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1、 高速铁路工程地质勘察特点 本文主要围绕着高速铁路工程展开了分析,主要分析了高速铁路工程地质勘察工作的一些主要问题,探讨了我国高速铁路工程在不同地质情况下进行勘察工作的要点,并提出了一些有效的应对对策。标签:高速铁路;地质;勘查;特点 一、前言 高速铁路的快速发展为我国经济的腾飞带来了新的生机,同时,高速铁路建设的质量也至关重要,因此,必须要做好高速铁路工程的地质勘察工作,为高速公路的建设奠定基础。二、各种不确定性的影响 以地质条件和岩体力学性状的不确定性为例:地质条件和岩体力学性状的不确定性是岩石力学研究中的主要困难,试验研究成果(即使是现场岩体力学试验)代表的只是与试验点条件相似的天然岩体
2、,通过大量试验可以得到该试验地段岩体力学性质的平均概念和可能变化的范围,但仍然不能对较大范围工程岩体的力学性状给出确定的数值来。地质条件和岩体力学性状的这种不确定性,给岩石工程建设带来一系列消极影响:一方面,施工开挖后如果没有及时揭露原先没有发现的缺陷,就会给工程留下安全隐患,有时会引起施工期岩体失稳,事后处理延误工期;另一方面,为了对付这种不确定性,往往趋于保守的进行设计。事实上,因为各种不确定性因素的存在,高速铁路设计人员在设计中不得不采用偏于保守的参数和条件、保留过大的安全裕度,不必要地增加了工程量和投资。三、高速铁路工程勘探的密度和深度 高速铁路对地质勘察提出了较高的精度和深度要求,一
3、是路基工程技术标准高,要求严格控制路基变形和工后沉降,在路基、桥涵、隧道不同构筑物间均需设置过渡段。对一定深度地基土的性质、指标均要分层查清,特别是查明软土、松软土、膨胀土等特殊岩土,避免路基直接置于松软地基土上产生较大的沉降变形。京沪暂规规定,应查明路基基底以下 25m 深度范围内岩土层的工程地质特性。其次,在高速铁路设计中,因考虑路基工后沉降因素,路桥分界高度大为降低,桥梁比例较大,如武广客运专线桥梁长度约占线路长度的 42%,郑西客运专线桥梁长度约占线路长度的 40%,福厦快速铁路桥梁比例占线路长度的28%。为了保证桥梁结构的横向刚度,一般采用中、小跨度的桥梁。同时,地质勘察还要确保桥梁
4、桩基础置于完整基岩之上或者满足桩身沉降检算要求。高速铁 路对路基填料要求极高,一般均要求填筑 A、B、C 级填料,路基填料要求按建筑材料场地进行地质勘察。由于以上原因,勘探点的密度和深度大幅增加。据对武广、郑西等客运专线及其他快速铁路勘探工作量的统计分析,地质钻探工作量是一般铁路的 58 倍。尽管勘探点密度、深度大幅度增加,但是高速铁路设计理论的不完善、不成熟仍然给工程地质勘察带来了一些困难。比如桥梁桩基础沉降检算,桩尖以下的压缩层计算到什么深度;在碳酸盐岩可溶岩地层中,桩基础是否一定要置于 10m无溶蚀完整的灰岩中,如果无 10m 完整灰岩,可否采用摩擦桩;完整岩石的桩周侧壁摩阻力如何计算。
5、由于未解决上述设计中遇到的问题,地质勘察中钻探深度大幅增加,设计显得十分保守。这些问题有待于结合生产,进行专门的课题研究。四、岩土设计参数统计分析 高速铁路各类工程基础地基沉降、变形计算量大,要求提供相对可靠、适用的岩土设计参数。可靠就是指提出的岩土参数能正确地反映岩土体在规定条件下的性状,能比较有把握地估计参数真值所在的区间;适用是指岩土参数能满足岩土力学计算的假定条件和计算精度。因此,工程地质勘察报告中提供给设计采用的岩土设计参数应有可靠试验依据,这就要求地质勘察中分不同的工程地质单元、不同的岩土层甚至不同的工程类别,有针对性地提取大量的岩土样进行试验。在成果报告中,岩土物理力学设计参数尽
6、可能采用试验数据,分别按工程地质单元、区段及层位进行统计分析,沿线重点工程、重大不良地质工点应按压缩层范围内不同层位的试验资料、数据进行统计分析,提出设计需要的岩土设计参数标准值。岩土参数统计分析后提供设计的标准值仍然是接近自然界岩土真值的可靠性估值。可靠性估值是在统计学区间估计理论基础上得到的关于参数母体平均值置信区间的单侧置信界限值。近十几年,国外岩土工程界正流行概率法定量分析岩土设计参数,欧洲的岩土规范中已作了原则规定,但国内还未完全推行。随着我国高速铁路勘察设计理论和实践的丰富完善,也一定会有自己的概率法设计,工程地质勘察也会更加贴近真实的自然岩土。五、地质勘查在高速铁路中的应用 1、
7、地质勘查的内容 渝黔高速铁路的沿线涉及重庆和贵州地区,地形有高原、丘陵、盆地等;不良地质作用有岩溶、滑坡等和地质灾害、特殊性岩土和地下水等特殊地质情况,面对如此复杂的地质情况,这就需要在高速铁路设计和施工之前,需要按正确的建设程序勘察地质情况,包括详细调查研究重庆贵州两地的地形,分析判断地质、环境特征;研究不良地质作用,判断对高速铁路建设稳定性的危害程度;測定在高铁建设期间可能发生变化的地基土层物理力学性质;明确地下水类型、水质、分布等情况;仔细编制勘察设计资料,真实谨慎的反映该地区的工程地质条件,综合评价全部工程地质条件,编写资料完整准确的勘察报告;面对可能不利于建设高速铁路的岩土层要提出实
8、际可行的处理方案;使建设的渝黔高铁工程经济合理、安全可靠。2、勘察阶段及技术要求 通常勘察阶段可分为:(一)可行性研究勘察,即选址勘察。选择建设场址是高速铁路建设工作中所面对的第一重大问题,直接影响到高铁的方案设计、建设进度等问题。勘察工作主要是评价对该地区的地基稳定性和适宜性,并加强勘察可能存在不良地质现象,如遇到地基土性质不良、采空区不稳定和抗震不利的地段应尽量避开。(二)初步勘察。为了取得拟建设高铁区域的工程地质的文件和地形图,需要搜集岩土工程勘察报告;再进行相应取样和试验,地质结构和不良地质现象的成因、分布和可能的影响等需要被初步查明。(三)详细勘察。在高铁设计中进行这一阶段主要是为了
9、提供作图资料;探查不良的地质现象,进行取样和原位测试,提出岩土技术参数和整改建议等。(四)施工勘察。在渝黔高铁所经之处会遇到大量不良地质情况,诸如岩溶、煤矿采空区等,这些情况会威胁高铁的施工。因而在施工过程中要进一步查明和处理地基中出现的不良地质现象,进行施工设计,优化地基处理加固方案,及时观察和处理施工中的地质问题。3、岩土功能勘察的程序内容 由于渝黔地区复杂的地形,现象多样的不良地质,安全隐患在高鐵建设和正常运营中比较突出。在施工之前,为了查明施工场地的工程地质条件需要进行详细的工程地质勘察,评估地基的稳定性,基础设计和施工所需的计算指标需要进一步核实,并提供处理建议。在进行勘察前应该编制
10、详细的纲要,提供相应的各种资料文件;在选址时查明影响场地的地形、地质、水文条件等需要进行工程地质测绘和调查。4、岩土工程勘察方法的运用 由于渝黔地区地形复杂多样,地质勘察能够采取土样,划分地层;探知地质构造;选取土样并分析其物理力学性质;测量水文地质情况。通常运用多种物探定性技术手段,如高密度电阻率法、电测深法、瞬变电磁法等。(一)高密度电阻率法 渝黔地区处在典型的山高沟深的喀斯特岩溶地区,高密度电阻率法能实现野外数据采集的自动化或半自动化,从而避免了人工操作出现的误差。这种方法显 著提高勘探能力,对探测煤矿采空区及地裂缝等具有明显的效果。(二)电测深法 在高铁施工中会存在溶洞、断层、地下水分
11、布不同等地质问题,使勘探难度加大。电测深法能优良的处理电性差异、而产状近于水平的地质问题,而且对非水平产状的地质问题也具有很好的处理效果。(三)瞬变电磁法 该法在提高探测深度方面是最灵敏的方法,没有地形影响,形态简单,分辨能力高,进而可查明如岩溶洞穴与通道、煤矿采空区、深部不规则水体等含水地质。(四)水文地质钻探与钻孔抽水试验 对于水文情况资料欠缺,地形复杂的岩溶地区和易形成泥石流地区需要进行钻探作业,通常利用钻孔技术,进行大量的水文地质试验探知地表下的地层岩性和结构构造,目的求得含水层富水量、渗透性等水文地质计算数据,为计算大量含水层涌水量提供依据,试验诸如抽水试验,放水试验,压水试验等。六、结束语 总而言之,一定要更加重视高速铁路工程的地质勘察工作,从地质勘察工作的原则和流程方面来掌控地质勘察工作的质量,提高高速铁路地质勘察工作的效果。参考文献:1王小军.黄土地区高速铁路建设中的重大工程地质问题研究D.兰州大学,2011.2王茂靖.福厦高速铁路软土工程地质特性及其工程处理措施D.西南交通大学,2011.3叶国琳.初探岩土工程勘察基础技术问题J,山西建筑,2011,06:1.4张其峰.岩土工程勘察中常见问题J.施工技术,2012,06:28.