《工程地质》9特殊工程的工程地质勘察.ppt

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1、9 特殊工程的工程地质勘察,9.1 高层建筑工程地质勘察,9.2 公路工程地质勘察,9.3 桥梁工程地质勘察,9.4 地下洞室的工程地质勘察,本章小结,2,9.1 高层建筑工程地质勘察,12层称为低层建筑，37层称为多层建筑，819层且高度小于60 m的房屋建筑称为高层建筑，20层及20层以上且高度大于60 m则划为超高层。,高层建筑安全等级划分标准,3,4,框筒结构,筒中筒结构,高层建筑的结构常采用刚度较大的钢筋混凝土框架一剪力墙结构或剪力墙结构体系。特别是超高层建筑则常采用刚度更大的筒体结构或筒中筒结构。,高层建筑的特点,5,高层建筑的结构类型,6,片筏基础（满堂红基础）,高层建筑的基础常

2、采用整体性较好的筏式基础和箱式基础；当地基承载力不能满足要求时，常采用桩基础或墩基。,7,箱形基础,8,桩基础,9,9.1 高层建筑工程地质勘察,基底荷载大，每增加一层，基底平均压力大约增加1215 kPa，10层以上建筑物都超过180200 kPa。由于建筑物荷载大，因而所需考虑的地基影响深度也大，并且由于建筑物可能产生较大的沉降，必须考虑地基的不均匀性而产生差异沉降(倾斜)的可能性。,10,9.1 高层建筑工程地质勘察,高层建筑工程地质勘察的基本要求,地基承载力：高；不能满足时(包括下卧层)，需进行地基加固或采用桩基,变形和倾斜：查清地基在纵横两个方向的不均匀性,差异沉降：处理好高层建筑主

3、体与 之间的差异沉降,深基坑开挖： 处理好边坡稳定性、基坑回弹、人工降水、地下室防水等,判明建筑场地内及其附近有无影响工程稳定性的不良现象。,裙房,11,裙房指与高层建筑物相连，建筑高度不超过24米的辅助建筑。由多层建筑组成的裙房也叫群楼。,12,9.1 高层建筑工程地质勘察,桩、墩基础 ：选择经济合理的桩基类型、查明持力层和软弱下卧层的分布，分层提出桩周摩擦力及桩端持力层的承载力,查明地下水类型、埋藏情况、渗透性、腐蚀性以及地下水的季节性变化幅度，判断基坑开挖降低地下水位的可能性和对已有的相邻建筑的影响，提供降低地下水位的有关资料，必要时提出降水方案。,13,9.1 高层建筑工程地质勘察,环

4、境问题： 施工过程中的基坑开挖、人工降低水位、打桩震动和噪声以及建筑物建成后地基沉降对相邻建筑物的影响等。,抗震设计：设防烈度大于或等于6度的地区，应对场地土类型、建设场地类型作出判定；设防烈度79度地区，应对其地基液化、震陷、震动强度、地震影响系数进行详细分析，并做出可靠的结论。,14,9.2 公路工程地质勘察,公路是一种延伸度极大的线形建筑物。公路建筑物由三类建筑构成：,路基工程：线路的主体建筑物，包括路堤和路堑。,桥隧工程：如桥梁、隧道、涵洞等，是为了使线路跨越河流、深谷、不良地质现象和水文地质地段、穿越高山峻岭或使线路从河、湖、海底下通过。,防护建筑物：如明洞、挡土墙、护坡、排水盲沟等

5、。,15,16,17,9.2 公路工程地质勘察,选线的工程地质论证,线路的基本类型,河谷线,山脊线,山坡线,越岭线,跨谷线,18,9.2 公路工程地质勘察,河谷线：优点是坡度缓、挖方少、施工方便。但 在平原区河谷常发育有低地沼泽、洪水泛滥； 丘陵山区河谷坡度大、流水冲刷路基，常遇有 泥石流，桥隧工程量大。,山脊线：优点是地形平坦，挖方量少，桥隧工 程量少；但山脊宽度小，不便施工。,19,9.2 公路工程地质勘察,山坡线：优点是可以任意选择线路坡度，路基多采用半填半挖；但线路曲折，土石方量大，桥隧工程多。越岭线：优点是可以通过巨大山脉，缩短距离；但地形崎岖，不良地质现象发育。跨谷线：需要造桥，可

6、缩短距离和降低坡度；但工程量大，费用高。,20,9.2 公路工程地质勘察,地质构造的影响,断裂带岩层破碎裂隙发育,尽量避开,不能避开时应尽量使线路垂直断裂带走向，在短距离内穿过,岩层褶皱的地段,线路方向与岩层走向大致平行,向斜,两侧边坡对路基稳定皆有利,背斜,两侧边坡对路基稳定都不利,单斜,背向岩层倾向的山坡对路基稳定性有利,顺向岩层倾向的一侧山坡相对不利,交角大于40 o时有利,21,22,9.2 公路工程地质勘察,滑坡地带选线,对于小型滑坡(滑体厚度小于5 m)，线路不必避让，根据滑坡的滑动类型采取排水、清方、支挡等防治措,对于中型滑坡(滑体厚度520 m)，线路一般可以通过，但必须慎重考

7、虑滑坡的稳定性，采取综合处理措施。线路从滑坡的上缘通过时路基宜设计成路堑，以减轻滑体自重；下缘通过时宜设计成路堤以增加抗滑能力。,对于大型滑坡(滑体厚度大于20 m)应避开为好。,23,24,9.2 公路工程地质勘察,路基的主要工程地质问题,路基边坡稳定性,路基基底稳定性,建筑材料,公路冻害,25,9.2 公路工程地质勘察,路基边坡包括天然边坡、半填半挖的路基边坡以及深路堑的人工边坡等。因具有一定坡度和高度，边坡在重力作用、河流冲刷等因素影响下会发生不同形式的变形和破坏，其主要表现为滑坡和崩塌。 路堑边坡在一定条件下还能引起古滑坡复活。,26,9.2 公路工程地质勘察,基底土的变形性质和变形量

8、的大小主要取决于基底土的力学性质、基底面的倾斜程度、软弱夹层或软弱结构面的性质与产状等。此外，水文地质条件也是促进基底不稳定的因素，它往往使基底产生巨大的塑性变形而造成路基的破坏。,27,9.2 公路工程地质勘察,路基工程需要天然建筑材料不仅种类多，如道砟、土料、片石、砂和碎石等，而且数量也较大，并且要求各种建筑材料产地沿线路两侧零散分布。建筑材料的质量和运输距离常常会影响工程的质量和造价。,28,9.2 公路工程地质勘察,公路冻害具有季节性，冬季在负气温长期作用下，土体中水分重新分布，并平行于冻结界面形成数层冻层，局部还会有冰透镜体。因而土体体积增大(约9)，产生路基隆起现象。春季地表冰层融

9、化早，而下层尚未解冻，融化层的水分难以下渗，致使上层土的含水量增大而软化，在外荷载作用下，路基出现翻浆现象。,29,9.2 公路工程地质勘察,公路工程地质勘察的基本内容,查明线路上的工程地质条件，选择地质条件相对良好的路线方案。,特殊岩土及不良地质现象地段， 查明其类型、规模、性质、发生原因、发展趋势和危害程度，并提出处理措施。,应充分发掘、改造和利用沿线的一切就近材料。,30,31,32,33,9.3 桥梁工程地质勘察,当道路跨越河流、山谷或与其它交通线路交叉时，往往需要修建桥梁。 桥梁由正桥、引桥和导流等工程组成。正桥是主体，位于河岸桥台之间。桥墩均位于河中。引桥是连接正桥与路线的建筑物，

10、常位于河漫滩或阶地之上，它可以是高路堤或桥梁，导流建筑物包括护岸、护坡、导流堤和丁坝等，是保护桥梁等各种建筑物稳定，不受河流冲刷破坏的附属工程。,34,桥梁、涵洞按跨径分类,35,9.3 桥梁工程地质勘察,桥梁结构可分为梁桥、拱桥和钢架桥等，不同类型的桥梁对地质有不同的要求，工程地质条件是选择桥梁结构的主要依据。 桥梁工程地质勘察一般有两项内容：一是选择工程地质条件较好的桥位。 二是对选定的桥位进行详细的工程地质勘察，为桥梁及其附属工程的设计和施工提供地质资料。,36,9.3 桥梁工程地质勘察,桥梁工程主要工程地质问题,桥墩台地基稳定性,桥台的偏心受压,桥墩台地基的冲刷,墩台岩土地基的容许承载

11、力,桥台,侧向主动土压力,滑坡的水平推力,桥墩,列车在桥梁上行驶突然中断,河槽过水断面减小，局部增大了河水流速，改变了流态，对桥基产生强烈冲刷,37,9.3 桥梁工程地质勘察,桥梁的工程地质勘察要点,初步勘察阶段,桥位选择,工程地质条件,地形、地貌、地物,详细勘察阶段,38,9.3 桥梁工程地质勘察,桥位应选在基岩和坚硬土层外露或埋藏较浅、地质条件简单、地基稳定处。桥位不宜选在活动断层、滑坡、泥石流、岩溶以及其它不良地质发育的地段。,39,9.3 桥梁工程地质勘察,桥位应尽量选择在两岸有山嘴或高地等河岸稳固的地段；平原区河流的顺直河段；两岸便于接线的较开阔的地段。桥位应避免选在其上、下游有山嘴

12、、石梁、沙洲等干扰水流畅通的地段。桥位应尽量避免选在地面、地下已有重要设施而需要拆迁的地段。桥位选择应考虑施工场地布置和材料运输等方面的要求。,40,9.3 桥梁工程地质勘察,查明桥位区地层岩性、地质构造、不良地质现象的分布及工程地质特性。探明桥墩台地层的覆盖层及基岩风化层的厚度、岩体的风化与构造破碎程度、软弱夹层情况和地下水状态。测试岩土的物理力学性质，提供地基的基本承载力、桩壁摩阻力、钻孔桩极限摩阻力。,41,9.3 桥梁工程地质勘察,对边坡及地基的稳定性、不良地质现象的危害程度和地下水对地基的影响程度作出评价。结合设计要求，对沿线筑路材料场进行复查。对地质条件复杂的桥基或特大的塔墩，锚锭

13、基础应采用综合勘察。,42,9.4 地下洞室的工程地质勘察,地下洞室是指建筑在地面以下及山体内部的各类建筑物。由于地下洞室完全被包围在岩土体介质中，它的安全、经济和正常使用与其所处的工程地质环境密切相关。,43,9.4 地下洞室的工程地质勘察,地下洞室的主要工程地质问题,地下洞室位置的选择,围岩稳定性与山岩压力,地下水与洞室涌水问题,有害气体与岩爆,44,地下洞室总体位置应选在区域稳定性较好，地震活动相对稳定，工程场区无区域性断裂通过，第四纪以来没有明显构造活动地段。 洞轴线宜与岩层走向方向垂直或以大角度相交，有利于洞室的稳定；洞室轴线应避开褶曲轴部，因背斜轴部往往破碎，而像向斜轴部往往富集大

14、量地下水，对洞室工程极为不利。,9.4 地下洞室的工程地质勘察,45,9.4 地下洞室的工程地质勘察,建洞山体应选择山形完整，冲沟、滑坡、崩塌不发育，山体高度或土层厚度能满足工程需要的地段。洞室应尽量选择建在地层岩性均一、厚度大、产状稳定，构造裂隙间距大、组数少，风化轻微、强度较大的岩层中。 洞口宜选在山体坡度较大(大于30)，岩层完整，松散覆盖层较薄或基岩裸露的地段。洞口标高一般应高于谷底，且高于千年或百年一遇洪水水位0.51.0 m。,46,9.4 地下洞室的工程地质勘察,围岩是指地下洞室周围一定范围内，对工程稳定性能产生影响的岩体。由于地下开挖破坏了岩土体初始应力平衡条件，地下出现了自由

15、空间，原来处于挤压状态的围岩解除束缚向洞室空间松胀变形，当变形超过围岩本身的承受能力时，便发生破坏。,47,9.4 地下洞室的工程地质勘察,山岩压力通常是指围岩发生变形或破坏作用在洞室衬砌上的力。山岩压力是评价洞室围岩稳定性的主要内容，也是衬砌设计的主要依据。影响山岩压力和围岩稳定性的主要因素是岩体完整性与岩石强度。,48,围岩自稳能力,49,9.4 地下洞室的工程地质勘察,在地下水长期作用下将降低岩石强度，并使软弱夹层泥化易于造成层间滑动；石膏、岩盐及富含蒙脱石的粘土岩在地下水作用下发生溶解或膨胀而产生附加的山岩压力；地下水以静水压力的形式作用于洞室的衬砌，当地下水化学成分具有腐蚀性时，对衬

16、砌将产生侵蚀破坏；,50,9.4 地下洞室的工程地质勘察,当地下工程穿过水层时，有时会发生突然涌水，常造成停工和伤亡事故。造成突然涌水的原因，大多是有丰富的地表水沿着溶洞、暗河或断层破碎带等良好通道涌入地下洞室。因此应密切注意隧道等地下工程与地表水体的连通关系。,51,有害气体的危害性,52,9.4 地下洞室的工程地质勘察,在坚硬岩体深部开挖时，岩石突然飞出和剧烈破坏的现象称为岩爆，一般认为其发生的条件是：岩层经受过较强的地应力作用；岩石具有较高的弹性强度；埋藏位置具有较严密的围限条件。一旦围限解除便发生岩爆。岩爆多发生在区域性压扭性大断裂带附近和埋藏较深的硅质岩层中。,53,9.4 地下洞室

17、的工程地质勘察,地下洞室工程地质勘察要点,可行性研究与初步勘察阶段,搜集已有资料，通过物探和工程地质测绘，初步查明各拟选方案的地质条件,详细勘察阶段,查明所选洞址的洞口及围岩的工程地质条件；分段进行围岩分类，为设计支护结构和确定施工方案提供依据。,施工勘察阶段,配合导洞或毛洞的开挖进行工程地质测绘。测定围岩的变形和松弛范围，对将开挖地段可能出现的不良地质现象做好施工的超前地质预报。,54,本章小结,(1)高层建筑在我国越来越多，其结构常采用刚度较大的钢筋混凝土框架剪力墙结构或剪力墙结构体系。特别是超高层建筑则常采用刚度更大的筒体结构或筒中筒结构。由于其基底荷载大，易产生过大沉降或不均匀沉降，故

18、基础常采用整体性较好的筏式基础或箱式基础，当地基承载力不能满足要求时，常采用桩基础或墩基。,55,本章小结,(2)高层建筑工程地质勘察主要考虑地基承载力及其均匀性，深基坑开挖过程中可能引起的工程地质、水文地质及环境等问题，提出经济合理的持力层、桩基类型，并对场地土类型、建筑场地类型作出判定。(3)公路建筑物主要由路基工程、桥隧工程及防护建筑物等构成。,56,本章小结,(4)在公路选线中，工程地质工作的任务是查明各比较线路方案沿线的工程地质条件，在满足设计规范要求的前提下，经过技术经济比较，选出最优方案。在选线中，需考虑地质构造的影响，在滑坡地带选线，应根据滑坡规模大小采取相应对策。(5)路基的

19、主要工程地质问题，包括路基边坡稳定性、路基基底稳定性、建筑材料和公路冻害等问题。,57,本章小结,(6)公路工程地质勘察的主要内容，包括根据工程地质条件选线，并对沿线一定范围内的工程地质条件、特殊岩土及不良地质现象以及建筑材料等进行勘察。(7)桥梁工程地质勘察一般有两项内容：一是选择工程地质条件较好的桥位，二是对选定的桥位进行详细的工程地质勘察。,58,本章小结,(8)桥梁工程地质问题主要有：桥墩台地基稳定性、桥台的偏心受压、桥墩台地基的冲刷等问题。(9)桥梁工程地质勘察要点为：在初勘阶段，着重于桥位选择的勘察。在详勘阶段，着重查明桥位区地层岩性，地质构造，不良地质现象的分布及工程地质特性，探明桥墩台地层的覆盖层及基岩风化层厚度，岩体的风化与构造破碎程度，软弱夹层状况和地下水情况，岩土的物理力学性质，边坡及地基的稳定性等。,59,本章小结,(10)地下洞室的主要工程地质问题，包括地下洞室位置的选择、围岩稳定性及山岩压力、地下水与洞室涌水、有害气体与岩爆等问题。(11)地下洞室工程地质勘察要点，在初勘阶段，搜集已有资料，通过物探和工程地质测绘，初步查明各拟选方案的地质条件；在详勘阶段，查明所选洞址的洞口及围岩的工程地质条件；施工勘察阶段，配合导洞或毛洞的开挖进行工程地质测绘。,