8-工程建設(shè)中主要工程地質(zhì)問題

土木工程地質(zhì)學(xué)

GeologyinCivilEngineering8.1概述8.2工業(yè)與民用建筑工程中的主要工程地質(zhì)問題8.3道路與橋梁工程中的工程地質(zhì)問題8.4隧道與地下工程中的工程地質(zhì)問題8.5港口工程中的工程地質(zhì)問題8.6水利工程中的工程地質(zhì)問題工程建設(shè)中主要工程地質(zhì)問題8.1概述

工程建設(shè)是根據(jù)設(shè)計要求和建設(shè)場地的工程地質(zhì)條件進行的，而不同類型的工程對工程地質(zhì)條件的要求也不相同，因此在建設(shè)的過程中不可避免地會遇到各種各樣的地質(zhì)情況和問題。充分認識這些工程地質(zhì)問題，以及針對這些問題做好相應(yīng)的工程地質(zhì)勘查工作隊于工程建設(shè)是非常重要的。本章對工業(yè)與民用建筑、道路與橋梁工程、隧道與地下工程、港口工程、水利工程等五個方面的主要工程地質(zhì)問題進行了分析，同時針對這五個工程方向指出了其他地質(zhì)勘察工作的要點。區(qū)域穩(wěn)定性問題基礎(chǔ)埋深和結(jié)構(gòu)類型問題地基穩(wěn)定性問題地基的施工條件問題邊坡穩(wěn)定性問題地下水的侵蝕性問題8.2工業(yè)與民用建筑工程中的主要工程地質(zhì)問題

地基穩(wěn)定性問題地基強度地基變形地基的強度

以地基承載力表示。影響因素有兩方面：地基性質(zhì)，基礎(chǔ)特點。確定方法：理論計算、原位測試、規(guī)范表格。一級建筑物用原位測試結(jié)合理論計算。二級建筑物用理論計算結(jié)合原位測試。三級建筑物用規(guī)范查表或根據(jù)鄰近建筑物經(jīng)驗確定。2、地基的變形地基變形特征量：沉降量沉降差傾斜局部傾斜均應(yīng)<規(guī)范容許變形值.對于大型重要的建筑物，必須同時進行地基強度和變形驗算?；A(chǔ)的施工條件問題基坑開挖和支護方式降排水方式影響基礎(chǔ)施工條件的主要因素：地基土性質(zhì)地下水類型和埋深建筑周邊荷載邊坡穩(wěn)定性問題在山區(qū)的斜坡上修建建筑物，邊坡穩(wěn)定性是個需要重視的工程地質(zhì)問題。斜坡上建筑物的健在給邊坡增加了外載荷，破壞了其原有的平衡，往往導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)而滑動。3、工民建工程地質(zhì)勘察要點

了解整個建筑區(qū)域內(nèi)的總體穩(wěn)定性：初步查清幾個可能作為建筑場地的工程地質(zhì)條件，以便選址。

查明建筑區(qū)域內(nèi)的地層分布和巖土的物理力學(xué)性質(zhì)：對地基土體進行室內(nèi)試驗以及一定數(shù)量的現(xiàn)場原位測試；確定合理的地基承載力，并對地基的均勻性和穩(wěn)定性作出評價，為工程設(shè)計和施工提供所需的計算指標(biāo)及資料。

查明地下水的埋藏、補給和排泄條件、水位變化幅度與規(guī)律及化學(xué)成分，測定并評價地基土體的滲透性：對基坑工程，當(dāng)存在高承壓水層時，應(yīng)評價基坑底隆起以及發(fā)生涌水的影響，為基坑支護和工程降水提出可靠建議。在斜坡地區(qū)應(yīng)評價邊坡的穩(wěn)定性。一、、道道路路工工程程地地質(zhì)質(zhì)特特點點道路路是是線線型型工工程程，，線線路路往往往往要要穿穿越越地地形形、、地地質(zhì)質(zhì)條條件件復(fù)復(fù)雜雜的的不不同同地地區(qū)區(qū)或或構(gòu)構(gòu)造造單單元元，，如如道道路路沿沿線線往往往往會會遇遇到到山山高高谷谷深深，，地地質(zhì)質(zhì)復(fù)復(fù)雜雜、、不不良良地地質(zhì)質(zhì)現(xiàn)現(xiàn)象象發(fā)發(fā)育育或或道道路路需需要要穿穿越越大大的的溶溶洞洞和和暗暗河河等等問問題題。。因此此，，工工程程地地質(zhì)質(zhì)論論證證或或工工程程地地質(zhì)質(zhì)條條件件分分析析在在公公路路建建設(shè)設(shè)中中非非常常重重要要。。路路線線的的選選擇擇，，要要根根據(jù)據(jù)工工程程地地質(zhì)質(zhì)條條件件及及施施工工條條件件等等綜綜合合考考慮慮，，其其中中工工程程地地質(zhì)質(zhì)條條件件是是決決定定性性因因素素。。8.3道路路與與橋橋梁梁工工程程中中的的主主要要工工程程地地質(zhì)質(zhì)問問題題路基基邊邊坡坡穩(wěn)穩(wěn)定定性性路基基基基底底穩(wěn)穩(wěn)定定性性道路路凍凍害害建筑筑材材料料二、、道道路路工工程程的的主主要要工工程程地地質(zhì)質(zhì)問問題題1、路路基基邊邊坡坡穩(wěn)穩(wěn)定定性性路基基邊邊坡坡包包括括:天然然邊邊坡坡半挖挖半半填填路路基基邊邊坡坡路塹塹邊邊坡坡破壞壞形形式式:滑坡坡崩塌塌錯落落當(dāng)剪剪應(yīng)應(yīng)力力>巖土土體體強強度度時時,發(fā)生生失失穩(wěn)穩(wěn).任何何邊邊坡坡都都具具有有一一定定坡坡度度和和高高度度，，在在重重力力作作用用下下，，邊邊坡坡巖巖土土體體均均處處于于一一定定的的應(yīng)應(yīng)力力狀狀態(tài)態(tài)，，如如果果應(yīng)應(yīng)力力發(fā)發(fā)生生變變化化就就會會導(dǎo)導(dǎo)致致邊邊坡坡變變形形失失穩(wěn)穩(wěn)。。一一般般情情況況下下，，影影響響邊邊坡坡穩(wěn)穩(wěn)定定的的主主要要因因素素有有巖巖層層產(chǎn)產(chǎn)狀狀、、巖巖石石性性質(zhì)質(zhì)、、巖巖體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)、、水水的的作作用用、、地地形形地地貌貌及及人人為為因因素素等等。。1)巖層層產(chǎn)產(chǎn)狀狀。。當(dāng)巖巖層層傾傾角角較較大大時時，，在在背背斜斜山山的的兩兩坡坡，，單單斜斜山山、、單單斜斜谷谷的的順順坡坡開開挖挖路路基基時時，，都都存存在在發(fā)發(fā)生生順順層層崩崩塌塌、、滑滑坡坡等等潛潛在在地地質(zhì)質(zhì)災(zāi)災(zāi)害害的的危危險險，，不不宜宜選選線線修修路路。。2)巖石石性性質(zhì)質(zhì)和和巖巖體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。由堅堅硬硬致致密密的的巖巖石石構(gòu)構(gòu)成成的的邊邊坡坡穩(wěn)穩(wěn)定定性性較較好好，，由由泥泥巖巖、、頁頁巖巖和和風(fēng)風(fēng)化化強強烈烈、、裂裂隙隙發(fā)發(fā)育育、、破破碎碎硬硬巖巖構(gòu)構(gòu)成成的的邊邊坡坡穩(wěn)穩(wěn)定定性性較較差差。。層層理理層層面面、、軟軟弱弱夾夾層層、、不不整整合合面面、、片片理理面面、、裂裂隙隙面面、、斷斷層層面面、、斷斷層層破破碎碎帶帶等等巖巖體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)面面都都會會影影響響邊邊坡坡的的穩(wěn)穩(wěn)定定。。巖層產(chǎn)狀狀對公路路選線的的影響巖層產(chǎn)狀狀對公路路選線的的影響土質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性取取決于親親水性粘粘土礦物物含量.影響因素素:土層結(jié)構(gòu)構(gòu)和成因因類型水文地質(zhì)質(zhì)條件自然條件件施工方法法巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性取取決于巖巖體中結(jié)結(jié)構(gòu)面.須同時具具備臨空空面、滑滑動面和和切割面面。影響因素素：巖石性質(zhì)質(zhì)地質(zhì)構(gòu)造造巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)類型水文地質(zhì)質(zhì)條件施工條件件2、路基基基底穩(wěn)定定性破壞形式式:整體滑移移擠出變形形路堤塌陷陷影響因素素:基底土的的力學(xué)性性質(zhì)基底面的的傾斜程程度軟弱結(jié)構(gòu)構(gòu)面水文地質(zhì)質(zhì)條件處理措施施:放緩邊坡坡,設(shè)反壓護護道采用換填填、預(yù)壓壓等地基基處理方方法如果路基基基底下下分布有有軟弱的的泥質(zhì)夾夾層且?guī)r巖層傾向向與坡向向一致時時，若在在其下方方開挖取取土或在在上方填填土加重重都會引引起路堤堤整體滑滑移；當(dāng)當(dāng)高填路路堤通過過河漫灘灘或階地地時，若若基底下下分布有有飽水厚厚層淤泥泥，在高高填路堤堤的壓力力下，往往往會使使基底產(chǎn)產(chǎn)生擠出出變形；；由于基基底下巖巖溶洞穴穴的塌陷陷也會引引起路堤堤嚴重變變形。路路基基底底若為軟軟土、濕濕陷性黃黃土、凍凍土、膨膨脹土、、巖溶空空洞和采采空區(qū)等等，常使使路基出出現(xiàn)沉陷陷變形和和不均勻勻膨脹變變形。3、道路凍凍害破壞形式式:路面凍脹脹路基翻漿漿影響因素素:氣溫路基土的的性質(zhì)水文地質(zhì)質(zhì)條件地形特征征和植被被情況防治措施施:鋪設(shè)毛細細割斷層層;換土;設(shè)排水溝溝;提高路基基標(biāo)高;修筑隔熱熱層.三、道路路工程地地質(zhì)勘察察的工作作內(nèi)容:分為以下下三個階階段道路選線線方案階階段頂線勘查查階段確定道路路線路后后的勘查查階段橋梁是公公路工程程建筑的的重要組組成部分分。路線線跨越河河流、溝溝谷或道道路，需需要架設(shè)設(shè)橋梁，，橋梁也也是路線線通過地地質(zhì)災(zāi)害害頻繁發(fā)發(fā)生地區(qū)區(qū)的主要要工程。。橋梁工程程中的主主要工程程地質(zhì)問問題包括括兩方面面：1）橋墩臺臺地基穩(wěn)穩(wěn)定性問問題；2）橋墩臺臺沖刷問問題。四、橋梁梁工程地地質(zhì)問題題1)橋墩臺地地基穩(wěn)定定性。主要取決于于墩臺地基基中巖土體體承載力的的大小，它它對選擇橋橋梁的基礎(chǔ)礎(chǔ)和確定橋橋梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式起決決定作用。。當(dāng)橋梁為為靜定結(jié)構(gòu)構(gòu)時，由于于各孔是獨獨立的且相相互之間沒沒有聯(lián)系，，對工程地地質(zhì)的適應(yīng)應(yīng)范圍較廣廣。但超靜靜定結(jié)構(gòu)的的橋梁，對對各橋墩臺臺之間的不不均勻沉降降特別敏感感，故在橋墩臺地基基穩(wěn)定性與與沖刷問題題分析2)橋墩臺的沖沖刷問題。。橋墩和橋臺臺的修建，，使原來的的河槽過水水?dāng)嗝婷娣e積減小，從從而局部增增大了河水水流速并改改變了流態(tài)態(tài)，會對橋橋基產(chǎn)生強強烈沖刷，，有時可把把河床中的的松散沉積積物局部或或全部沖走走，使橋墩墩臺基礎(chǔ)直直接受到流流水沖刷，，威脅橋墩墩臺的安全全。因此，，橋墩臺基基礎(chǔ)的埋深深，除決定定于持力層層部位的條條件外，還還應(yīng)滿足下下列四點要要求：①橋位應(yīng)盡盡可能選在在河道順直直、水流集集中、河床床穩(wěn)定的地地段，以確確保橋梁在在使用期間間不因河流流改道而失失去作用或或受到河流流的強烈沖沖刷而破壞壞。②橋位要避避開順河向向及平行橋橋梁軸線方方向上的大大的斷層破破碎帶和活活動斷裂帶帶。③橋位要選選在岸坡穩(wěn)穩(wěn)定、基底底巖石堅硬硬完整、無無嚴重地質(zhì)質(zhì)災(zāi)害的地地段。④在有沖刷刷作用處，，基礎(chǔ)應(yīng)埋埋置在墩臺臺附近最大大沖刷線以以下。隧道是道路路工程中與與地質(zhì)條件件關(guān)系最密密切的工程程建筑物。。隧道的優(yōu)優(yōu)點是線路路短、裁彎彎取直、減減少開挖和和填方工程程量、抗震震性高等。。隧道位于地地下，四周周被各種圍圍巖包圍，，處于各種種不同的地地質(zhì)構(gòu)造部部位，可能能遇到各種種地質(zhì)問題題。主要包包括圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性、地地下水、地地溫和有害害氣體幾個個方面。在進行道路路規(guī)劃設(shè)計計時，隧道道位置的確確定是先決決問題之一一。隧道位位置的選擇擇，除取決決于工程目目的要求外外，還需考考慮地形、、巖性、地地質(zhì)構(gòu)造、、地下水等等地質(zhì)條件件。隧道工程地地質(zhì)條件分分析1)地形條件。。隧道進、出出口地段最最好是基巖巖出露比較較完整或坡坡積層較薄薄，地形邊邊坡應(yīng)下陡陡上緩，洞洞口巖層最最好傾向山山里，在地地形陡的高高邊坡開挖挖洞口時，，應(yīng)不削坡坡或少削坡坡即進洞，，以保證邊邊坡的穩(wěn)定定性。洞口口要避開滑滑坡、崩塌塌、沖溝、、泥石流等等地質(zhì)災(zāi)害害易發(fā)地段段，還要避避開山麓殘殘積、坡積積、洪積物物等第四紀紀松散沉積積物。隧道道進出、口口不宜選在在排水困難難的低洼處處，也不應(yīng)應(yīng)選在傍河河山嘴及谷谷口等易受受流水沖刷刷的地段。。2)巖性條件。。均質(zhì)厚層堅堅硬完整的的硬質(zhì)巖（（巖石飽和和抗壓強度度Rg＞30MPa），圍巖的的穩(wěn)定性較較好，能適適應(yīng)各種斷斷面形狀的的地下洞室室；而軟質(zhì)質(zhì)巖（Rg＜30MPa）圍巖不穩(wěn)穩(wěn)定。洞室室位置應(yīng)盡盡量選在堅堅硬完整的的巖漿巖、、厚層堅硬硬的沉積層層及變質(zhì)巖巖中，而應(yīng)應(yīng)避開軟弱弱巖石（如如凝灰?guī)r、、粘土巖、、頁巖、膠膠結(jié)不好的的砂礫巖、、千枚巖及及某些片巖巖等）和軟軟、硬互層層或含軟弱弱夾層的巖巖體。3)地質(zhì)構(gòu)造條條件。地質(zhì)構(gòu)造是是控制巖體體完整性、、穩(wěn)定性的的重要因素素，裂隙和和斷層亦是是地下水滲滲透的直接接通道，隧隧道選址時時應(yīng)盡量避避開地質(zhì)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜的的地區(qū)。①巖層產(chǎn)產(chǎn)狀對隧道道選址的影影響。當(dāng)隧隧道軸線與與巖層走向向平行時，，在水平或或近水平的的巖層中修修建隧道，，地質(zhì)條件件較好，但但應(yīng)將隧道道位置選在在厚層狀均均質(zhì)巖層中中。在傾斜巖層層中修建隧隧道，一般般是不利的的，因為開開挖隧道切切斷傾斜巖巖層后，容容易造成隧隧道兩側(cè)邊邊墻所受的的側(cè)壓力不不一致，導(dǎo)導(dǎo)致局部變變形；在直直立或近直直立巖層中中修建隧道道，也是不不利的，特特別是將隧隧道位置選選在其厚度度與隧道跨跨度相等或或小于隧道道跨度的直直立軟弱巖巖層中時，，更是十分分不利的；；一定不能能把隧道位位置選在軟軟硬巖層的的分界線上上，因為隧隧道頂部的的地層巖性性不同，容容易產(chǎn)生不不均勻變形形，或在地地下水作用用下向下滑滑動，破壞壞隧道。巖層層產(chǎn)產(chǎn)狀狀對對隧隧道道選選址址的的影影響響②褶褶皺皺對對隧隧道道選選址址的的影影響響。。橫穿穿向向斜斜和和背背斜斜修修建建隧隧道道時時，，隧隧道道軸軸線線上上承承受受著著不不同同的的壓壓力力，，在在向向斜斜的的軸軸部部由由于于存存平行行褶褶皺皺軸軸線線方方向向修修建建隧隧道道，，地地質(zhì)質(zhì)條條件件都都不不理理想想。。首首先先，，在在背背斜斜軸軸部部選選址址，，雖雖然然巖巖層層上上拱拱使使頂頂部部壓壓力力有有所所減減弱弱，，但但背背斜斜軸軸部部的的巖巖層層處處于于張張力力作作用用下下，，遭遭受受過過強強烈烈的的破破壞壞，，不不宜宜沿沿背背斜斜軸軸線線長長距距離離開開挖挖、、修修建建隧隧道道；；其其次次，，沿沿向向斜斜軸軸線線開開挖挖、、修修建建隧隧道道，，對對工工程程的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性極極為為不不利利；；第第三三，，若若必必須須在在褶褶曲曲巖巖層層地地段段平平行行軸軸線線方方向向修修建建隧隧道道，，可可以以將將隧隧道道軸軸線線選選在在背背斜斜或或向向斜斜的的兩兩翼翼，，條條件件相相對對好好些些。。向斜斜與與背背斜斜下下墜墜力力的的差差別別地質(zhì)質(zhì)構(gòu)構(gòu)造造對對隧隧道道選選址址的的影影響響③斷斷裂裂對對隧隧道道選選址址的的影影響響。。斷層層、、斷斷裂裂破破碎碎帶帶對對隧隧道道工工程程極極為為不不利利，，隧隧道道選選址址應(yīng)應(yīng)遠遠離離斷斷層層，，決決不不能能沿沿斷斷層層面面走走向向修修建建隧隧道道；；在在斷斷裂裂破破碎碎帶帶地地段段修修建建隧隧道道，，應(yīng)應(yīng)特特別別慎慎重重，，尤尤其其在在破破碎碎帶帶較較寬寬、、且且斷斷層層角角礫礫、、泥泥砂砂、、碎碎石石等等尚尚未未固固結(jié)結(jié)成成巖巖地地段段，，一一般般不不允允許許平平行行破破碎碎帶帶修修建建隧隧道道。。如如果果隧隧道道選選址址必必須須穿穿越越斷斷層層或或斷斷裂裂破破碎碎帶帶，，則則應(yīng)應(yīng)將將隧隧道道軸軸線線方方向向布布置置在在與與斷斷層層或或斷斷裂裂破破碎碎帶帶走走向向垂垂直直的的方方向向，，以以使使隧隧道道中中斷斷裂裂破破碎碎帶帶占占地地最最少少或或出出露露面面積積最最小小。。五、橋橋梁工工程地地質(zhì)勘勘察的的工作作內(nèi)容容:分為以以下兩兩個階階段初步勘勘察階階段詳細勘勘察階階段8.4隧道與與地下下工程程中的的主要要工程程地質(zhì)質(zhì)問題題8.4.1圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性性8.4.1.1圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性性的含含義所謂圍圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性性，是是指在在一定定時間間內(nèi)，，在一一定的的地質(zhì)質(zhì)力和和工程程力作作用下下巖體體不產(chǎn)產(chǎn)生破破壞和和失穩(wěn)穩(wěn)的性性質(zhì)。。8.4.1.2圍巖變變形破破壞的的特點點圍巖變變形破破壞的的特點點、方方式以以及巖巖體結(jié)結(jié)構(gòu)條條件之之間的的關(guān)系系見課課本P221表8.1（1）堅硬硬完整整巖體體的脆脆性破破裂（2）塊體體滑移移（3）層狀狀彎折折和拱拱曲（4）碎裂裂巖體體的松松動解解脫（5）松散散圍巖巖的塑塑性變變形8.4.1.3圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性性的影影響因因素（1）巖性性（2）巖體體結(jié)構(gòu)構(gòu)（3）地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造造（4）構(gòu)造造應(yīng)力力影響響（5）地下下水影影響（6）工程程因素素8.4.1.4底下洞洞室圍圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性性的分分析方方法（1）圍巖巖穩(wěn)定定性分分類法法（2）工程程地質(zhì)質(zhì)類比比法（3）巖體體結(jié)構(gòu)構(gòu)分析析法（4）數(shù)學(xué)學(xué)力學(xué)學(xué)計算算分析析法8.4.2地下水水、地地溫以以及有有害氣氣體8.4.2.1地下水水（1）涌水水問題題（2）浸水水問題題8.4.2.2地溫在常溫溫層以以下，，底下下洞室室的溫溫度一一般隨隨著深深度增增加，，當(dāng)溫溫度超超過25℃℃時，勞勞動效效率就就會降降低，，溫度度達到到35℃℃時，勞勞動效效率幾幾乎下下降為為0，必須須降溫溫改善善工作作環(huán)境境。一一般將將地溫溫增加加1℃所需下下降的的深度度成為為地溫溫梯度度。8.4.2.3有害氣氣體在開挖挖地下下洞室室時，，經(jīng)常常會遇遇到對對人體體有害害的有有毒、、易燃燃、易易爆氣氣體。。8.4.3隧道與與地下下工程程地質(zhì)質(zhì)勘察察要點點也是分分為初初步勘勘察與與詳細細勘察察兩個個階段段，階階段不不同要要點不不同。。初步勘勘察以以工程程地質(zhì)質(zhì)測繪繪與物物探工工作為為主。。詳細勘勘察時時，工工程地地質(zhì)測測繪、、勘探探以及及試驗驗工作作同時時展開開。8.5港口工工程中中的工工程地地質(zhì)問問題8.5.1港口工工程中中的主主要工工程地地質(zhì)問問題8.5.1.1港口工工程區(qū)區(qū)域穩(wěn)穩(wěn)定問問題（1）地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造造運動動隊我我國海海岸發(fā)發(fā)育及及港口口穩(wěn)定定性的的影響響（2）海平平面升升降變變化對對港口口建設(shè)設(shè)的影影響8.5.1.2防波提提和碼碼頭的