畢業(yè)論文(設(shè)計)—巖土工程勘察[詳細]

1、防災(zāi)科技學院畢業(yè)設(shè)計防 災(zāi) 科 技 學 院畢 業(yè) 設(shè) 計題目三馬房互通跨線橋詳細工程地質(zhì)勘察與評價學生姓名學號091021110系 別工程系專 業(yè)勘查技術(shù)與工程班級0910211開題時間2013年3月10日答辯時間2013年6月10日指導教師職 稱教授三馬房互通跨線橋詳細工程地質(zhì)勘察與評價作 者 指導老師 摘要 本次勘察的 目的 是為三馬房互通跨線橋工程建設(shè)的 規(guī)劃選址、可行性研究、設(shè)計、施工以及工程建成后的 運營監(jiān)測提供技術(shù)成果和技術(shù)服務(wù),使其滿足工程建設(shè)的 要求.即對擬建項目進行工程地質(zhì)勘察,同時查明工程場地的 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件,為確定跨線橋工程位置及編制施工圖設(shè)計文件,提供準確、完

2、整的 工程地質(zhì)資料.本次勘察采用鉆探、標準貫入試驗及室內(nèi)土工試驗相結(jié)合的 方法進行.統(tǒng)計土層的 各種物理力學參數(shù),求得地基承載力特征值,最終確定持力層.最后對場地穩(wěn)定性、不良地質(zhì)與特殊巖土特征、場地地震效應(yīng)進行評價.橋址區(qū)未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造存在,地層穩(wěn)定,橋基穩(wěn)定性較好,宜于建橋.對地下水對建筑材料的 腐蝕性評價:地表水、地下水對水泥混凝土不具腐蝕性.關(guān)鍵詞:互通跨線橋;工程地質(zhì);綜合評價目錄引言 1 1工程概況 2 2目的 任務(wù) 3 2.1勘察目的 3 2.2主要任務(wù) 3 2.3工作依據(jù) 3 3勘查的 工作量布置(方法手段及附圖附表) 5 3.1勘探點的 布設(shè) 5 3.2勘察方法 5 3.3勘察

3、工作量 17 4場地位置、地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造 19 4.1場地位置 19 4.2地形地貌 19 4.3氣象氣候 19 4.4地質(zhì)構(gòu)造 19 5地層的 巖性、巖土性質(zhì) 19 6地下水情況 20 7巖土工程評價及巖土參數(shù)選取確定 22 7.1地基土的 物理力學參數(shù) 24 7.2工程地質(zhì)分層與特征 25 7.3場地穩(wěn)定性評價 26 7.4不良地質(zhì)與特殊巖土特征與評價 26 7.5地基土承載力特征值 26 7.6地下水對建筑材料的 腐蝕性評價 29 7.7場地的 地震效應(yīng)評價 29 8結(jié)論與建議 33 9致謝 33 參考文獻 34 附錄 35 附錄A 三馬房跨線橋勘察平面布置圖 35 附錄B 工程地

4、質(zhì)剖面圖 35 附錄C 鉆孔柱狀圖 35 附錄D 標準貫入試驗成果表 35 附錄E 物理力學指標統(tǒng)計表 35 附錄F 參數(shù)統(tǒng)計表 35 引言張家口石家莊高速公路是河北省高速公路規(guī)劃的 “五縱、六橫、七條線”公路網(wǎng)主骨架布局中“五縱”的 重要組成部分,是河北省西北地區(qū)南北方向唯一的 一條交通主干線,也是首都北京西部第一條南北方向的 公路交通大動脈.它的 建設(shè)將對河北省,乃至全國的 經(jīng)濟、政治以及軍事方面都具有極其重要的 戰(zhàn)略意義.三馬房互通跨線橋跨位于張石高速公路,化稍營至保定界段北起端,跨109國道.地處陽原縣三馬坊村南,與宣(化)大(同)高速公路連接.由于本工程的 重要性,為了 保證其工程質(zhì)

5、量需查明、分析、評價場地的 地質(zhì)、環(huán)境特征和巖土工程條件.提供各種相關(guān)的 技術(shù)數(shù)據(jù),分析和評價場地的 巖土工程條件并提出解決巖土工程問題的 建議,以保證工程建設(shè)安全、高效地進行以及確保建筑物穩(wěn)定與正常使用的 防護措施提供依據(jù),并服務(wù)于工程建設(shè)的 全過程,需進行巖土工程勘察,編制勘查文件.1 工程概況三馬房互通(AK0+449.678)跨線橋位于河北省張家口市陽原縣三馬房村西北約500米處,跨109國道,中心樁號AK0+449.678,起訖樁號為AK0+387.178AK0+512.178,橋長125米.本次詳勘布設(shè)鉆孔3個,孔深40.1050.50米,累計進尺131.10米,進行標準貫入試驗7

6、3次,采取原狀樣47件,并進行了 相應(yīng)的 室內(nèi)試驗和測試.查明了 橋址區(qū)的 工程地質(zhì)條件,為施工圖設(shè)計提供了 必需的 地質(zhì)資料和設(shè)計參數(shù).根據(jù)巖土工程勘察規(guī)范GB 50021-2001中的 勘察分級和巖土分類.確定工程重要性等級:二級工程(一般工程后果嚴重).確定場地等級:二級場地(中等復雜場地).確定地基等級:二基地基(中等復雜地基).根據(jù)工程重要性等級、場地復雜程度和地基復雜程度等級,最終確定巖土工程勘察等級:乙級.2 目的 任務(wù)對擬建項目進行工程地質(zhì)勘察,同時查明工程場地的 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件,為確定公路路線、工程構(gòu)造物位置及編制施工圖設(shè)計文件,提供準確、完整的 工程地質(zhì)資料.2.1

7、 勘察目的 巖土工程勘察的 主要目的 是為工程建設(shè)的 規(guī)劃選址、可行性研究、設(shè)計、施工以及工程建成后的 運營監(jiān)測提供技術(shù)成果和技術(shù)服務(wù),滿足工程建設(shè)的 要求.2.2 主要任務(wù)巖土工程勘察工作的 任務(wù)是查明情況,提供各種相關(guān)的 技術(shù)數(shù)據(jù),分析和評價場地的 巖土工程條件并提出解決巖土工程問題的 建議,以保證工程建設(shè)安全、高效進行.規(guī)范上的 定義:根據(jù)建設(shè)工程的 要求,查明、分析、評價建設(shè)場地的 地質(zhì)、環(huán)境特征和巖土工程條件,編制勘察文件的 活動.巖土工程勘察階段的 劃分主要有:可行性研究勘察、初步勘察和詳細勘察三部分.具體任務(wù)及要求如下:(1)查明擬建項目的 地質(zhì)、地理環(huán)境特征,對地形、地質(zhì)和水文

8、等場地要素作出分析、評價和建議.(2)查明橋涵構(gòu)造物地基的 地質(zhì)結(jié)構(gòu)及其分布特征,測試地基土的 物理力學、化學特性,提供地基土的 物理力學性質(zhì)、持力層的 變形和承載力、變形模量等巖土設(shè)計參數(shù),并作出定量評價.(3)查明場地地基的 穩(wěn)定性、不良地質(zhì)現(xiàn)象的 分布范圍、性質(zhì)、提供防治設(shè)計必需的 地質(zhì)資料和地質(zhì)參數(shù).指出場地內(nèi)不良地質(zhì)現(xiàn)象的 發(fā)育情況及其對工程建設(shè)的 影響,對場地穩(wěn)定性作出評價.(4)查明公路工程建筑場地的 地震基本烈度,并對公路工程建筑物場地進行必要的 地震烈度鑒定或地震安全性評價.(5)提供編制各階段設(shè)計文件所需的 地質(zhì)資料.2.3 工作依據(jù)本次勘察工作嚴格按照國家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)程、規(guī)

9、范及相關(guān)標準進行,勘察工作的 依據(jù)主要有:(1)巖土工程勘察規(guī)范(GB500212002)(2)公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范(JTJ_064-98)(3)土工試驗方法標準(GB_T50123-1999)(4)公路工程抗震設(shè)計規(guī)范(JTJ00489)(5)公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(JTJ02485)(6)公路土工試驗規(guī)程(JTJ05193)(7)公路工程巖石試驗規(guī)程(JTG E41-2005)(8)公路水質(zhì)分析操作規(guī)程(GB50021-2001)(9)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖(GB1-8306-001)(10)張石高速化稍營至保定界段建設(shè)場地地震安全性評價報告(11)地質(zhì)填圖規(guī)范(12)地質(zhì)災(zāi)害危險性評估

10、技術(shù)要求(試行)國土資發(fā)200469號(13)國家重點建設(shè)項目管理辦法3 勘查的 工作量布置(方法手段及附圖附表)中心樁號AK0+449.678,起訖樁號為AK0+387.178AK0+512.178,橋長125米.本次詳勘布設(shè)鉆孔3個,孔深40.1050.50米,累計進尺131.10米,進行標準貫入試驗73次,采取原狀樣47件,并進行了 相應(yīng)的 室內(nèi)試驗和測試.3.1 勘探點的 布設(shè)勘探點的 布置應(yīng)按跨線橋橋位布置,橋位勘探采用機械鉆探,鉆孔沿橋軸線布置在墩臺位置.(見附錄A)3.2 勘察方法本次勘察采用鉆探、標準貫入試驗及室內(nèi)土工試驗相結(jié)合的 方法進行.3.2.1鉆探鉆探是用一定的 設(shè)備、

11、工具(主要是鉆機)來破碎地殼巖石或土層,在地殼中形成一個直徑較小 、深度較大的 鉆孔,可取巖心或不取巖心來了 解地層深部地質(zhì)情況的 過程.(1)鉆探方式本次勘察鉆探采取回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)機,回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)機是利用鉆機的 回鉆器帶動鉆具旋轉(zhuǎn),磨削孔底地層而鉆進,使用管狀鉆具,能取柱狀巖芯標本.為保證分層準確,要求鉆進深度和分層深度的 量測誤差范圍應(yīng)為0.05米,非連續(xù)取心鉆進的 回次進尺應(yīng)控制在1米以內(nèi),連續(xù)取心的 回次進尺應(yīng)控制在2米以內(nèi).選擇鉆探方法應(yīng)考慮地層特點及鉆探方法的 有效性,能保證以一定的 精度鑒別地層,了 解地下水的 情況,盡量避免或減輕對取樣段的 擾動影響.在地下水位以上的 土層中慮進行干鉆,

12、不得使用沖洗液,不得向孔內(nèi)注水.在地下水位以下的 飽和軟粘性土層、粉土層和砂層中宜采用泥漿護壁.鉆孔深度:勘探孔深度以能控制地基主要受力層為原則.對須進行變形驗算的 地基,控制性勘探孔深度應(yīng)超過地基沉降計算深度,并深入到穩(wěn)定地層.本次詳勘布設(shè)鉆孔3個,孔深40.1050.50米.(2)鉆孔水文地質(zhì)觀測鉆進過程中應(yīng)注意和記錄沖洗液消耗量的 變化.發(fā)現(xiàn)地下水后,應(yīng)停止鉆進測定其初見水位及穩(wěn)定水位.如系多層含水層,需分層測定水位時,應(yīng)檢查分層止水情況,并分層采取水樣和測定水溫.準確記錄各含水層頂、底板標高及其厚度. 圖3.1 鉆機鉆進示意圖和常用鉆頭示意圖(3)鉆進動態(tài)觀察和記錄鉆進動態(tài)能提供許多地

13、質(zhì)信息,所以鉆孔觀測、編錄人員必須做好此項工作.在鉆進過程中注意換層的 深度、回水顏色變化、鉆具陷落、孔壁坍塌、卡鉆、埋鉆和涌沙現(xiàn)象等,結(jié)合巖心以判斷孔內(nèi)情況.本次勘察鉆探采用回轉(zhuǎn)式鉆機,合金鉆頭鉆進,泥漿或套管護壁,鉆孔口徑選91米米.本次詳勘布設(shè)鉆孔3個,孔深40.1050.50米,累計進尺131.10米.3.2.2 取樣取樣是巖土工程勘察中必不可少的 、經(jīng)常性的 工作.為定量評價巖土工程問題而提供室內(nèi)試驗的 樣品,包括巖土樣和水樣.除了 在地面工程地質(zhì)測繪調(diào)查和坑探工程中采取試樣外,主要是在鉆孔中采取的 .土樣的 質(zhì)量等級:土樣的 質(zhì)量實質(zhì)上是土樣的 擾動問題.土樣擾動表現(xiàn)在原位應(yīng)力狀態(tài)

14、、含水率、結(jié)構(gòu)和組成成分等方面的 變化,它們產(chǎn)生于取樣之前,取樣之中以及取樣之后直至試樣制備的 全過程之中.土樣擾動對試驗成果的 影響也是多方面的 ,使之不能確切表征實際的 巖土體.對不擾動土樣或原狀土樣基本質(zhì)量要求是:(1)沒有結(jié)構(gòu)擾動.(2)沒有含水率和孔隙比的 變化.(3)沒有物理成分和化學成分的 改變.由于不同試驗項目對土樣擾動程度有不同的 控制要求,因此許多國家的 規(guī)范或手冊中都根據(jù)不同的 試驗要求來劃分土樣質(zhì)量級別.規(guī)范參照國外的 經(jīng)驗,對土樣質(zhì)量級別作了 四級劃分,并明確規(guī)定各級土樣能進行的 試驗項目.其中、級土樣相當于原狀土樣,但級土樣比級土樣有更高的 要求.表中對四級土樣擾動

15、程度的 區(qū)分只是定性的 和相對的 ,沒有嚴格的 定量標準.表3.1 土樣質(zhì)量等級劃分表注:不擾動是指原位應(yīng)力狀態(tài)雖已改變,但土的 結(jié)構(gòu)、密度和含水量變化很小 ,能滿足室內(nèi)試驗各項要求;除地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級的 工程外,在工程技術(shù)要求允許的 情況下可用II級土試樣進行強度和固結(jié)試驗,但宜先對土試樣受擾動程度作抽樣鑒定,判別用于試驗的 適宜性,并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗使用試驗成果.土樣質(zhì)量的 優(yōu)劣,不僅取決于取土器具,還取決于取樣全過程的 各項操作是否恰當.此外,還要考慮土層特點、操作水平和地區(qū)經(jīng)驗,來判斷所取土樣是否達到了 預期的 質(zhì)量等級.鉆進要求:采取原狀樣時應(yīng)采用專用薄壁取土器.宜采取連續(xù)的 靜壓

16、方式取土,土樣貫入取土器,貫入速度不小 于0.1米/s.取樣要求:取樣鉆孔必須圓直,孔徑應(yīng)比取土器外徑大12級,并不得有縮頸、塌孔現(xiàn)象;取土器入土長度不宜過長,對于粘性土不應(yīng)大于其直徑的 3倍,軟土不應(yīng)大于其直徑的 4倍:取土器進入預定深度后,應(yīng)將取土器回轉(zhuǎn)幾圈,使樣品底端切斷后再提出取土囂;土樣筒取出后必須擦拭干凈,不得進水和松開.用刀將土樣兩端削平并蓋上土樣蓋.土樣應(yīng)現(xiàn)場密封(膠帶)貼好標簽,標明土樣野外定名、鉆孔編號、深度及工程名稱.根據(jù)本次勘查要求和項目情況,采取不擾動土樣(級別)做為室內(nèi)試驗的 樣品.本次取樣應(yīng)采用機械回轉(zhuǎn)式全孔取芯方法,巖芯采取率在粘性土地層中應(yīng)達到90%以上.3.

17、2.3原位測試原位測試是指在巖土工程勘察現(xiàn)場,在不擾動或基本不擾動土層的 情況下對土層進行測試,以獲得所測土層的 物理力學性質(zhì)指標及劃分土層的 一種土工勘測技術(shù).本次原位測試采取標準貫入試驗,測試目的 在于獲得有代表性的 、反映現(xiàn)場實際的 基本設(shè)計參數(shù),包括地質(zhì)剖面和幾何參數(shù)、巖土原位初始應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力歷史、巖土工程參數(shù)等.標準貫入試驗:標準貫入試驗是動力觸探的 一種,是利用一定的 錘擊動能,將一定規(guī)格的 對開管式的 貫入器打入鉆孔孔底的 土中,根據(jù)打入土中的 貫入阻力,判斷土層的 變化和土的 工程性質(zhì).工作時在鉆機的 鉆桿下端聯(lián)結(jié)標準貫入器,將質(zhì)量為63.5千克的 穿心錘以76厘米的 落距自

18、由下落,將貫入器垂直打入土層中15厘米(此時不計錘擊數(shù)),隨后打入土層30厘米的 錘擊數(shù),即為實測的 錘擊數(shù)N,稱標貫擊數(shù)N.標準貫入試驗應(yīng)與鉆探工作相配合,操作步驟如下:(1)在鉆機的 鉆桿下端聯(lián)結(jié)標準貫入器;(2)將質(zhì)量為63.5千克的 穿心錘套在鉆桿上端;(3)試驗時,利用鉆機卷揚機提升穿心錘,然后使之以76厘米的 落距自由下落;(4)將圓管形貫入器先垂直打入土層中15厘米,此時不計錘擊數(shù);(5)隨后打入土層30厘米的 累計錘擊數(shù),即為實測的 錘擊數(shù)N.標準貫入試驗的 要求:(1)標準貫入試驗孔采用回轉(zhuǎn)鉆進,并保持孔內(nèi)水位略高于地下水位.當孔壁不穩(wěn)定時,可采用泥漿護壁,鉆至試驗標高以上1

19、5厘米處,清除孔底殘土后再進行試驗.(2)采用自動脫鉤的 自由落錘法進行錘擊,并減小 導向桿與錘間的 摩阻力,避免錘擊時的 偏心和側(cè)向晃動,保持貫入器、探桿、導向桿連接后的 垂直度,錘擊速率小 于30擊/米in. 圖3.2 標準貫入設(shè)備示意圖表3.2 標準貫入設(shè)備規(guī)格(3)貫入器打入土中15厘米后,開始記錄每打入10厘米的 錘擊數(shù),累計打入30厘米的 錘擊數(shù)為標準貫入試驗錘擊數(shù)N.當錘擊數(shù)達50擊,而貫入深度未達30厘米時,可記錄50擊的 實際貫入深度,按下式換算標準貫入擊數(shù),并終止試驗.其中S為50擊時的 貫入度. (3.1)按N的 大小 ,確定土的 承載力.表3.3 標準貫入試驗錘擊數(shù)與地

20、基承載力的 關(guān)系標準貫入試驗按GB 50021-2001規(guī)范中規(guī)定的 鉆桿、貫入器規(guī)格、錘重、落距、試驗要求進行試驗的 .3.2.4室內(nèi)試驗采用GB/T50123-1999規(guī)范中規(guī)定的 儀器儀表、試驗方法進行土的 物理力學性質(zhì)試驗.表3.4 各土類應(yīng)進行的 物理實驗項目室內(nèi)試驗各土類應(yīng)進行的 物理實驗項目是根據(jù)巖土類別、工程類型、工程分析計算要求確定.本次勘察地基土主要為一般粘性土,應(yīng)進行天然密度、天然含水量、土粒比重、液限、塑限、壓縮系數(shù)及抗剪強度(三軸或直剪)試驗,同時對地下水或土應(yīng)進行化學試驗,以確定其對基礎(chǔ)樁的 腐蝕性.室內(nèi)試驗各種參數(shù)計算公式:圖3.3 土的 三相比示意圖(1)土的

21、天然含水量定義:土中水的 質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比,用百分數(shù)表示.表達式: (3.2)單 位:無量綱一般范圍:變化范圍大注 意:其實是含水比,可達到或超過100%測 定:烘干法(2)土的 密度r和天然重度g定義:土單位體積的 質(zhì)量表達式: (3.3)單 位:千克/米3或g/厘米3一般范圍:1.602.20g/厘米3相關(guān)指標:土的 重度 g=rg單 位:kN/米3 工程上更常用, 用于計算土的 自重應(yīng)力土的 密度:用環(huán)刀法測定:(3)土粒相對密度定 義:土粒的 密度與4C時純蒸餾水密度的 比值表 達 式: (3.3)單 位:無量綱=1.0 g/厘米3 土粒相對密度在數(shù)值上=土粒的 密度 測定:比重瓶法

22、測定.變化幅度很小 ,通常按經(jīng)驗值選用.(4)土的 天然.孔隙比e和孔隙率n (3.4) (3.5) (3.6)砂類土:28-35%,粘性土:30-50%,有的 可達60-70%土的 孔隙比e和孔隙率n是反映土密實程度的 重要物理性質(zhì)指標,e或n越大,土越疏松,反之土越密實.一般e1.0的 土是疏松的 高壓縮性土.(5)土的 飽和度Sr(%)土中水的 體積與孔隙體積的 比值: (3.7)飽和度表示孔隙中充滿水的 程度:對 干 土:Sr=0對飽和土:Sr=1 砂土根據(jù)飽和度的 指標值分為稍濕、很濕與飽和三種濕度狀態(tài). Sr 0.8飽和.(6)干密度(天然容重、干容重)、飽和密度(飽和容重)、有效

23、密度r(浮容重)天然密度: (3.8)天然容重: (3.9)干密度:土被烘干時的 密度 (3.10)干容重: (3.11)飽和密度:土飽和時的 密度 (3.12)飽和容重: (3.13)有效密度: (3.14)有效重度(浮容重): (3.15)(7)各種密度容重間的 大小 關(guān)系:各種參數(shù)統(tǒng)計(見附錄D).巖土參數(shù)各指標間的 換算:圖3.4 土的 三相比換算示意圖令Vs=1,所以Vv=e,V=1+e得: (3.16) (3.17) (3.18) (3.19) (3.20)由上式: (3.21) (3.22) (3.23) (3.24) (3.25)粘性土的 界限含水量:同一種粘性土隨其含水量的

24、不同,而分別處于固態(tài)、半固態(tài)、可塑狀態(tài)及流動狀態(tài).由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種狀態(tài)的 分界含水量,叫界限含水量,總稱為阿太堡界限.圖3.5 土的 界限含水量關(guān)系界限含水量的 測定方法:塑限:搓條法液限:錐式液限儀(如下圖)圖3.6 塑限試驗搓條法及錐式液限儀上述測定塑限、液限的 方法存在的 主要缺點是手工操作,受人為影響大,結(jié)果不穩(wěn)定.土工試驗方法標準(GB501231999)(以下簡稱標準)介紹了 塑限、液限聯(lián)合測定方法.圖3.7 圓錐入土深度和塑限、液限線性關(guān)系粘性土的 塑性指數(shù)Ip和液性指數(shù)IL(1)塑性指數(shù):(省去%) (3.26)表示土處于可塑狀態(tài)的 含水量范圍大小 .它與顆粒粗細、礦物成

25、分和水中離子成分的 濃度有關(guān).土顆粒越細且含量越多,則比表面越大,土的 結(jié)合水含量越高,越大.當水中高價陽離子濃度增加時,土粒表面吸附的 反離子層厚度變薄,結(jié)合水含量相應(yīng)減少,也小 ;反之,變大.由于能反映土的 塑性大小 和反映影響粘性土特征的 各種重要因素,因此,工程上常用它對粘性土進行分類:表3.5 黏性土(細粒土)的 塑性指數(shù)劃分(JTJ 02485)液性指數(shù)IL : (3.27)粘性土按液性指數(shù)分為:堅硬、硬塑、可塑、軟塑和流塑狀態(tài).硬塑狀態(tài)粘性土為良好地基,流塑狀態(tài)的 粘性土為軟弱地基.IL是反映粘性土軟硬狀態(tài)的 指標. 流動狀態(tài); 可塑狀態(tài); 固態(tài).表3.6 粘性土軟硬狀態(tài)的 劃分

26、(GB50007-2002)狀態(tài)堅硬硬塑可塑軟塑流塑表3.7 粘性土軟硬狀態(tài)的 劃分(JTJ024-85)分級堅硬、半堅硬狀態(tài)可塑狀態(tài)流塑狀態(tài)硬塑軟塑液性指數(shù)3.3 勘察工作量本次詳勘布設(shè)鉆孔3個,孔深40.150.5米,累計進尺131.10米.進行標準貫入試驗73次,采取原狀樣47件,并進行了 相應(yīng)的 室內(nèi)試驗和測試.查明了 橋址區(qū)的 工程地質(zhì)條件,為施工圖設(shè)計提供了 必需的 地質(zhì)資料和設(shè)計參數(shù).根據(jù)巖土工程勘察規(guī)范GB 50021-2001表3.8 詳細勘察勘探點間距地基復雜程度等級勘探點間距地基復雜程度等級勘探點間距一級(復雜)二級(中等復雜)10151530三級(簡單)3050確定勘探

27、點的 間距:二級(中等復雜)1530(米)3.3.1勘察工作量(詳見表3.9).表3.9 勘察工作量一覽表序 號工 作 內(nèi) 容單 位工 作 量1機 械 鉆 探米/孔131.10/32標準貫入試驗次733取試樣原狀土樣件474室內(nèi)試驗常規(guī)試驗件43直剪試驗組83.3.2標準貫入試驗工作量(詳見表3.10)表3.10 標準貫入次數(shù)統(tǒng)計表勘探點編號S(ak0+bk0)-1S(ak0+bk0)-2S(ak0+bk0)-3標準貫入試驗次數(shù)2327234 場地位置、地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造4.1 場地位置AK0+449.678跨線橋位于陽原縣三馬房村西北約500米處,跨109國道.4.2 地形地貌該橋位于桑干

28、河南岸三級階地區(qū),橋址區(qū)地形平坦,地勢北高南低,橋址區(qū)地面高程一般為892.0-895.50米.4.3 氣象氣候橋址區(qū)屬大陸性季風氣候區(qū),四季分明,春季干旱少雨,多風,夏季炎熱短促,降雨集中,秋季空氣清爽,晝夜溫差大,冬季寒冷漫長,風大雪少.多年平均氣溫7.7,一月平均氣溫-10.2,極端低溫-30.4,七月平均氣溫23,極端高溫37.9,年平均10.1.最低月地面平均溫度-10.7,地下5厘米平均溫度-9.0,地下15厘米平均溫度-7.2.多年平均降雨量366.1米米,最大暴雨量84.4米米,雨量集中月最大降雨量217.6米米,年最少降雨量160.0米米,最大蒸發(fā)量3311.7米米,月平均最

29、大蒸發(fā)量304.0米米,年最小 蒸發(fā)量1590.0米米.多年平均風速2.5米/s,風集中月最大風速4. 2 米/s,最大風速23.0 米/s,多年盛行風向WNW,多年平均凍土深度126厘米,最大147厘米.多年平均降雪量22.8米米,最大積雪量240米米,降霧天數(shù)3天.4.4 地質(zhì)構(gòu)造橋址區(qū)位于中朝準地臺五級構(gòu)造單元的 蔚縣向斜內(nèi),橋址區(qū)及其附近未發(fā)現(xiàn)活動性斷層,橋基穩(wěn)定性較好.5 地層的 巖性、巖土性質(zhì)橋址區(qū)地層主要由上更新統(tǒng)沖積物(Q3al),和下更新統(tǒng)湖積物(Q1l)組成,由上至下為:第四系上更新統(tǒng)沖積物(Q3eol): 亞砂土,黃褐色,松散,分布于全橋址區(qū),厚度0.30.9米.第四系下

30、更新統(tǒng)湖積物(Q1l):主要由褐黃色、灰黑色粘土、亞粘土組成,分布于全橋址區(qū),揭露厚度39.650.2米,該層未見底.6 地下水情況公路水質(zhì)分析操作規(guī)程GB50021-2001水質(zhì)分類標準環(huán)境水對公路混凝土工程侵蝕性判定標準.混凝土受環(huán)境水的 化學性侵蝕分為結(jié)晶性侵蝕、分解性侵蝕和結(jié)晶分解復合性侵蝕三類.混凝土被侵蝕的 程度,分為無侵蝕、弱侵蝕、中等侵蝕和強侵蝕四級.公路混凝土工程環(huán)境水侵蝕性技術(shù)標準,根據(jù)公路工程地質(zhì)勘察規(guī)程(JTJ056-84)附錄三的 規(guī)定進行.7.6.1水樣的 采取與保存.水樣的 采取與保存是水質(zhì)分析的 重要環(huán)節(jié),是取得水樣分析良好結(jié)果的 基礎(chǔ).使用正確的 采樣及保存方

31、法,是保證分析結(jié)果能夠正確反映水路被測指標的 真實含量的 必要條件.如果取樣發(fā)生錯誤或代表性不強,分析結(jié)果即使很精確也無用.因此在任何情況下,都必須嚴格遵守取樣規(guī)則,以保證分析結(jié)果的 質(zhì)量.采取水樣的 地點、位置、時間、次數(shù)、數(shù)量和方式等,都應(yīng)仔細酌定,對采樣現(xiàn)場、 水的 來源、水質(zhì)變化等都要作認真的 調(diào)查研究,使所采取的 水樣盡量符合水質(zhì)分析的 目的 要求并應(yīng)具有代表性,以不改變其理化性質(zhì)為原則,例如,在河流取水樣時,要注意支流的 上下游,豐水或枯水期,測定侵蝕性二氧化碳時,要在取樣的 同時,立即加入碳酸鈣粉末等.取水數(shù)量根據(jù)需測項目多少而定,一般簡易分析需500(毫升)水樣.公路混凝土工程

32、環(huán)境水侵蝕性技術(shù)標準,根據(jù)公路工程地質(zhì)勘察規(guī)程(JTJ064-98)附錄D環(huán)境介質(zhì)對混凝土腐蝕的 評價標準的 規(guī)定進行.7.6.2天然水對混凝土腐蝕的 評價標準1結(jié)晶類腐蝕以水中SO42-含量(米g/L)劃分腐蝕等級,按表7.3評價.7.3表結(jié)晶類腐蝕評價標準注:類環(huán)境系指高寒地區(qū)、干旱區(qū)或半干旱區(qū)的 泥凝土直接臨水,或在強透水性巖土層的 地下水中,均具有干濕或凍融交替作用.類環(huán)境系指干旱區(qū)或半干旱區(qū)的 混凝土處于弱透水性巖土層的 地下水,濕潤區(qū)、半濕潤區(qū)的 混凝土直接臨水,且均有干濕或凍融交替作用.類環(huán)境系指各氣候區(qū)中,混凝土處于弱透水巖土層中,均不具有干濕和凍融交替作用.2分解類腐蝕評價標

33、準(見表7.4).表7.4 分解類腐蝕評價標準注: 三型腐蝕中,有兩型或兩型以上腐蝕共存時,以腐蝕強度最大者作為分解類腐蝕評價結(jié)論.橋梁所跨沖溝有季節(jié)性地表水,地下水埋深為1.318.0米,地表水、地下水對水泥混凝土不具腐蝕性.7 巖土工程評價及巖土參數(shù)選取確定對工程建筑場地進行勘探、原位測試、室內(nèi)試驗等巖土工程勘察工作,取得了 一系列巖土工程資料、數(shù)據(jù)、參數(shù)等,如何選用這些第一手資料、運用這些數(shù)據(jù)和參數(shù)進行巖土工程分析與評價,是巖土工程勘察的 重要環(huán)節(jié).通過對建設(shè)場地的 巖土工程分析與評價,編寫出合理的 巖土工程勘察報告,為擬建建筑工程提供技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的 科學依據(jù),是巖土工程勘察的 最

34、終目的 .巖土參數(shù)的 統(tǒng)計分析:由于巖(土)自身的 不均勻性,取樣和運輸過程的 擾動,試驗儀器及操作方法差異等原因,同類土層測得的 土性指標值是離散的 .在取得足夠多數(shù)據(jù)后,應(yīng)選擇合理的 數(shù)理統(tǒng)計方法.一般情況下,應(yīng)提供巖土參數(shù)的 平均值、標準差、變異系數(shù)、數(shù)據(jù)分布范圍和數(shù)據(jù)數(shù)量.(1)巖土的 物理力學指標,應(yīng)按場邊的 工程地質(zhì)單元和層位分別統(tǒng)計.(2)計算平均值、標準差和變異系數(shù).均值、方差、標準差、均方差、變異系數(shù) (7.1) (7.2) (7.3)巖土參數(shù)的 平均值;巖土參數(shù)的 標準差;巖土參數(shù)的 變異系數(shù).(3) 變異系數(shù)是一個無量綱系數(shù),可比較不同統(tǒng)計參數(shù)間的 離散程度.(4) 異常

35、數(shù)據(jù)的 舍棄求得平均值和標準差后,可用來檢驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)中應(yīng)當舍棄的 帶有粗差的 數(shù)據(jù).剔除粗差有不同的 標準,常用的 有正負三倍標準差法、Chauvenet法和Grubbs法.當離差d滿足下式時,該數(shù)據(jù)應(yīng)當舍棄: d=gf (7.4)式中d=i-米,f標準差,g為不同舍棄標準給出的 系數(shù).當采用三倍標準差方法時,g=3;當采用其它兩種方法時,g值由下表確定.表7.1 Chauvenet法及Crubbs法的 g值注:為風險率,即為風險率,即P(|d|gf)=1-巖土參數(shù)的 標準值和設(shè)計值(1) 巖土參數(shù)的 標準值巖土參數(shù)的 標準值是巖土工程設(shè)計的 基本代表值,是巖土參數(shù)的 可靠性估值.由于巖土參數(shù)

36、的 特性,它是在區(qū)間估計理論基礎(chǔ)上得到的 關(guān)于巖土參數(shù)母體平均值置信區(qū)間的 單側(cè)置信界限值.根據(jù)試驗樣品數(shù)量、指標的 離散程度、要求的 置信度等,可用下式計算回歸修正系數(shù):巖土參數(shù)的 標準值可按下列方法確定: 變異系數(shù) (7.5)承載能力極限狀態(tài)計算所需要的 巖土參數(shù)標準值,應(yīng)按下式計算. 式中統(tǒng)計修正系數(shù).注:式中正負號按不利組合考慮,如抗剪強度指標的 修正系數(shù)應(yīng)取負值.統(tǒng)計修正系數(shù)也可按巖土工程的 類型和重要性、參數(shù)的 變異性和統(tǒng)計數(shù)據(jù)的 個數(shù),根據(jù)經(jīng)驗選用.(2)抗剪強度指標c、確定內(nèi)摩擦角標準值k,粘聚力標準值Ck,可按下列規(guī)定計算:根據(jù)室內(nèi)n組三軸壓縮試驗的 結(jié)果,按下列公式計算某一

37、土性指標的 變異系數(shù),試驗平均值和標準差: (7.6) (7.7) (7.8)計算內(nèi)摩擦角和粘聚力的 統(tǒng)計修正系數(shù),: (7.9) (7.10)計算標準值和 (7.11) (7.12)(3)荷載試驗確定單樁豎向承載力參加統(tǒng)計的 試樁,當滿足其極差不超過平均值的 30%時,可取其平均值為單樁豎向極限承載力.極差超過平均值的 30% 時,宜增加試樁數(shù)量并分析離差過大的 原因,結(jié)合工程具體情況確定極限承載力.注:對樁數(shù)為3根及3根以下的 柱下樁臺,取最小 值.將單樁豎向極限承載力除以安全系數(shù)2,為單樁豎向承載力特征值Ra.7.1 地基土的 物理力學參數(shù)根據(jù)室內(nèi)土工試驗及原位測試結(jié)果,經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計后,將

38、各層地基土的 主要物理力學參數(shù)(見附錄D)及原位測試指標的 統(tǒng)計值(列于附錄E).7.2 工程地質(zhì)分層與特征根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪及鉆探揭露,橋址區(qū)共劃分為8個工程地質(zhì)層,其巖性特征與力學性質(zhì)如下:(1)23亞砂土(Qal3):褐黃色;稍濕;硬塑;土質(zhì)均勻,含少量云母碎片,見有鈣質(zhì)條紋及少量姜石,粒徑0.5-1.0厘米.分布于全橋址區(qū),厚度為0.30.9米,平均厚度為0.57米, =150kPa,40kPa;(2)12亞粘土(Q1l):褐黃色;濕;堅硬;上部為灰綠色,土質(zhì)較均勻,切面光滑,含亞砂土團塊,見銹色條紋.該層厚4.5米,呈透鏡體存在,=220kPa,55kPa;(3)2-31 粘土(Q1l):

39、灰黑色;濕;軟塑-硬塑;上部為灰綠色,偶見銹染斑點及條紋,含有機質(zhì)斑點,土質(zhì)均勻.分布于全橋址區(qū),厚度2.0-4.2米,平均厚3.17米,=200kPa, 50kPa;(4)22-1亞粘土(Ql1):灰色;濕;硬塑;含少量云母碎片,手捻砂感較強,較疏松.該層見于全橋址區(qū),厚度4.87.5米,平均厚度5.73米,=220kPa,55kPa;(5)31粘土(Q1l):灰綠色;濕;軟塑;土質(zhì)均勻,切面光滑細膩,偶見1厘米左右的 姜石,含有機質(zhì)斑點,局部夾亞粘土薄層.該層見于全橋址區(qū),厚度4.06.40米,平均厚度5.17米,=200kPa,50kPa;(6)22-2亞粘土(Q1l):灰色-灰黑色;濕

40、;硬塑;土質(zhì)不均勻,局部含有亞砂土團塊,含有機質(zhì)斑點,夾多層粘土夾層,單層厚度0.2-0.4米.該層見于全橋址區(qū),厚度4.4016.80米,平均厚度8.60米,=230kPa,55kPa;(7)21-1粘土(Q1l):褐灰色;濕;硬塑;土質(zhì)均勻,見有機斑點,偶見有粒徑0.5厘米左右的 姜石,含多層亞粘土薄層,單層厚度0.2-0.3米.該層見于全橋址區(qū),厚度5.309.80米,平均厚度7.23米,=230kPa,50kPa;(8)22-3亞粘土(Ql1):灰綠色;濕;硬塑;土質(zhì)不均勻,局部含亞砂土團塊,上部為灰色,含少量云母碎片,搖振反應(yīng)迅速,局部含粘土薄層,偶見粒徑1厘米左右的 姜石,分布于全

41、橋址區(qū),該層未見底,揭露厚度1.9015.10米,平均厚度7.57米,=240kPa, 55kPa;(9)15礫砂(Ql1):褐紅色,密實,稍濕,含量約50%,分選較差,含礫砂、圓礫,成分較雜.該層厚度0.9米,=300kPa,65kPa;(10)32-1亞粘土(Ql1):深灰色,飽和,硬塑,干強度中等,韌性低,搖振反應(yīng)中等,該層厚度0.9米,=240kPa,50kPa;(11)22-3亞粘土(Ql1):淺灰色-深灰色,濕,硬塑,土質(zhì)均勻,含腐殖質(zhì)及深灰色亞粘土包塊,偶見碎石,含少量砂粒及腐殖質(zhì),局部含亞砂土薄層.該層厚度0.9米,=240kPa,55kPa;(12)22-1亞粘土(Ql1):

42、灰黑色,飽和,硬塑,干強度中等,韌性中等,稍有光澤,含大量有機質(zhì)斑點及條紋,夾少量泥炭條帶.該層厚度0.9米,=240kPa,50kPa.7.3 場地穩(wěn)定性評價橋址區(qū)工程地質(zhì)條件簡單,未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造痕跡,區(qū)域穩(wěn)定性較好,宜于建橋.7.4 不良地質(zhì)與特殊巖土特征與評價橋址區(qū)下更新統(tǒng)湖積粘性土(Ql1)具有弱中等膨脹性,橋梁基礎(chǔ)設(shè)計時須加以注意.7.5 地基土承載力特征值地基承載力特征值:是指地基穩(wěn)定有保證可靠度的 承載能力,它作為隨機變量是以概率理論為基礎(chǔ)的 ,分項系數(shù)表達的 極限狀態(tài)設(shè)計法確定的 地基承載力;同時也要驗算地基變形不超過允許變形值.7.5.1地基臨界荷載1、地基變形的 三個階段(

43、1)壓縮階段(直線變形階段)(2)剪切階段(塑性變形階段)(3)隆起階段(塑性流動階段)2.兩個界限荷載:(1)臨塑荷載(2)極限荷載圖7.1 地基變形的 三階段示意圖及地基受力情況7.5.2修正后容許承載力s的 確定辦法:1 通過公式計算 一般情況下:s= P1/4或P1/3 在中國取P1/4 (7.13)P1/4隨c,j,g,q,b增大而增大臨界荷載: (7.14) P1/4 、P1/3增大臨塑荷載:Pcr = g0dNq+cNc (7.15)7.5.3根據(jù)土工試驗結(jié)果,結(jié)合該地區(qū)經(jīng)驗綜合確定的 各層地基土的 承載力特征值和壓縮模量平均值(列于表3.3).我國規(guī)范中地基土承載力特征值: (

44、7.16):承載力特征值(設(shè)計值)米b、米d、米c:承載力系數(shù),與內(nèi)摩擦角jk 有關(guān)jk :基底下一倍短邊寬深度內(nèi)土的 內(nèi)摩擦角標準值b:基底寬度,大于6米按6米取值,對于砂土小 于3米按3米取值ck:基底下一倍短邊寬深度內(nèi)土的 粘聚力標準值以22-3亞粘土(Q1l)作為樁端持力層,經(jīng)計算取=240kpa7.5.4壓縮模量(側(cè)限壓縮模量) (7.17)圖7.2 壓縮模量計算示意圖 (7.18) (7.19) (7.20) (7.21) (7.21)壓縮模量: (7.22)表7.2 壓縮模量(粘性土)統(tǒng)計表工程地質(zhì)分層1、33亞砂土(Qal3)2、12亞粘土(Ql1)3、2-31粘土(Ql1)4

45、、22-1亞粘土(Ql1)5、31粘土(Ql1)6、22-2亞粘土(Ql1)7、21-1粘土(Ql1)8、22-3亞粘土(Ql1)9、21-2粘土(Ql1)壓縮模量4.655.327.105.215.945.796.725.807.6 地下水對建筑材料的 腐蝕性評價根據(jù)場區(qū)水質(zhì)分析結(jié)果,結(jié)合GB50021-2001有關(guān)規(guī)定進行分析,地下水對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性.7.7 場地的 地震效應(yīng)評價中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖(GB1-8306-001)與張石高速化稍營至保定界段建設(shè)場地地震安全性評價報告根據(jù)公路工程抗震設(shè)計規(guī)范JTJ004-89確定張家口市陽原縣抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計基本地震加速度為0.15g

46、.張家口市陽原縣抗震設(shè)防烈度為7度,所以應(yīng)進行場地和地基地震效應(yīng)的 巖土工程勘察.并應(yīng)根據(jù)國家批準的 地震動參數(shù)區(qū)劃和有關(guān)的 規(guī)范,提出勘察場地的 抗震設(shè)防烈度、設(shè)計基本地震加速度和設(shè)計特征周期分區(qū).進行勘察時,應(yīng)劃分場地類別,劃分對抗震有利、不利或危險的 地段.對需要采用時程分析的 工程,應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求,提供土層剖面、覆蓋層厚度和剪切波速度等有關(guān)參數(shù).任務(wù)需要時,可進行地震安全性評估或抗震設(shè)防區(qū)劃.10層和高度30米以下的 丙類和丁類建筑,無實測剪切波速時,可按現(xiàn)行國家標準建筑抗震設(shè)計規(guī)范 (GB50011)的 規(guī)定,按土的 名稱和性狀估計土的 剪切波速.反應(yīng)譜:表征了 地震加速度時程作用于

47、單自由度彈性體系的 最大反應(yīng)(加速度、速度、位移)與體系的 自振特性(自振周期、阻尼比)變化的 函數(shù)關(guān)系.場地類別劃分的 目的 :(1)直觀給出場地用于建設(shè)的 優(yōu)劣程度.(2)用于確定設(shè)計反應(yīng)譜中的 特征周期Tg.(絕對)加速度反應(yīng)譜:放大系數(shù)譜(譜):(絕對)加速度反應(yīng)譜/地面峰值加速度地震影響系數(shù)譜(譜):(絕對)加速度反應(yīng)譜/重力加速度圖7.3 地震動設(shè)計反應(yīng)譜根據(jù)公路工程抗震設(shè)計規(guī)范JTJ004-89相關(guān)標準如下:表7.5 中國地震動反應(yīng)譜特征周期調(diào)整表設(shè)計地震分組場地類別01第一組0.20.250.350.450.65第二組0.250.30.40.550.75第三組0.30.350.