谷布线时，应细致比较两岸出露岩层的岩性、产状和裂隙状况，选择相对有利的一岸。在山地河谷中，常常会遇到倒塌、滑坡、泥石流、雪崩等不良地质现象，应通过具体分析，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，更应留
3、意避让悬崖峭壁以及大型不良地质地段；避开沿断裂裂开带布线，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，基本不受洪水威逼，但路途较曲折，回旋余地小；低线路基一侧临水，边坡常受洪水威逼，但路途标准较低，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途高出洪水位。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，勘测时应细致调查沿线洪水位，作为限制设计依据。在强震区，当河流有可能被倒塌、滑坡、泥石流等短暂堵塞时，还应估计到这种堵塞所造成的沉没以及溃决时的影响范围，合理确定线位
4、和标高。2、路途高度、路途高度应依据河岸的地质地貌条件以及河流的水文状况来考虑。垭口是越岭线的限制点，在符合路途基本走向的前提下，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，特殊是在积雪、结冰地区，更应留意选择垭口，以削减冰、雪等病害。对宽而肥的垭口，只宜接受低填浅挖方案，过岭标高基本就是垭口标高。对薄而瘦的垭口，常常接受深挖方式，以降低过岭标高，缩短展线长度，这时就要特殊留意垭口的地质条件。断层裂开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，下列状况可考虑隧道方案：越岭方案可分为隧道和路堑两种，下列状况可考虑隧道方案：接受较短隧道可
5、以大大缩短路途长度，改善路途标准时；接受较短隧道可以大大缩短路途长度，改善路途标准时；在高寒山区接受隧道可以避开或大大减轻冰、雪病害时。在高寒山区接受隧道可以避开或大大减轻冰、雪病害时。(二二)越岭线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、垭口的选择剥蚀积累型垭口剥蚀型垭口山坡线是越岭线的主要组成部分，选择垭口的同时，必需留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，山坡的切割状况，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
6、基稳定性有极大影响。2、展线山坡、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地表水的状况是首先应当考虑的。为了避开水淹、水浸，应尽可能选择地势较高处布线，并留意保证必要的路基高度。地下水的状况也应当细致考虑。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，并应留意地下水变更的幅度和规律。在北方冰冻地区，为防止冻胀与翻浆，更应留意选择地表水解除条件好、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，要留意路途走向与风向的关系，选择适宜的路基高度和路基横断面，以避开或减轻马路的沙埋、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
7、淤泥、泥炭等懦弱地基问题，勘测时应予以留意。在广袤的大平原内，砂、石等筑路材料往往很缺乏，应借助地形图、地质图细致找寻。二、平原区二、平原区1、一般地区、一般地区建设场地的土质、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。路途应尽量避开地势低洼、地基懦弱的地带，选择地势较高、排水较好、地下水位较深、地基内无懦弱层(粉细砂和软粘土)的地带通过。应留意路基排水、路基压实等工作，以避开产生严峻的冒水喷砂，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，并避开严峻的冒水喷砂现象。对于重要马路，应尽量避开沿断层带两侧危急地带布线。2、
8、强震地区、强震地区二、平原区二、平原区大、中桥桥位通常是布设路途的限制点，桥位变动会使确定范围内的路途也随之变动。影响桥位选择的因素有路途方向、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）材料其次节其次节 桥渡勘测中的主要工程地质问题桥渡勘测中的主要工程地质问题 一、桥位勘测中的主要工程地质问题一、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供应地质依据。接受的方法是调查与测绘，必要时可辅以少量勘探工作。对于大桥应供应桥位工程地质说明书，在困难状况下还应有桥位工程地
9、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留意的问题主要有：1、桥位应尽可能选在河道顺直，水流集中、河床稳定的地段，以保证桥梁在运用期间不受河流猛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、无严峻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，尤其不行在未胶结的断裂裂开带或具有活动可能的断层带上建桥。二、桥基勘测中的主要工程地质问题二、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供应地质资料。在调查与测绘的基础上进行勘探工作。对于大、中桥，目前均接受钻探为主，
10、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留意的问题有：钻孔一般设在桥梁中心线上1、钻孔布设：、钻孔布设：2、钻孔深度：、钻孔深度：3、操作规程：、操作规程：4、地质断面图：、地质断面图：钻孔数量取决于设计阶段、桥位地质条件、拟接受的基础类型钻孔一般应进入风化层下基岩13m 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细致对待取样、鉴别、记录等环节 钻孔柱状断面图桥位地质断面图隧道工程地质勘探通常接受以钻探为主，辅以电探或震探的方法。钻孔位置一般是在隧道中线两侧81
11、0m。钻孔深度一般应达路途标高以下23m。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第三节 隧道勘测中的主要工程地质问题隧道勘测中的主要工程地质问题 马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 隧道应尽量避开接近大断层或断层裂开带，如必需穿越时，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，应避开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
12、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、隧道位置与洞口位置的选择(一一)隧道位置选择隧道位置选择 1、隧道位置选择的一般原则隧道位置选择的一般原则 水平岩层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。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实、层厚较大、层间胶结好、裂隙不发育选择在岩石坚实、层厚较大、层间胶结好、裂隙不发育的岩层内。的岩层内。倾斜岩层倾斜岩层当隧道轴线与岩层走向平行时，
13、若隧道围岩较薄、较裂开、当隧道轴线与岩层走向平行时，若隧道围岩较薄、较裂开、层间联结差，则隧道两侧边墙所受侧压力不同，易导致层间联结差，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实、层厚较大、边墙变形破坏，故隧道位置应选在岩石坚实、层厚较大、层间联结好的同一岩层内。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，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、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而裂隙又发育时，则在洞顶被开挖面切割
14、而成的楔形岩块易发生坍落。块易发生坍落。2、岩层产状与隧道位置的选择、岩层产状与隧道位置的选择1)褶曲构造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裂设置隧道都是不利的。由于褶曲地层的轴部岩层裂开，常形成洞顶坍落；尤其在向斜褶曲内常有大量开，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地下水危害隧道，因此，隧道应选择在褶曲两翼的中部。中部。当隧道轴线与褶曲轴垂直时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，故背斜地层呈拱状，岩层被切割成
15、上大下小的楔体，故隧道内坍落的危急较小。隧道内坍落的危急较小。向斜地层呈倒拱状，岩层被切割成上小下大的楔体，向斜地层呈倒拱状，岩层被切割成上小下大的楔体，简洁形成洞顶坍落，且常有大量的承压地下水，因简洁形成洞顶坍落，且常有大量的承压地下水，因此，应尽量避开横穿向斜褶曲。此，应尽量避开横穿向斜褶曲。3、地质构造与隧道位置的选择、地质构造与隧道位置的选择3、地质构造与隧道位置的选择、地质构造与隧道位置的选择断层引起的围岩压力变更断层引起的围岩压力变更 断层与隧道位置选择断层与隧道位置选择 褶曲与隧道位置选择褶曲与隧道位置选择 2)断层构造断层构造当隧道通过断层时，由于岩层裂开、地层压力大，对当隧道
16、通过断层时，由于岩层裂开、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，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，因此应当尽量避开。对隧道的危害极大，因此应当尽量避开。当隧道通过几组断层时，还应考虑围岩压力沿隧道轴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。将其自重传给相邻岩体，使它们的地层压力增加。洞口位置选择应保证隧道平安施工和正常运营，依据地形、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状况，进行分析确定。
17、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峻的地带，以及较大的断层裂开带，因为这些地段简洁造成倒塌、落石与滑坡等不良地质现象。隧道洞口应尽量选择岩石干脆露出或坡积层较薄，岩体完整、强度较高的地段。为避开山洪危害，洞口一般不宜设在沟谷中心。(二二)洞口位置选择洞口位置选择 隧道涌水：隧道涌水：隧道浸水：隧道浸水：二、地下水、地温及有害气体二、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。地下水的活动会变更岩石的物理力学性质、降低岩石强度，并能加速岩石风
18、化破坏。1、地下水、地下水 2、地温、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，必需对深埋隧道内的温度进行预料，并实行降温措施。3、有害气体、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，应留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。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、隧道围岩的稳定性三、隧道围岩的稳定性隧道围岩是指隧道四周确定范围内，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岩稳定性的主要指标，也是隧道衬砌设计的主要依据。隧道围岩的稳定性评价，通常接受工程地质分析和力学计算相结合的方法。隧道通风问题隧道通风问题复习题复习题1、沿河线路途布局的主要工程地质问题有哪些？2、越岭线路途布局的主要工程地质问题有哪些？3、桥位勘测中的主要工程地质问题有哪些？4、桥基勘测中的主要工程地质问题有哪些？5、隧道勘测中的主要工程地质问题有哪些？6、隧道位置选择的一般原则是什么？7、岩层产状对隧道位置的选择有什么影响？8、地质构造对隧道位置的选择有什么影响？