工程地質(zhì)學(xué)作業(yè)

1、 這學(xué)期我們迎來(lái)了全新的一門(mén)課工程地質(zhì)學(xué)，在課堂上，劉老師繪聲繪色地給我們講了巖石與巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)，土的工程地質(zhì)與分類，地下水的有關(guān)知識(shí)等。雖然學(xué)的是基礎(chǔ)，但是我卻對(duì)其產(chǎn)生了濃厚的興趣，上回我們還到長(zhǎng)江邊去實(shí)踐中學(xué)習(xí)，讓我覺(jué)得大自然真的是太神奇了，特別是當(dāng)時(shí)在講有關(guān)大橋建設(shè)的問(wèn)題時(shí)，覺(jué)得甚是有味道?，F(xiàn)在就結(jié)合我自己的印象和自己找的相關(guān)資料，就橋梁的建設(shè)以及工程地質(zhì)的關(guān)系作一個(gè)淺顯的分析。首先來(lái)看下橋的概念和分類：橋是一種用來(lái)跨越障礙的大型構(gòu)造物。確切的說(shuō)是用來(lái)將交通路線 (如道路、鐵路、水道等)或者其他設(shè)施 (如管道、電纜等)跨越天然障礙 (如河流、海峽、峽谷等)或人工障礙 (高速公路、鐵

2、路線)的構(gòu)造物。橋的目的是允許人、車(chē)輛、火車(chē)或船舶穿過(guò)障礙。橋可以打橫搭著谷河或者海峽兩邊，又或者起在地上升高，檻過(guò)下面的河或者路，讓下面交通暢通無(wú)阻。按結(jié)構(gòu)及外觀可以分為分梁橋、浮橋、索橋和拱橋這四種基本類型。 梁橋。又稱平橋、跨空梁橋，是以橋墩做水平距離承托，然后架梁并平鋪橋面的橋。這是應(yīng)用最為普遍的一種橋，在歷史上也較其它橋形出現(xiàn)為早。它有木、石或木石混合等形式。中小型的石梁或石板橋，構(gòu)造方便，材料耐久，維修省力，是民間最為喜用的一種橋形，尤其是南宋后，在福建泉州地區(qū)十分盛行，創(chuàng)造了許多長(zhǎng)大的石梁橋。梁橋若中間無(wú)橋墩者，稱單跨梁橋；若水中有一橋墩，使橋身形成兩孔者，便稱雙跨梁橋；若兩墩以

3、上者，便稱多跨梁橋。 浮橋。又稱舟橋、浮航、浮桁，因其架設(shè)便易，常用于軍事目的，故也稱“戰(zhàn)橋”浮橋的優(yōu)點(diǎn)：一是施工快速。二是造價(jià)低廉。三是開(kāi)合隨意，拆除和架設(shè)都很方便。缺點(diǎn)是載重量小，隨波上下動(dòng)蕩不定，且抵御洪水能力弱，常需及時(shí)拆撤，并要人照看，管理繁瑣，舟船、橋板與系船的纜繩要經(jīng)常修葺和更換，維護(hù)費(fèi)用昂貴。因此，很多浮橋的最后歸宿，都向木梁橋、石梁橋或石拱橋發(fā)展。 索橋。也稱吊橋、繩橋、懸索橋等，是用竹索或藤索、鐵索等為骨干相拼懸吊起的大橋。多建于水流急不易做橋墩的陡岸險(xiǎn)谷，主要見(jiàn)于西南地區(qū)。其做法是在兩岸建屋，屋內(nèi)各設(shè)系繩的立柱和絞繩的轉(zhuǎn)柱，然后以粗繩索若干根平鋪系緊，再在繩索上橫鋪木板，

4、有的在兩側(cè)還加一至兩根繩索作為扶欄?！?拱橋。在我國(guó)橋梁史上出現(xiàn)較晚，但拱橋結(jié)構(gòu)一經(jīng)采用，便迅猛發(fā)展，成為古橋中最富有生命力的一種橋型，即使在今天，它也仍有繼續(xù)發(fā)展的廣闊前景。拱橋有石拱、磚拱和木拱之分，其中磚拱橋極少見(jiàn)，只在廟宇或園林里偶見(jiàn)使用。一般常見(jiàn)的是石拱橋，它又有單拱、雙拱、多拱之分，拱的多少視河的寬度來(lái)定。 我們上課的時(shí)候問(wèn)的問(wèn)題是現(xiàn)在的三峽工程對(duì)于水質(zhì)的影響以及長(zhǎng)江大橋的橋墩對(duì)于38灘的影響。那么建造一座大橋究竟要考慮什么事情呢？工程地質(zhì)的勘察，材料的選擇，質(zhì)量的監(jiān)控，資金的管理，成本的控制，氣候的因素等一個(gè)都不能少。再著，我們看看現(xiàn)實(shí)生活中關(guān)于橋的實(shí)例：“512”特大地震造成橋

5、梁結(jié)構(gòu)變形破壞的成因十分復(fù)雜，與橋型、場(chǎng)地地形、地質(zhì)條件、地震動(dòng)參數(shù)、及結(jié)構(gòu)物抗震性能、環(huán)境及施工等因素均有一定關(guān)聯(lián)。因此，橋梁選址引起了眾多專家的關(guān)注。 據(jù)了解，此次汶川地震中，橋梁主要是因兩方面原因受損。一是由地基失效引起的破壞，二是橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)烈震動(dòng)引起的破壞。就地基失效這一原因，大部分破損的橋梁都有著鮮明的體現(xiàn)。比如損毀較為嚴(yán)重的百花大橋、壽江大橋、蒙子溝中橋等，位于斷裂帶附近破壞的小魚(yú)洞大橋、廣元井田壩大橋、平武南壩大橋等，這些大橋的受損與其所處的特殊地質(zhì)條件有著密切的聯(lián)系。壽江大橋基礎(chǔ)采用嵌巖樁基礎(chǔ)，都江堰側(cè)岸坡較陡(傾角3553)，堆積層為冰水堆積塊碎石及坡積角礫，映秀側(cè)岸坡38，

6、橋位堆積層較厚(49 m)，其中有12 m松散的粉土層，地震波作用下映秀側(cè)的粉土層向臨空方向滑移變形勢(shì)必引起1#、2#墩的變形，導(dǎo)致第1跨即將落梁。都汶路映秀順河大橋橋位在映秀一北川斷裂帶上，橋位樁基全部埋在斷裂帶的破碎巖體和河流的沖積層上，這次地震造成全部垮塌；廟子坪大橋也穿過(guò)一個(gè)支斷裂，造成一孔落梁；新房子大橋左右線破壞的不一致性，右幅穿過(guò)一個(gè)支斷裂，并且覆蓋層厚于左線，變形破壞主要表現(xiàn)在右半幅橋。顯然，震害與橋梁所處的地質(zhì)環(huán)之間存在著密切的聯(lián)系。 經(jīng)過(guò)多方調(diào)研，專家提出，在橋梁選址時(shí)，盡量避開(kāi)活動(dòng)斷層及其臨近地段，避開(kāi)危及橋梁結(jié)構(gòu)安全、有可能滑坡或崩塌地段，避開(kāi)有可能液化的軟弱土層地段。

7、所以，橋梁選址應(yīng)該慎重選擇，周密分析，科學(xué)調(diào)研。 首先，發(fā)震斷裂帶及次級(jí)斷裂是影響橋梁破壞的控制因素。在高烈度地區(qū)橋位的選擇應(yīng)避開(kāi)斷裂帶，特別是避免跨越斷裂帶，將橋位選擇在斷裂帶的一盤(pán)(最好是下盤(pán))。其次，高烈度地震區(qū)，橋位跨越溝谷或山區(qū)河流時(shí)，大于30的岸坡地震時(shí)其上覆蓋層易發(fā)生滑移變形。所以在大于30并有松散覆蓋的岸坡，應(yīng)避免設(shè)墩。“512”地震引發(fā)橋位上邊坡的崩滑例子也比較多，所以橋位選擇也要注意上邊坡的穩(wěn)定性。這次的大災(zāi)難損傷無(wú)數(shù)，各種建筑該垮的垮，該斷的斷，留給我們的是無(wú)限悲傷的回憶。其實(shí)在日本，他們這樣的小國(guó)家為什么可以將地震的損失降到最低，除了他們的教育，還有他們過(guò)硬的房屋質(zhì)量，

8、在日本人很少有豆腐渣工程，他們的房屋都有一定的防震指標(biāo)。我們是否也可以做到呢？這充分說(shuō)明一項(xiàng)工程的建立，就必須要首先考慮老百姓的安全。做放心的橋梁，為老百姓真正作點(diǎn)事情，才稱得上是一名合格的工程師。而在其中，橋的選址又是重中之重的問(wèn)題，現(xiàn)在就關(guān)于如何選址的問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要的談?wù)?。一橋梁巖土工程勘察要點(diǎn)橋梁是道路建筑的附屬建筑物，除特大型或重要橋梁外，一般不單獨(dú)編制設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，而橋梁的設(shè)計(jì)僅包括初步設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)兩個(gè)階段，且只有當(dāng)?shù)缆烦醪皆O(shè)計(jì)被批準(zhǔn)之后，才編制橋梁初步設(shè)計(jì)，對(duì)于工程規(guī)模較小而工程地質(zhì)條件又簡(jiǎn)單的橋梁，其工程地質(zhì)勘察工作可在一個(gè)階段完成。(一)初步設(shè)計(jì)階段工程地質(zhì)勘察要點(diǎn)初步設(shè)計(jì)階段工

9、程地質(zhì)勘察任務(wù)是在幾條橋線比較方案范圍內(nèi)，全面查明各橋線方案的一般工程地質(zhì)條件，并著重對(duì)橋線方案起控制作用的重大復(fù)雜地段進(jìn)行詳細(xì)勘察，特別是對(duì)其中關(guān)鍵性工程地質(zhì)問(wèn)題與不良地質(zhì)現(xiàn)象的深部情況加以深入剖析，從技術(shù)可能性和經(jīng)濟(jì)合理性進(jìn)行綜合對(duì)比，為選擇一條最優(yōu)的橋線方案提供重要的工程地質(zhì)依據(jù)。(二)技術(shù)設(shè)計(jì)階段工程地質(zhì)勘察要點(diǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)階段工程地質(zhì)勘察任務(wù)是在已選的最優(yōu)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)一步大量進(jìn)行鉆探、試驗(yàn)和原位測(cè)試工作，著重查明個(gè)別墩基特殊的工程地質(zhì)條件和局部地段存在的嚴(yán)重工程地質(zhì)問(wèn)題，為橋線選擇基礎(chǔ)類型及其最佳位置以及施工方法等提供必要的工程地質(zhì)資料。二橋址選擇工程地質(zhì)論證橋址的選擇應(yīng)從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和

10、使用觀點(diǎn)出發(fā)，使橋址與線路互相協(xié)調(diào)配合，尤其是在城市中選擇鐵路與公路兩用大橋的橋址時(shí)，除考慮河谷水文、工程地質(zhì)條件外，尚要考慮市區(qū)內(nèi)的交通特點(diǎn)，線路要服從于橋址，而橋址的選擇一般要考慮下列幾個(gè)方面的問(wèn)題：(1)橋址應(yīng)選在河床較窄、河道順直、河槽變遷不大、水流平穩(wěn)、兩岸地勢(shì)較高而穩(wěn)定、施工方便的地方。避免選在具有遷移性(強(qiáng)烈沖刷的、淤積的、經(jīng)常改道的)河床，活動(dòng)性大河灣，大砂洲或大支流匯合處。(2)選擇覆蓋層薄、河床基底為堅(jiān)硬完整的巖體。若覆蓋層太厚，應(yīng)選在無(wú)漫灘相和牛軛湖相淤泥或泥炭的地段，避免選在尖滅層發(fā)育和非均質(zhì)土層的地區(qū)。(3)選擇在區(qū)域穩(wěn)定性條件較好、地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單、斷裂不發(fā)育的地段，橋

11、線方向應(yīng)與主要構(gòu)造線垂直或大交角通過(guò)。橋墩和橋臺(tái)盡量不置于斷層破碎帶和褶皺軸線上，特別在高地震基本烈度區(qū)，必須遠(yuǎn)離活動(dòng)斷裂和主斷裂帶。(4)盡可能避開(kāi)滑坡、巖溶、可液化土層等發(fā)育的地段。(5)在山區(qū)峽谷河流選擇橋址時(shí)，力爭(zhēng)采用單孔跨越。在較寬的深切河谷，應(yīng)選擇兩岸較低的地方通過(guò)，要求兩岸巖質(zhì)堅(jiān)硬完整，地形稍寬一些，適當(dāng)降低橋臺(tái)的高度，降低造價(jià)，減少施工的困難。三橋基勘察中應(yīng)注意的問(wèn)題橋基工程地質(zhì)勘察的任務(wù)是為橋梁墩臺(tái)設(shè)計(jì)提供地質(zhì)資料。方法是在調(diào)查與測(cè)繪的基礎(chǔ)上進(jìn)行勘探工作。對(duì)于大、中橋，目前均采用以鉆探為主，輔以物探的方法。這種綜合的勘探方法，能夠互相補(bǔ)充，可收到事半功倍的效果?？辈斓慕Y(jié)果應(yīng)提

12、出：橋位處的河床地質(zhì)斷面圖；鉆孔柱狀斷面圖與鉆探記錄；水、土的化驗(yàn)與試驗(yàn)資料。橋基工程地質(zhì)勘察應(yīng)注意的主要問(wèn)題有：1、鉆孔布設(shè)鉆孔布設(shè)應(yīng)在橋位工程地質(zhì)調(diào)查與測(cè)繪的基礎(chǔ)上進(jìn)行，以避免盲目性。鉆孔數(shù)量取決于：設(shè)計(jì)階段；橋位地質(zhì)條件；擬采用的基礎(chǔ)類型。在初步設(shè)計(jì)階段，一般布設(shè)35個(gè)鉆孔；在技術(shù)設(shè)計(jì)階段，鉆孔數(shù)應(yīng)不少于墩臺(tái)數(shù)。如采用沉井基礎(chǔ)，或基礎(chǔ)在傾斜、鋸齒狀的基巖面上時(shí)，應(yīng)增加輔助鉆孔，復(fù)雜時(shí)每一墩臺(tái)需要45個(gè)鉆孔。鉆孔一般布設(shè)在橋梁中心線上。為了避免鉆穿具有承壓水的巖層而引起基礎(chǔ)施工困難，也可布設(shè)在墩臺(tái)以外。為了解沿河床方向基巖面的傾斜情況，在橋梁的上下游可加設(shè)輔助鉆孔。2、鉆孔深度鉆孔深度取決

13、于河床地質(zhì)條件、基礎(chǔ)類型與基底埋深。河床地質(zhì)條件包括：河床地層結(jié)構(gòu)、基巖埋深、地基承載力、可能的沖刷深度等?；A(chǔ)類型要區(qū)分明挖、深井與樁基等。如遇基巖，要求鉆入基巖風(fēng)化層13m。這一點(diǎn)在山區(qū)河流上尤應(yīng)注意，以免把孤石錯(cuò)定為基巖。鉆孔的大概深度可參考表1。表1鉆孔的大概深度表順 序 號(hào)土層名稱鉆孔深度(m)大橋中橋1巖石應(yīng)在風(fēng)化巖石下不少于3m2砂礫由河底最大計(jì)算沖刷標(biāo)高算起15103砂20154粘質(zhì)土30255軟性粘土低于荷重土層表面以下不得少于15m3、操作規(guī)程為保證鉆探工作的質(zhì)量，鉆進(jìn)過(guò)程中要認(rèn)真對(duì)待取樣、鑒別、記錄這些環(huán)節(jié)。每隔1m深度應(yīng)取樣，每次變層要取樣。為使樣品盡可能保持原來(lái)狀態(tài)，

14、應(yīng)注意選擇鉆頭和鉆進(jìn)方法。記錄要仔細(xì)，對(duì)所使用的鉆具、進(jìn)尺、取樣以及鉆進(jìn)中的感覺(jué)等均應(yīng)詳細(xì)記錄。在鑒別樣品時(shí)，應(yīng)與調(diào)查測(cè)繪結(jié)果對(duì)照，避免發(fā)生重大錯(cuò)誤。補(bǔ)充：（橋基鉆孔位置的布設(shè)主要參考這個(gè)橋梁的預(yù)設(shè)橋墩的位置，目前，常采用的布設(shè)原則是按照橋墩中心布設(shè)，要求盡量不超出橋墩的范圍，以使得勘探資料能夠?yàn)閷?lái)的橋梁施工提供切合實(shí)際的參考。而對(duì)于橋墩的位置設(shè)定可以參照有關(guān)規(guī)范首先進(jìn)行橋梁大小的確定，再是橋梁類型的確定，然后是橋墩數(shù)量的確定，最后對(duì)于橋身均勻布設(shè)橋墩，而對(duì)于引橋合理布設(shè)橋墩當(dāng)然，也可以由橋梁專業(yè)的人員專門(mén)提供橋墩的位置圖或者經(jīng)緯坐標(biāo)。 橋梁選址的目的是保證橋梁建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益和建成后安全性、穩(wěn)定性與耐久性。一般根據(jù)橋梁的實(shí)際用途和現(xiàn)實(shí)需要來(lái)進(jìn)行，期間也應(yīng)當(dāng)考慮工程地質(zhì)條件、施工的便利條件等因素。如果橋梁跨越活動(dòng)斷層，橋梁兩肩巖體不穩(wěn)定，橋梁所處位置處交通不便利，橋梁所帶來(lái)的效益小于其帶來(lái)的破壞等等情況出現(xiàn)時(shí)就認(rèn)為該橋梁選址出現(xiàn)了失誤。）當(dāng)然，在選址時(shí)還要考慮當(dāng)時(shí)已有的建筑格局，人民的意見(jiàn)等等，還有很多其他的因素，這些都