道路和桥梁工程地质勘察文档幻灯片.ppt
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1、第二节道路和桥梁工程地质勘察第二节道路和桥梁工程地质勘察 道路是陆地交通运输的干线,由公路和铁路共同组成运输网络,其中铁道运输量占首位,是国民经济的动脉,在我国的政治、经济、国防上发挥着巨大作用。桥梁是道路跨越河流、山谷或不良地质现象发育地段而修建的构筑物,是线路的重要组成部份,随着线路地质复杂程度的增加,桥梁的数量与规模在线路中的比重越来越大,它是道路选线时考虑的重要因素之一。1 1一一 道路道路(路基路基)工程地质勘察工程地质勘察(一一一一)、概述、概述、概述、概述 公路与铁路在结构上虽各有其特点,但二者却有公路与铁路在结构上虽各有其特点,但二者却有许多相似之处:许多相似之处:(1)(1)
2、它们都是线型工程,往往要穿过许多地质条件复它们都是线型工程,往往要穿过许多地质条件复杂的地区和不同的地貌单元,使道路的结构复杂杂的地区和不同的地貌单元,使道路的结构复杂化;化;(2)(2)在山区线路中,塌方,滑波,泥石流等不良地质在山区线路中,塌方,滑波,泥石流等不良地质现象都是它们的主要威胁,而地形条件又是制约线现象都是它们的主要威胁,而地形条件又是制约线路的纵向坡度和曲率半径的重要因素。路的纵向坡度和曲率半径的重要因素。2 2(3)(3)两种线路的结构部是由三类建筑物所组成:两种线路的结构部是由三类建筑物所组成:第一类为路基工程,它是线路的主体建筑物第一类为路基工程,它是线路的主体建筑物(
3、包括路包括路堤和路堑堤和路堑);第二类为桥隧工程第二类为桥隧工程(如桥梁,隧道,涵洞等如桥梁,隧道,涵洞等),它们,它们是为了使线路跨越河流,深谷,不良的地质和水又是为了使线路跨越河流,深谷,不良的地质和水又地质地段,穿越高山峻岭或使线路从河、湖、海底地质地段,穿越高山峻岭或使线路从河、湖、海底以下通过等;以下通过等;第三类是防护建筑物第三类是防护建筑物(如明硐,挡土墙,护坡,排水如明硐,挡土墙,护坡,排水盲沟等盲沟等)。3 3(二二二二)、路基主要工程地质问题、路基主要工程地质问题、路基主要工程地质问题、路基主要工程地质问题 铁路路基包括路堤、路堑和半路堤半路堑式等。铁路路基包括路堤、路堑和
4、半路堤半路堑式等。在平原地区修建铁路路基比较简单工程地质问题较在平原地区修建铁路路基比较简单工程地质问题较少,但在丘陵区,尤其是在地形起伏较大的山区修少,但在丘陵区,尤其是在地形起伏较大的山区修建铁路时,路基工程量较大,往往需要通过高填或建铁路时,路基工程量较大,往往需要通过高填或深挖才能满足线路最大纵向坡度的要求。因此,路深挖才能满足线路最大纵向坡度的要求。因此,路基的主要工程地质问题是:路基边坡稳定性问题,基的主要工程地质问题是:路基边坡稳定性问题,路基基底稳定性问题,道路冻害问题以及天然建筑路基基底稳定性问题,道路冻害问题以及天然建筑材料问题等。材料问题等。4 41 1、路基边坡稳定性问
5、题、路基边坡稳定性问题 路基边坡包括天然边坡,旁山线路的半填半挖路路基边坡包括天然边坡,旁山线路的半填半挖路基边坡以及深路堑的人工边坡等。基边坡以及深路堑的人工边坡等。任何边坡都具有一定坡度和高度,在重力作用任何边坡都具有一定坡度和高度,在重力作用下,边坡岩土体均处于一定的应力状态,在河流的下,边坡岩土体均处于一定的应力状态,在河流的冲刷或工程的影响下,随着边坡高度的增长和坡度冲刷或工程的影响下,随着边坡高度的增长和坡度的加大,其中应力状态也不断增强。当剪应力大于的加大,其中应力状态也不断增强。当剪应力大于岩土体的强度时,边坡即发生不同形式的变形与做岩土体的强度时,边坡即发生不同形式的变形与做
6、坏。其破坏形式主要表现为滑坡,崩塌和错落。坏。其破坏形式主要表现为滑坡,崩塌和错落。5 5土质边坡土质边坡土质边坡的变形主要决定于土的矿物成份,特土质边坡的变形主要决定于土的矿物成份,特别是亲水性强的粘土矿物及其含量,在地下水的作别是亲水性强的粘土矿物及其含量,在地下水的作用下,粘土的膨胀使土体的强度显著降低,加速边用下,粘土的膨胀使土体的强度显著降低,加速边坡的变形。影响土质边坡稳定性的因素,除受地质坡的变形。影响土质边坡稳定性的因素,除受地质(成份,结构和成因类型成份,结构和成因类型),水文地质和自然因素,水文地质和自然因素外,施工方法是否正确也有很大关系。如违反开挖外,施工方法是否正确也
7、有很大关系。如违反开挖顺序,或在坡体上存土加载,修建水池及其它建筑顺序,或在坡体上存土加载,修建水池及其它建筑物,不合理地开挖便道以及爆破等都能引起滑坡的物,不合理地开挖便道以及爆破等都能引起滑坡的发生和发展。发生和发展。6 6岩质边坡岩质边坡岩质边坡的变形主要决定于岩体中各种软弱结岩质边坡的变形主要决定于岩体中各种软弱结构面的性状及其组合关系,它对边坡的变形起着控构面的性状及其组合关系,它对边坡的变形起着控制作用。制作用。在人工边坡形成临空面的条件下,必须具体分在人工边坡形成临空面的条件下,必须具体分析被切割的山体中各种软弱结构面可能起滑动和切析被切割的山体中各种软弱结构面可能起滑动和切割岩
8、体的作用,只有同时具备临空面、滑动面和切割岩体的作用,只有同时具备临空面、滑动面和切割面三个基本条件,岩质边坡的变形才有发生的可割面三个基本条件,岩质边坡的变形才有发生的可能。能。由于开挖路堑而形成人工边坡,改变了天然山由于开挖路堑而形成人工边坡,改变了天然山坡的稳定条件,加大了山坡的陡度和高度,使山坡坡的稳定条件,加大了山坡的陡度和高度,使山坡的边界条件发生变化。的边界条件发生变化。7 7边坡稳定性分析边坡稳定性分析边坡稳定性分析边坡稳定性分析边坡稳定性分析必须建立在正确的地质分析基边坡稳定性分析必须建立在正确的地质分析基础上,首先要求对地质环境充分了解,找出滑坡发础上,首先要求对地质环境充
9、分了解,找出滑坡发生演变的主导因素,确定滑坡的边界条件,正确选生演变的主导因素,确定滑坡的边界条件,正确选取计算参数;然后选择适用的计算公式,按力学分取计算参数;然后选择适用的计算公式,按力学分析法进行计算,评定边坡的稳定性。析法进行计算,评定边坡的稳定性。在一定条件下,也可采用工程地质类比法进行在一定条件下,也可采用工程地质类比法进行边坡稳定性分析,此法主要是把已有边坡的设计经边坡稳定性分析,此法主要是把已有边坡的设计经验应用于工程地质条件、斜坡类型及其模式等相似验应用于工程地质条件、斜坡类型及其模式等相似的新边坡,通过类比,对边坡的稳定性进行评价,的新边坡,通过类比,对边坡的稳定性进行评价
10、,最终确定其坡角和坡高。最终确定其坡角和坡高。8 8不稳定边坡的治理不稳定边坡的治理原则是以防为主,及时根治。原则是以防为主,及时根治。防的含义包括线路绕避规模较大而难以整治的斜防的含义包括线路绕避规模较大而难以整治的斜坡地段;消除或改变促使边坡稳定性恶化的主导因坡地段;消除或改变促使边坡稳定性恶化的主导因素,防止发生危害性较大的破坏。素,防止发生危害性较大的破坏。常用的治理措施有:常用的治理措施有:(1)(1)修筑锚杆挡墙,成排设置抗滑桩,抗滑明洞等支修筑锚杆挡墙,成排设置抗滑桩,抗滑明洞等支挡性建筑物;挡性建筑物;(2)(2)对于规模小的滑体或不良的地质体可全部清除,对于规模小的滑体或不良
11、的地质体可全部清除,但对规模大的滑坡,则主要采用上部刷方、下部但对规模大的滑坡,则主要采用上部刷方、下部填方填方(所谓所谓“削头补足削头补足”的办法的办法)来减缓坡度、增加斜来减缓坡度、增加斜坡的稳定性,或者改变边坡结构,降低坡高;坡的稳定性,或者改变边坡结构,降低坡高;9 9(3)(3)修筑天沟,侧沟,盲沟,支撑渗沟及堵塞滑坡裂修筑天沟,侧沟,盲沟,支撑渗沟及堵塞滑坡裂缝等,防止地表水和地下水渗入滑体内,避免岩土缝等,防止地表水和地下水渗入滑体内,避免岩土因受湿而抗滑力进一步降低;因受湿而抗滑力进一步降低;(4)(4)有时在边坡表面上,局部或全部片用灰浆或沥青有时在边坡表面上,局部或全部片用
12、灰浆或沥青进行抹面,喷射水泥砂浆,修筑浆砌片石或混凝土进行抹面,喷射水泥砂浆,修筑浆砌片石或混凝土护坡,采用骨架支撑式护坡及种植草皮等,以防止护坡,采用骨架支撑式护坡及种植草皮等,以防止大气降水对边坡面的冲刷和岩石风化;大气降水对边坡面的冲刷和岩石风化;(5)(5)有些情况下可采用掺砂翻夯,硅化法,焙烧法等有些情况下可采用掺砂翻夯,硅化法,焙烧法等土质改良方法,提高土体的力学强度,使边坡达到土质改良方法,提高土体的力学强度,使边坡达到稳定。稳定。10102 2、路基基底稳定性问题、路基基底稳定性问题 路基基底稳定性多发生于填方路堤地段,其主路基基底稳定性多发生于填方路堤地段,其主要表现形式为滑
13、移,挤出和塌陷。要表现形式为滑移,挤出和塌陷。一般路堤和高填路堤对路基基底的要求是要有足一般路堤和高填路堤对路基基底的要求是要有足够的承载力。够的承载力。基底土的变形性质和变形量的大小主要决定于基基底土的变形性质和变形量的大小主要决定于基底土的力学性质、基底面的倾斜程度,软层或软弱底土的力学性质、基底面的倾斜程度,软层或软弱结构面的性质与产状等。此外,水文地质条件也是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,它往往使基底发生巨大的促进基底不稳定的因素,它往往使基底发生巨大的塑性变形而造成路基的破坏。塑性变形而造成路基的破坏。1111路基基底处理路基基底处理路基基底处理路
14、基基底处理路基基底若为软粘土、淤泥、泥炭、粉砂、风化路基基底若为软粘土、淤泥、泥炭、粉砂、风化泥岩或软弱夹层所组成,应结合岩土体的地质特征泥岩或软弱夹层所组成,应结合岩土体的地质特征和水文地质条件进行稳定性分析,若不稳定时可和水文地质条件进行稳定性分析,若不稳定时可选用下列措施进行处理:选用下列措施进行处理:(1)(1)放缓路堤边坡,扩大基底面积,使基底压力小放缓路堤边坡,扩大基底面积,使基底压力小于岩土体的容许承载力;于岩土体的容许承载力;(2)(2)在通过淤泥软土地区时路堤两侧修筑反压护道在通过淤泥软土地区时路堤两侧修筑反压护道 (3)(3)把基底软弱土层部份换填或在其上加垫层;把基底软弱
15、土层部份换填或在其上加垫层;(4)(4)采用砂井采用砂井(桩桩)排除软土中的水份,提高其强度;排除软土中的水份,提高其强度;(5)(5)架桥通过或改线绕避等。架桥通过或改线绕避等。12123 道路冻害问题 道路冻害包括冬季路基土体因冻结作用而引起路面冻胀和春季因融化作用而使路基翻浆。结果都会使路基产生变形破坏,甚至形成显著的不均匀冻胀和路基土强度发生极大改变,危害道路的安全和正常使用 13134 4、建筑材料问题、建筑材料问题 路基工程需要天然建筑材料的种类较多,包括道路基工程需要天然建筑材料的种类较多,包括道渣,土料,片石,砂和碎石等。渣,土料,片石,砂和碎石等。在数量上需要量较大,而且要求
16、各种建材产地沿在数量上需要量较大,而且要求各种建材产地沿线两侧零散分布,但在山区修筑高路堤时常遇土料线两侧零散分布,但在山区修筑高路堤时常遇土料缺乏;缺乏;在平原区和软岩山区,常常找不到强度符合要求在平原区和软岩山区,常常找不到强度符合要求的护坡片石和道渣等,的护坡片石和道渣等,寻找符合要求的天然建材有时成为铁路选线的关寻找符合要求的天然建材有时成为铁路选线的关键性问题,常常被迫采用高桥代替高路堤的设计方键性问题,常常被迫采用高桥代替高路堤的设计方案,甚至案,甚至“移线就土移线就土”,提高线路的造价。,提高线路的造价。1414(三)、铁路选线的工程地质论证(三)、铁路选线的工程地质论证 铁道线
17、路是线状工程,在数百甚至数千公里的线路上常遇到各式各样的工程地质问题,如成昆路沿线山高谷深,川大流急,地质复杂,不良物理地质现象发育,有地质“博物馆”之称。在选线中重视工程地质条件是非常重要和必要的,只有根据地质环境的具体条件才能选出技术可能而又经济合理的线路。1515 在选线中工程地质的主要任务是查明各比较线路方案沿线的工程地质条件,在满足国家规定的必经控制点和铁道工程设计规范要求标准的前提下,经过技术经济比较,选出最优方案。线路一经选定,对今后的运营则带来长期而深远的影响,一旦发现问题而改线,即使局部改线,都会造成很大的浪费,因此,选线的任务是繁重的,技术上是复杂的,必需全面而慎重地考虑。
18、1616工程地质工作的具体任务是:工程地质工作的具体任务是:(1)(1)查清地质、地貌条件及动力地质现象等,阐明其查清地质、地貌条件及动力地质现象等,阐明其 演变规律,为各方案的比较提供依据;演变规律,为各方案的比较提供依据;(2)(2)对严重影响线路安全而数量多、整治困难的各种对严重影响线路安全而数量多、整治困难的各种工程地质问题,如发展中的暗河岩溶区,深层滑坡工程地质问题,如发展中的暗河岩溶区,深层滑坡地段,深层沼泽,有沉陷的深源冻胀地段等,一般地段,深层沼泽,有沉陷的深源冻胀地段等,一般均以绕避为原则。但对技术落实可行,可彻底整治均以绕避为原则。但对技术落实可行,可彻底整治而费用不高,对
19、今后运营无后患的地段,应合理通而费用不高,对今后运营无后患的地段,应合理通过,绝不盲目绕避;过,绝不盲目绕避;(3)(3)沿线各种天然建筑材料的质量符合要求,储量充沿线各种天然建筑材料的质量符合要求,储量充足,开采和运输条件合适,满足就地取材的要求;足,开采和运输条件合适,满足就地取材的要求;(4)(4)水源丰富,分布适宜,能符合机车用水的要求。水源丰富,分布适宜,能符合机车用水的要求。1717线路的基本类型及其特点:线路的基本类型及其特点:(1)(1)河谷线,其优点是坡度缓,线路顺直,工程简易,河谷线,其优点是坡度缓,线路顺直,工程简易,挖方少,施工方便,取水易。但在平原河谷选线挖方少,施工
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