道路和桥梁工程地质勘察文档幻灯片.ppt

,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,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。,1,一 道路(路基)工程地质勘察,(一)、概述,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：,(1)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,化；,(2)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,路的纵向坡度和曲率半径的重要因素。,2,(3)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(包括路,堤和路堑)；,第二类为桥隧工程(如桥梁，隧道，涵洞等)，它们,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,以下通过等；,第三类是防护建筑物(如明硐，挡土墙，护坡，排水,盲沟等)。,3,(二)、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。,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,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,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,材料问题等。,4,1、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,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,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,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,坏。其破坏形式主要表现为滑坡，崩塌和错落。,5,土质边坡,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,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,(成份，结构和成因类型)，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,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,发生和发展。,6,岩质边坡,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,制作用。,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,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,能。,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,的边界条件发生变化。,7,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,础上，首先要求对地质环境充分了解，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,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。,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,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，,最终确定其坡角和坡高。,8,不稳定边坡的治理,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,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。,常用的治理措施有：,(1)修筑锚杆挡墙，成排设置抗滑桩，抗滑明洞等支挡性建筑物；,(2)对于规模小的滑体或不良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、下部填方(所谓“削头补足”的办法)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；,9,(3)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,因受湿而抗滑力进一步降低；,(4)有时在边坡表面上，局部或全部片用灰浆或沥青,进行抹面，喷射水泥砂浆，修筑浆砌片石或混凝土,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；,(5)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,稳定。,10,2、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,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,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,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,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。,11,路基基底处理,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,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：,(1)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；,(2)在通过淤泥软土地区时路堤两侧修筑反压护道,(3)把基底软弱土层部份换填或在其上加垫层；,(4)采用砂井(桩)排除软土中的水份，提高其强度；,(5)架桥通过或改线绕避等。,12,3 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,13,4、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,渣，土料，片石，砂和碎石等。,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,缺乏；,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，,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,案，甚至“移线就土”，提高线路的造价。,14,（三）、铁路选线的工程地质论证,铁道线路是线状工程，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。,15,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。,16,工程地质工作的具体任务是：,(1)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；,(2)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,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,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；,(3)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；,(4)水源丰富，分布适宜，能符合机车用水的要求。,17,线路的基本类型及其特点：,(1)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。但在平原河谷选线常遇有低地沼泽，洪水为害；而丘陵河谷，坡度大，阶地常不连续，河流冲刷路基、泥石流淹埋线路，遇支流时需修较大桥梁。,(2)山脊线，其优点是地形平坦，尤其是高原面和古夷平面最适宜，挖方量少，无洪水，桥隧工程量少。但山脊宽度小，不便于工程布置和施工，有时地形不平，地质复杂，若山脊全为土体组成，则需外运道渣，更严重的是取水困难。,18,(3)山坡线，其最大优点是可以选任意线路坡度，路基多采用半填半挖，但线路曲折，土石方量大，物理地质现象发育，桥隧工程多，配车站困难。,(4)越岭线，其最大优点是能通过巨大山脉，降低线路坡度和缩短距离，但地形崎岖，展线复杂，桥隧相连，物理地质现象发育，要选择适宜的垭口通过。,(5)跨谷线，需造桥跨过河谷或山谷，其优点是缩短线路和降低坡度，但工程量大，费用高，需选择河面窄，河道顺直，两常岩体稳定的地方通过。,19,工程地质选线实冽略图,1,一滑境群,2,一崩塌区,3,一泥石流堆积区,4,一沼泽带,5,一线路方案,1,、,2,20,线路A。B两点问共有三个基本选线方案；“1”方案需修,两座桥梁和一座长隧洞方案，线路虽短，但隧洞施工困难，,不经济；“2”方案需修一座短隧洞，但西段为不良物理地质现,象发育地区，整治困难，维修费用大，也不经济；3”方案为,跨河走对岸线，需修两座桥梁，比修一座隧洞容易，但也不,经济。综合上述三个方案的优点，从工程地质观点提出较,优的第“4”方案：把河湾过于弯曲地段取直，改移河道，取消,西段两座桥梁而改用路堤通过，使线路既平直，又避开不良,物理地质发育地段，而东段则联接“2”方案的沿河路线,此方案的路线虽稍长，但工程地质条件较好，维修费用,少，施工方便，长远来看还是经济的，故为最优方案。,21,（四）、地质条件不良地段的选线原则及防护措施,1、泥石流地区选线原则是：,(1)对泥石流集中地区特别是严重的地段，应尽量绕避；,(2)当受其它条件限制而必须跨越时，应根据泥石流的特性，选择受影响较小的部位(如泥石流上游的搬运带或搬运带与沉积带交界处)，以大跨高桥、明洞或隧道通过。,泥石流的防护措施,最好是植树造林，加强水土保持，减少水士流失，但此法需经一定时期后才能见效，故常配以修建多级拦挡冲积物的坝(坝高一般小于5 m)，以降低泥石流的速度，使其所携带的大量固体物质在坝前沉积下来，以免冲毁或淹埋铁道线路,22,2、岩溶地区,岩溶给铁路建设带来的工程地质问题主要是岩溶,水大量涌入隧道或桥墩基坑和浸泡路基；岩溶洞穴,常造成路基塌陷和影响隧道围岩及基坑边坡的稳定,性。,岩溶区的选线原则：,(1)尽可能将线路选择在较难溶解的岩层(如泥灰岩，矽质灰岩等)上通过；,(2)在无难溶岩的岩溶发育区，尽量选择地表覆盖厚度大，岩溶洞穴已被充填或岩溶发育比较微弱的地段，以最短线路通过。,23,。,(3)尽可能避开构造破碎带，断层，强烈发育的裂隙,密集带，岩溶水交替条件良好而岩溶强烈发育地,带。否则，应使线路与主要构造线呈大角度相交；,或在断层的下盘、岩层倾向与河谷斜坡方向相反的,地带通过；,(4)应避开可溶岩层与非可溶岩层的接触带，特别是,与不透水层的接触带，以及低地，盆地和低台地等,岩溶易发育地带，应把线路选在陷穴极少而小的分,水岭和高台地上,(5)当线路跨越暗河，而线路标高低于暗河标高,时，最好用高桥跨越暗河出口处。当线路标高高于,暗河标高时，线路可在暗河上面通过。当线路标高,接近暗河标高时，应从暗河出口处下游选择稳定地,区通过；或将暗河顶板炸开设桥涵通过。,24,3、沼泽地区,沼泽地区淤泥类土的地基承载力较小，路堤通常,修建在高压缩性的淤泥或泥炭之上这些软弱土层在,路堤的自重压力和机车动荷载共同作用下，必然产,生强烈压缩，甚至向路堤两侧流动，出现被挤出和,隆起现象，其结果导致路堤下沉甚至沉没于泥沼之,中。,沼泽地区铁路选线的原则：,首先在保证安全的条件下，通过经济比较，然后,决定线路是否采用穿越或绕避方案。当堆积物由含,水高而厚度大的松软淤泥组成，或是坚硬底板坡度,较大的沼泽时以绕避为宜。,25,4、风沙地区,风沙地区铁道建筑的主要工程地质问题是流动,沙丘掩埋道路和路堤的凤蚀问题。,风沙地区铁道选线原则：,（1）.应尽量绕避流动砂丘，把线路选在固定和,半固定的沙丘地区；,（2）线路方向应与该地区主导风向平行或交,角尽可能小，避免垂直。线路应少弯；,（3）线路应以填方为主，减少挖方，避免不,填不挖。而且线路应接近防风砂材料产地。,(4)路堤的风蚀量与路堤高度，填料和夯实程度,以及风力(风速、风向)等条件有关。,(5).大风口不设站，车站应布置在风沙较轻地,区，站房与住宅均设在背风一侧；以防积沙。,26,五、道路工程地质勘察要点,道路工程地质勘察阶段与其工程设计阶段,是相配合的，相应地可以分为草测，初测，,定测三个阶段。一般缺少施工阶段的工程地,质勘察工作，主要决定于线路所通过该地区,工程地质条件的复杂程度。在地形地质复杂,的山区，施工阶段尚有工程地质勘察工作；,反之，则勘察阶段可适当减少,27,(一)草测阶段工程地质勘察要点,草测阶段的工程地质勘察目的是根据国家指定兴,建铁路的起讫点和必经地区，配合规划设计，解决,大的线路方案的选择问题。,工程地质勘察的基本任务是充分利用已收集的地,质资料，进行工程地质测绘工作，其测绘面积为沿,各可能方案线路两侧2.55km的狭长范围内进行，比例尺一般为l：50000一l：100000。,重点研究跨越大分水岭处，长隧道，跨越大河和,大规模不良地质现象等各关键性地段的工程地质条,件，并提供有关地震，天然建筑材料和供水水源等,战略性地质资料.,最终从工程地质观点选出几个较好的比较方案,线，为编写设计意见书提供地质资料,28,2、初测阶段工程地质勘察要点,初测阶段工程地质勘察的目的与设计部门共同,选出一条技术可能而经济合理的最优线路方案、为,线路的初步设计提供可靠的地质依据。,本勘察阶段的基本任务主要是对已确定线路范,围内所有线路方案进行勘察对比，确定线路在不同,地段的基本走法，并以线路为中心，全面查明线路,最优方案中沿线工程地质情况，对线路方案起控制,作用的重大而复杂工点或地段，进行较详细的工程,地质勘察，提供编制初步设计所需的全部工程地质,资料,29,3、定测阶段工程地质勘察要点,定测阶段工程地质勘察的目的是根据已批准的初,步设计，对各种类型的工程建筑物(桥，隧，站场等),位置进行详细的工程地质勘察，为编制铁路施工技,术设计提供工程地质依据。,主要任务是查明与各类建筑物有关的工程地质条,件及存在的主要工程地质问题。从而提供建筑物定,型设计所需的工程地质资料及有关数据和参数。此,外，对线路局部改善地段，亦需要查明其工程地质,条件和提供相应的工程地质资料。,30,4、施工阶段的工程地质勘察要点,施工阶段工程地质勘察的目的是解决铁路施工中,所遇到的工程地质问题，从地质方面保证施工顺利,进行。检验和修改定测阶段的地质资料。,施工地质工作的具体任务是：及时查明地质问题,发生原因，发展趋势，以及对工程建筑的危害程,度，提出处理意见；搜集因施工困难或其它特殊原,因而改变设计方案或增加建筑物所需要的工程地质,资料，根据施工实际开挖情况，核对定测阶段地质,资料的准确性，修改补充原有设计图件的工程地质,内容；为各类工程编制竣工图件提供所需要的地质,资料；对存在疑难问题的病害工点做好工程地质预,测，或布置长期观测等。,31,