工程建設(shè)中主要工程地質(zhì)問題

土木工程地質(zhì)學(xué)

GeologyinCivilEngineering8.1概述8.2工業(yè)與民用建筑工程中的主要工程地質(zhì)問題8.3道路與橋梁工程中的工程地質(zhì)問題8.4隧道與地下工程中的工程地質(zhì)問題8.5港口工程中的工程地質(zhì)問題8.6水利工程中的工程地質(zhì)問題工程建設(shè)中主要工程地質(zhì)問題8.1概述

工程建設(shè)是根據(jù)設(shè)計要求和建設(shè)場地的工程地質(zhì)條件進(jìn)行的，而不同類型的工程對工程地質(zhì)條件的要求也不相同，因此在建設(shè)的過程中不可避免地會遇到各種各樣的地質(zhì)情況和問題。充分認(rèn)識這些工程地質(zhì)問題，以及針對這些問題做好相應(yīng)的工程地質(zhì)勘查工作隊于工程建設(shè)是非常重要的。本章對工業(yè)與民用建筑、道路與橋梁工程、隧道與地下工程、港口工程、水利工程等五個方面的主要工程地質(zhì)問題進(jìn)行了分析，同時針對這五個工程方向指出了其他地質(zhì)勘察工作的要點。區(qū)域穩(wěn)定性問題基礎(chǔ)埋深和結(jié)構(gòu)類型問題地基穩(wěn)定性問題地基的施工條件問題邊坡穩(wěn)定性問題地下水的侵蝕性問題8.2工業(yè)與民用建筑工程中的主要工程地質(zhì)問題

地基穩(wěn)定性問題地基強度地基變形地基的強度

以地基承載力表示。影響因素有兩方面：地基性質(zhì)，基礎(chǔ)特點。確定方法：理論計算、原位測試、規(guī)范表格。一級建筑物用原位測試結(jié)合理論計算。二級建筑物用理論計算結(jié)合原位測試。三級建筑物用規(guī)范查表或根據(jù)鄰近建筑物經(jīng)驗確定。2、地基的變形地基變形特征量：沉降量沉降差傾斜局部傾斜均應(yīng)<規(guī)范容許變形值.對于大型重要的建筑物，必須同時進(jìn)行地基強度和變形驗算?；A(chǔ)的施工條件問題基坑開挖和支護(hù)方式降排水方式影響基礎(chǔ)施工條件的主要因素：地基土性質(zhì)地下水類型和埋深建筑周邊荷載邊坡穩(wěn)定性問題在山區(qū)的斜坡上修建建筑物，邊坡穩(wěn)定性是個需要重視的工程地質(zhì)問題。斜坡上建筑物的健在給邊坡增加了外載荷，破壞了其原有的平衡，往往導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)而滑動。3、工民建工程地質(zhì)勘察要點

了解整個建筑區(qū)域內(nèi)的總體穩(wěn)定性：初步查清幾個可能作為建筑場地的工程地質(zhì)條件，以便選址。

查明建筑區(qū)域內(nèi)的地層分布和巖土的物理力學(xué)性質(zhì)：對地基土體進(jìn)行室內(nèi)試驗以及一定數(shù)量的現(xiàn)場原位測試；確定合理的地基承載力，并對地基的均勻性和穩(wěn)定性作出評價，為工程設(shè)計和施工提供所需的計算指標(biāo)及資料。

查明地下水的埋藏、補給和排泄條件、水位變化幅度與規(guī)律及化學(xué)成分，測定并評價地基土體的滲透性：對基坑工程，當(dāng)存在高承壓水層時，應(yīng)評價基坑底隆起以及發(fā)生涌水的影響，為基坑支護(hù)和工程降水提出可靠建議。在斜坡地區(qū)應(yīng)評價邊坡的穩(wěn)定性。一、道路工程地質(zhì)特點

道路是線型工程，線路往往要穿越地形、地質(zhì)條件復(fù)雜的不同地區(qū)或構(gòu)造單元，如道路沿線往往會遇到山高谷深，地質(zhì)復(fù)雜、不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育或道路需要穿越大的溶洞和暗河等問題。因此，工程地質(zhì)論證或工程地質(zhì)條件分析在公路建設(shè)中非常重要。路線的選擇，要根據(jù)工程地質(zhì)條件及施工條件等綜合考慮，其中工程地質(zhì)條件是決定性因素。8.3道路與橋梁工程中的主要工程地質(zhì)問題

路基邊坡穩(wěn)定性路基基底穩(wěn)定性道路凍害建筑材料

二、道路工程的主要工程地質(zhì)問題

1、路基邊坡穩(wěn)定性路基邊坡包括:天然邊坡半挖半填路基邊坡路塹邊坡破壞形式:滑坡崩塌錯落當(dāng)剪應(yīng)力>巖土體強度時,發(fā)生失穩(wěn).任何邊坡都具有一定坡度和高度，在重力作用下，邊坡巖土體均處于一定的應(yīng)力狀態(tài)，如果應(yīng)力發(fā)生變化就會導(dǎo)致邊坡變形失穩(wěn)。一般情況下，影響邊坡穩(wěn)定的主要因素有巖層產(chǎn)狀、巖石性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)、水的作用、地形地貌及人為因素等。

1)巖層產(chǎn)狀。當(dāng)巖層傾角較大時，在背斜山的兩坡，單斜山、單斜谷的順坡開挖路基時，都存在發(fā)生順層崩塌、滑坡等潛在地質(zhì)災(zāi)害的危險，不宜選線修路。2)巖石性質(zhì)和巖體結(jié)構(gòu)。

由堅硬致密的巖石構(gòu)成的邊坡穩(wěn)定性較好，由泥巖、頁巖和風(fēng)化強烈、裂隙發(fā)育、破碎硬巖構(gòu)成的邊坡穩(wěn)定性較差。層理層面、軟弱夾層、不整合面、片理面、裂隙面、斷層面、斷層破碎帶等巖體結(jié)構(gòu)面都會影響邊坡的穩(wěn)定。巖層產(chǎn)狀對公路選線的影響巖層產(chǎn)狀對公路選線的影響土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性取決于親水性粘土礦物含量.影響因素:土層結(jié)構(gòu)和成因類型水文地質(zhì)條件自然條件施工方法巖質(zhì)邊幅坡穩(wěn)定性取貫決于巖體火中結(jié)構(gòu)面.須同時再具備臨朗空面、有滑動面勞和切割貝面。影響因壁素：巖石性質(zhì)地質(zhì)構(gòu)肯造巖體結(jié)前構(gòu)類型水文地質(zhì)朽條件施工條件2、路基伶基底穩(wěn)桌定性破壞形萬式:整體滑移擠出變榨形路堤塌勉陷影響因素:基底土痛的力學(xué)危性質(zhì)基底面您的傾斜菌程度軟弱結(jié)構(gòu)潔面水文地澡質(zhì)條件處理措施:放緩邊坡,設(shè)反壓護(hù)憶道采用換填些、預(yù)壓等羅地基處理渴方法如果路基指基底下分模布有軟弱語的泥質(zhì)夾夾層且?guī)r層夫傾向與坡報向一致時魔，若在其吼下方開挖節(jié)取土或在續(xù)上方填土述加重都會立引起路堤窮整體滑移??；當(dāng)高填值路堤通過沸河漫灘或撤階地時，書若基底下股分布有飽讓水厚層淤遞泥，在高特填路堤的達(dá)壓力下，籌往往會使茂基底產(chǎn)生戰(zhàn)擠出變形風(fēng)；由于基扒底下巖溶繩洞穴的塌揭陷也會引僚起路堤嚴(yán)漆重變形。寒路基基底獎若為軟土誤、濕陷性品黃土、凍鏈土、膨脹報土、巖溶筐空洞和采艦空區(qū)等，橋常使路基蜻出現(xiàn)沉陷怪變形和不絡(luò)均勻膨脹秤變形。3、道路模凍害破壞形式:路面凍脹路基翻垃漿影響因素:氣溫路基土嗽的性質(zhì)水文地質(zhì)該條件地形特征面和植被情縮慧況防治措施:鋪設(shè)毛次細(xì)割斷身層;換土;設(shè)排水匙溝;提高路將基標(biāo)高;修筑隔熱麥層.三、道澡路工程窄地質(zhì)勘蓮察的工樹作內(nèi)容:分為以下馳三個階段道路選線請方案階段頂線勘匆查階段確定道路桶線路后的查勘查階段橋梁是激公路工蜘程建筑攜的重要樹組成部我分。路億線跨越燦河流、所溝谷或充道路，溫需要架碼設(shè)橋梁讓，橋梁電也是路關(guān)線通過弄地質(zhì)災(zāi)組害頻繁斬發(fā)生地檔區(qū)的主券要工程鏈。橋梁工翼程中的浸主要工算程地質(zhì)饅問題包迫括兩方姻面：1）橋墩臺乖地基穩(wěn)定梨性問題；2）橋墩電臺沖刷憑問題。四、橋遺梁工程鋒地質(zhì)問摩題1)橋墩臺治地基穩(wěn)皺定性。主要取決勤于墩臺地最基中巖土圓體承載力臨的大小，董它對選擇停橋梁的基漁礎(chǔ)和確定談橋梁的結(jié)存構(gòu)形式起惕決定作用家。當(dāng)橋梁鮮為靜定結(jié)宰構(gòu)時，由薪于各孔是厭獨立的且敵相互之間裹沒有聯(lián)系卷，對工程會地質(zhì)的適禾應(yīng)范圍較環(huán)廣。但超清靜定結(jié)構(gòu)貸的橋梁，礎(chǔ)對各橋墩掉臺之間的柜不均勻沉羨降特別敏時感，故在私取用其地戲基容許承姥載力時應(yīng)魔予慎重考驢慮。橋墩臺蘋地基穩(wěn)允定性與它沖刷問蜓題分析2)橋墩臺惡的沖刷智問題。橋墩和橋駱臺的修建辰，使原來抽的河槽過粒水?dāng)嗝婷骐`積減小，疲從而局部從增大了河損水流速并盡改變了流恭態(tài)，會對更橋基產(chǎn)生站強烈沖刷績，有時可駁把河床中撇的松散沉陶積物局部日或全部沖哲走，使橋厚墩臺基礎(chǔ)爺直接受到卵流水沖刷蛇，威脅橋列墩臺的安賽全。因此架，橋墩臺透基礎(chǔ)的埋方深，除決好定于持力尿?qū)硬课坏穆蕳l件外，溪還應(yīng)滿足炊下列四點飄要求：①橋位煤應(yīng)盡可呆能選在腥河道順揉直、水照流集中答、河床紗穩(wěn)定的榨地段，頸以確保渾橋梁在宅使用期吵間不因唉河流改樹道而失析去作用搞或受到組河流的哥強烈沖旺刷而破株壞。②橋位要犯避開順河春向及平行屑橋梁軸線予方向上的略大的斷層啞破碎帶和遇活動斷裂李帶。③橋位努要選在嚷岸坡穩(wěn)索定、基他底巖石葉堅硬完懼整、無塞嚴(yán)重地香質(zhì)災(zāi)害滋的地段蘇。④在有隊沖刷作甚用處，賄基礎(chǔ)應(yīng)享埋置在副墩臺附炒近最大畏沖刷線壇以下。隧道是道插路工程中鏟與地質(zhì)條宵件關(guān)系最華密切的工趁程建筑物咬。隧道的險優(yōu)點是線星路短、裁億彎取直、惹減少開挖辜和填方工貍程量、抗歇震性高等恨。隧道位于月地下，四偵周被各種績圍巖包圍成，處于各劍種不同的煎地質(zhì)構(gòu)造術(shù)部位，可恭能遇到各孝種地質(zhì)問帶題。主要邊包括圍巖罵穩(wěn)定性、莊地下水、麥地溫和有臺害氣體幾擴個方面。在進(jìn)行道郊路規(guī)劃設(shè)易計時，隧誦道位置的闊確定是先貼決問題之北一。隧道孔位置的選套擇，除取給決于工程獸目的要求機外，還需慨考慮地形偷、巖性、過地質(zhì)構(gòu)造磚、地下水喚等地質(zhì)條殼件。隧道工鞋程地質(zhì)形條件分煮析1)地形條件降。隧道進(jìn)斷、出口籍地段最樣好是基甲巖出露街比較完讀整或坡健積層較侄薄，地廢形邊坡廚應(yīng)下陡斧上緩，止洞口巖隊層最好零傾向山邪里，在拋地形陡本的高邊除坡開挖材洞口時慕，應(yīng)不折削坡或含少削坡盟即進(jìn)洞蟲，以保苗證邊坡餃的穩(wěn)定行性。洞吊口要避遵開滑坡私、崩塌送、沖溝黨、泥石贏流等地舌質(zhì)災(zāi)害龍易發(fā)地畫段，還獵要避開遺山麓殘湖積、坡暗積、洪帽積物等戰(zhàn)第四紀(jì)渴松散沉顧積物。西隧道進(jìn)視出、口目不宜選緊在排水股困難的脖低洼處敘，也不國應(yīng)選在修傍河山華嘴及谷籠口等易啞受流水圾沖刷的趙地段。2)巖性條件恨。均質(zhì)厚挑層堅硬積完整的滿硬質(zhì)巖附（巖石步飽和抗袖壓強度Rg＞30M土Pa），圍露巖的穩(wěn)爸定性較姻好，能優(yōu)適應(yīng)各血種斷面箱形狀的俗地下洞丘室；而喇軟質(zhì)巖獅（Rg＜30M側(cè)Pa）圍巖還不穩(wěn)定由。洞室牲位置應(yīng)何盡量選閃在堅硬月完整的土巖漿巖歷、厚層憶堅硬的請沉積層屬及變質(zhì)宅巖中，釣而應(yīng)避傭開軟弱貼巖石（交如凝灰朵巖、粘怖土巖、基頁巖、昏膠結(jié)不訴好的砂喪礫巖、上千枚巖辮及某些鄰片巖等接）和軟津、硬互尺層或含撫軟弱夾王層的巖確體。3)地質(zhì)構(gòu)造展條件。地質(zhì)構(gòu)造釀是控制巖述體完整性屑、穩(wěn)定性佩的重要因低素，裂隙抗和斷層亦售是地下水此滲透的直林接通道，洪隧道選址蕉時應(yīng)盡量務(wù)避開地質(zhì)錯構(gòu)造復(fù)雜牽的地區(qū)。①巖層金產(chǎn)狀對隧度道選址的勞影響。當(dāng)蔬隧道軸線柱與巖層走溫向平行時股，在水平攏或近水平負(fù)的巖層中醬修建隧道奪，地質(zhì)條肯件較好，訴但應(yīng)將隧活道位置選諷在厚層狀溉均質(zhì)巖層溉中。在傾斜應(yīng)巖層中想修建隧阿道，一熔般是不舟利的，涉因為開根挖隧道籍切斷傾島斜巖層研后，容凱易造成為隧道兩鉆側(cè)邊墻線所受的千側(cè)壓力鍵不一致除，導(dǎo)致媽局部變雪形；在雄直立或纏近直立青巖層中迎修建隧蒸道，也繁是不利顧的，特瞧別是將迷隧道位從置選在哲其厚度媽與隧道鍛跨度相標(biāo)等或小奮于隧道銹跨度的典直立軟綢弱巖層糊中時，皆更是十少分不利漂的；一役定不能妨把隧道放位置選揚在軟硬釘巖層的直分界線斯上，因阿為隧道疊頂部的濾地層巖粗性不同剩，容易悅產(chǎn)生不瘋均勻變艘形，或栗在地下趙水作用聰下向下埋滑動，襪破壞隧以道。巖層產(chǎn)勻狀對隧甲道選址設(shè)的影響②褶皺格對隧道選摧址的影響化。橫穿向濕斜和背穿斜修建姻隧道時贈，隧道海軸線上夸承受著母不同的刻壓力，妥在向斜點的軸部祥由于存到在較強賢的擠壓答力，巖鈔層受擠愈壓破碎魯呈下墜衣態(tài)勢，繩開挖隧財?shù)罆r容股易坍落疑，而且溫向斜軸御部的裂券隙中存探在承壓克地下水繪，開挖繼時有涌晶水的威國脅；在鉆背斜軸間部由于芝巖層上先拱，能沿很好地直將上覆甲巖層的躺荷重傳誰遞到附背近兩側(cè)饒巖體中裁去，而區(qū)使背斜截軸部拱穗曲最大勺部位的貝壓力變曲小，開鈔挖隧道趣時巖塊程坍落以螺及涌水蔑的可能棟性較小濱。平行褶皺爽軸線方向嬌修建隧道治，地質(zhì)條往件都不理蝴想。首先步，在背斜搶軸部選址蘋，雖然巖鄙層上拱使電頂部壓力擺有所減弱腹，但背斜計軸部的巖選層處于張解力作用下懲，遭受過輪強烈的破佛壞，不宜燭沿背斜軸趣線長距離彩開挖、修束建隧道；付其次，沿須向斜軸線跌開挖、修攪建隧道，態(tài)對工程的唱穩(wěn)定性極勾為不利；博第三，若徹必須在褶捷曲巖層地態(tài)段平行軸治線方向修殼建隧道，勞可以將隧稻道軸線選職在背斜或懂向斜的兩黎翼，條件爬相對好些絞。向斜與棉背斜下?lián)鋲嬃Φ妮敳顒e地質(zhì)構(gòu)造憶對隧道選屋址的影響③斷裂魯對隧道選凳址的影響狠。斷層、系斷裂破格碎帶對有隧道工遍程極為切不利，參隧道選袍址應(yīng)遠(yuǎn)嶼離斷層肝，決不矮能沿斷緒層面走擁向修建鉗隧道；強在斷裂驗破碎帶全地段修犬建隧道雹，應(yīng)特告別慎重衰，尤其決在破碎鼠帶較寬就、且斷護(hù)層角礫桃、泥砂咸、碎石害等尚未昂固結(jié)成諒巖地段諸，一般贈不允許飾平行破柳碎帶修譯建隧道嫩。如果錢隧道選鞠址必須悶穿越斷棒層或斷瓦裂破碎伐帶，則量應(yīng)將隧助道軸線衛(wèi)方向布兇置在與芬斷層或滔斷裂破揉碎帶走刃向垂直鏟的方向暑，以使瓦隧道中瓶斷裂破械碎帶占聾地最少肥或出露敢面積最碧小。五、橋禮梁工程償?shù)刭|(zhì)勘路察的工踏作內(nèi)容:分為以下地兩個階段初步勘察悉階段詳細(xì)勘今察階段8.4隧道與地角下工程中寫的主要工駱程地質(zhì)問墊題8.4.梯1圍巖穩(wěn)注定性8.4.囑1.1圍巖穩(wěn)曉定性的夜含義所謂圍支巖穩(wěn)定席性，是保指在一兵定時間賣內(nèi)，在滲一定的祖地質(zhì)力顏和工程出力作用丑下巖體荒不產(chǎn)生澡破壞和紐奉失穩(wěn)的今性質(zhì)。8.4浴.1.謎2圍巖變肯形破壞苗的特點圍巖變形斬破壞的特脅點、方式著以及巖體網(wǎng)結(jié)構(gòu)條件銅之間的關(guān)燙系見課本P221表8.1（1）堅硬者完整巖頁體的脆匙性破裂（2）塊體滑待移（3）層狀彎牛折和拱曲（4）碎裂巖劣體的松動到解脫（5）松散圍辱巖的塑性冬變形8.4.追1.3圍巖穩(wěn)辭定性的薯影響因科素（1）巖性（2）巖體結(jié)員構(gòu)（3）地質(zhì)構(gòu)饑造（4）構(gòu)造丘應(yīng)力影笨響（5）地下水扔影響（6）工程耽因素8.4.燈1.4底下洞室校圍巖穩(wěn)定眉性的分析侵方法（1）圍巖穩(wěn)棉定性分類馳法（2）工程駁地質(zhì)類宏比法（3）巖體善結(jié)構(gòu)分椅析法（4）數(shù)學(xué)唉力學(xué)計臭算分析族法8.4.米2地下水、雅地溫以及甜有害氣體8.4.許2.1地下水（1）涌水披問題（2）浸水問山題8.4伍.2.烤2地溫在常溫旁層以下虜，底下油洞室的怎溫度一替般隨著拐深度增腿加，當(dāng)鎖溫度超灣過25℃時，勞蚊動效率息就會降涼低，溫寺度達(dá)到35℃時，勞動蓄效率幾乎擺下降為0，必須儲降溫改己善工作馳環(huán)境。批一般將驢地溫增幼加1℃所需下降需的深度成預(yù)為地溫梯筆度。8.4.舞2.3有害氣體在開挖地嚼下洞室時乖，經(jīng)常會色遇到對人用體有害的煉有毒、易桌燃、易爆陸氣體。8.4.鴿3隧道與地樂下工程地籮質(zhì)勘察要盞點也是分蜂為初步違勘察與恭詳細(xì)勘困察兩個凝階段，邪階段不菌同要點壇不同。初步勘或察以工毛程地質(zhì)軟測繪與堡物探工警作為主齡。詳細(xì)勘鴨察時，惹工程地腰質(zhì)測繪湖、勘探掛以及試炕驗工作紀(jì)同時展圾開。8.5港口工程傳中的工