道路和橋梁工程地質勘察課件

第二節(jié)道路和橋梁工程地質勘察

道路是陸地交通運輸的干線，由公路和鐵路共同組成運輸網絡，其中鐵道運輸量占首位，是國民經濟的動脈，在我國的政治、經濟、國防上發(fā)揮著巨大作用。橋梁是道路跨越河流、山谷或不良地質現象發(fā)育地段而修建的構筑物，是線路的重要組成部份，隨著線路地質復雜程度的增加，橋梁的數量與規(guī)模在線路中的比重越來越大，它是道路選線時考慮的重要因素之一。1最新課件第二節(jié)道路和橋梁工程地質勘察1最新課件一道路(路基)工程地質勘察(一)、概述

公路與鐵路在結構上雖各有其特點，但二者卻有許多相似之處：(1)它們都是線型工程，往往要穿過許多地質條件復雜的地區(qū)和不同的地貌單元，使道路的結構復雜化；(2)在山區(qū)線路中，塌方，滑波，泥石流等不良地質現象都是它們的主要威脅，而地形條件又是制約線路的縱向坡度和曲率半徑的重要因素。2最新課件一道路(路基)工程地質勘察2最新課件(3)兩種線路的結構部是由三類建筑物所組成：第一類為路基工程，它是線路的主體建筑物(包括路堤和路塹)；第二類為橋隧工程(如橋梁，隧道，涵洞等)，它們是為了使線路跨越河流，深谷，不良的地質和水又地質地段，穿越高山峻嶺或使線路從河、湖、海底以下通過等；第三類是防護建筑物(如明硐，擋土墻，護坡，排水盲溝等)。3最新課件(3)兩種線路的結構部是由三類建筑物所組成：3最新課件(二)、路基主要工程地質問題鐵路路基包括路堤、路塹和半路堤半路塹式等。在平原地區(qū)修建鐵路路基比較簡單工程地質問題較少，但在丘陵區(qū)，尤其是在地形起伏較大的山區(qū)修建鐵路時，路基工程量較大，往往需要通過高填或深挖才能滿足線路最大縱向坡度的要求。因此，路基的主要工程地質問題是：路基邊坡穩(wěn)定性問題，路基基底穩(wěn)定性問題，道路凍害問題以及天然建筑材料問題等。4最新課件(二)、路基主要工程地質問題4最新課件1、路基邊坡穩(wěn)定性問題路基邊坡包括天然邊坡，旁山線路的半填半挖路基邊坡以及深路塹的人工邊坡等。任何邊坡都具有一定坡度和高度，在重力作用下，邊坡巖土體均處于一定的應力狀態(tài)，在河流的沖刷或工程的影響下，隨著邊坡高度的增長和坡度的加大，其中應力狀態(tài)也不斷增強。當剪應力大于巖土體的強度時，邊坡即發(fā)生不同形式的變形與做壞。其破壞形式主要表現為滑坡，崩塌和錯落。5最新課件1、路基邊坡穩(wěn)定性問題5最新課件土質邊坡土質邊坡的變形主要決定于土的礦物成份，特別是親水性強的粘土礦物及其含量，在地下水的作用下，粘土的膨脹使土體的強度顯著降低，加速邊坡的變形。影響土質邊坡穩(wěn)定性的因素，除受地質(成份，結構和成因類型)，水文地質和自然因素外，施工方法是否正確也有很大關系。如違反開挖順序，或在坡體上存土加載，修建水池及其它建筑物，不合理地開挖便道以及爆破等都能引起滑坡的發(fā)生和發(fā)展。6最新課件土質邊坡6最新課件巖質邊坡巖質邊坡的變形主要決定于巖體中各種軟弱結構面的性狀及其組合關系，它對邊坡的變形起著控制作用。在人工邊坡形成臨空面的條件下，必須具體分析被切割的山體中各種軟弱結構面可能起滑動和切割巖體的作用，只有同時具備臨空面、滑動面和切割面三個基本條件，巖質邊坡的變形才有發(fā)生的可能。由于開挖路塹而形成人工邊坡，改變了天然山坡的穩(wěn)定條件，加大了山坡的陡度和高度，使山坡的邊界條件發(fā)生變化。7最新課件巖質邊坡7最新課件邊坡穩(wěn)定性分析邊坡穩(wěn)定性分析必須建立在正確的地質分析基礎上，首先要求對地質環(huán)境充分了解，找出滑坡發(fā)生演變的主導因素，確定滑坡的邊界條件，正確選取計算參數；然后選擇適用的計算公式，按力學分析法進行計算，評定邊坡的穩(wěn)定性。在一定條件下，也可采用工程地質類比法進行邊坡穩(wěn)定性分析，此法主要是把已有邊坡的設計經驗應用于工程地質條件、斜坡類型及其模式等相似的新邊坡，通過類比，對邊坡的穩(wěn)定性進行評價，最終確定其坡角和坡高。8最新課件邊坡穩(wěn)定性分析8最新課件不穩(wěn)定邊坡的治理原則是以防為主，及時根治。防的含義包括線路繞避規(guī)模較大而難以整治的斜坡地段；消除或改變促使邊坡穩(wěn)定性惡化的主導因素，防止發(fā)生危害性較大的破壞。常用的治理措施有：(1)修筑錨桿擋墻，成排設置抗滑樁，抗滑明洞等支擋性建筑物；(2)對于規(guī)模小的滑體或不良的地質體可全部清除，但對規(guī)模大的滑坡，則主要采用上部刷方、下部填方(所謂“削頭補足”的辦法)來減緩坡度、增加斜坡的穩(wěn)定性，或者改變邊坡結構，降低坡高；9最新課件不穩(wěn)定邊坡的治理9最新課件(3)修筑天溝，側溝，盲溝，支撐滲溝及堵塞滑坡裂縫等，防止地表水和地下水滲入滑體內，避免巖土因受濕而抗滑力進一步降低；(4)有時在邊坡表面上，局部或全部片用灰漿或瀝青進行抹面，噴射水泥砂漿，修筑漿砌片石或混凝土護坡，采用骨架支撐式護坡及種植草皮等，以防止大氣降水對邊坡面的沖刷和巖石風化；(5)有些情況下可采用摻砂翻夯，硅化法，焙燒法等土質改良方法，提高土體的力學強度，使邊坡達到穩(wěn)定。10最新課件(3)修筑天溝，側溝，盲溝，支撐滲溝及堵塞滑坡裂10最新課件2、路基基底穩(wěn)定性問題路基基底穩(wěn)定性多發(fā)生于填方路堤地段，其主要表現形式為滑移，擠出和塌陷。一般路堤和高填路堤對路基基底的要求是要有足夠的承載力?；淄恋淖冃涡再|和變形量的大小主要決定于基底土的力學性質、基底面的傾斜程度，軟層或軟弱結構面的性質與產狀等。此外，水文地質條件也是促進基底不穩(wěn)定的因素，它往往使基底發(fā)生巨大的塑性變形而造成路基的破壞。11最新課件2、路基基底穩(wěn)定性問題11最新課件路基基底處理路基基底若為軟粘土、淤泥、泥炭、粉砂、風化泥巖或軟弱夾層所組成，應結合巖土體的地質特征和水文地質條件進行穩(wěn)定性分析，若不穩(wěn)定時．可選用下列措施進行處理：(1)放緩路堤邊坡，擴大基底面積，使基底壓力小于巖土體的容許承載力；(2)在通過淤泥軟土地區(qū)時路堤兩側修筑反壓護道(3)把基底軟弱土層部份換填或在其上加墊層；(4)采用砂井(樁)排除軟土中的水份，提高其強度；(5)架橋通過或改線繞避等。

12最新課件路基基底處理12最新課件3道路凍害問題道路凍害包括冬季路基土體因凍結作用而引起路面凍脹和春季因融化作用而使路基翻漿。結果都會使路基產生變形破壞，甚至形成顯著的不均勻凍脹和路基土強度發(fā)生極大改變，危害道路的安全和正常使用13最新課件3道路凍害問題13最新課件4、建筑材料問題路基工程需要天然建筑材料的種類較多，包括道渣，土料，片石，砂和碎石等。在數量上需要量較大，而且要求各種建材產地沿線兩側零散分布，但在山區(qū)修筑高路堤時常遇土料缺乏；在平原區(qū)和軟巖山區(qū)，常常找不到強度符合要求的護坡片石和道渣等，尋找符合要求的天然建材有時成為鐵路選線的關鍵性問題，常常被迫采用高橋代替高路堤的設計方案，甚至“移線就土”，提高線路的造價。14最新課件4、建筑材料問題14最新課件（三）、鐵路選線的工程地質論證鐵道線路是線狀工程，在數百甚至數千公里的線路上常遇到各式各樣的工程地質問題，如成昆路沿線山高谷深，川大流急，地質復雜，不良物理地質現象發(fā)育，有地質“博物館”之稱。在選線中重視工程地質條件是非常重要和必要的，只有根據地質環(huán)境的具體條件才能選出技術可能而又經濟合理的線路。15最新課件（三）、鐵路選線的工程地質論證15最新課件在選線中工程地質的主要任務是查明各比較線路方案沿線的工程地質條件，在滿足國家規(guī)定的必經控制點和鐵道工程設計規(guī)范要求標準的前提下，經過技術經濟比較，選出最優(yōu)方案。線路一經選定，對今后的運營則帶來長期而深遠的影響，一旦發(fā)現問題而改線，即使局部改線，都會造成很大的浪費，因此，選線的任務是繁重的，技術上是復雜的，必需全面而慎重地考慮。16最新課件在選線中工程地質的主要任務是查明各比16最新課件工程地質工作的具體任務是：(1)查清地質、地貌條件及動力地質現象等，闡明其演變規(guī)律，為各方案的比較提供依據；(2)對嚴重影響線路安全而數量多、整治困難的各種工程地質問題，如發(fā)展中的暗河巖溶區(qū)，深層滑坡地段，深層沼澤，有沉陷的深源凍脹地段等，一般均以繞避為原則。但對技術落實可行，可徹底整治而費用不高，對今后運營無后患的地段，應合理通過，絕不盲目繞避；(3)沿線各種天然建筑材料的質量符合要求，儲量充足，開采和運輸條件合適，滿足就地取材的要求；(4)水源豐富，分布適宜，能符合機車用水的要求。

17最新課件工程地質工作的具體任務是：17最新課件線路的基本類型及其特點：(1)河谷線，其優(yōu)點是坡度緩，線路順直，工程簡易，挖方少，施工方便，取水易。但在平原河谷選線常遇有低地沼澤，洪水為害；而丘陵河谷，坡度大，階地常不連續(xù)，河流沖刷路基、泥石流淹埋線路，遇支流時需修較大橋梁。(2)山脊線，其優(yōu)點是地形平坦，尤其是高原面和古夷平面最適宜，挖方量少，無洪水，橋隧工程量少。但山脊寬度小，不便于工程布置和施工，有時地形不平，地質復雜，若山脊全為土體組成，則需外運道渣，更嚴重的是取水困難。18最新課件線路的基本類型及其特點：18最新課件(3)山坡線，其最大優(yōu)點是可以選任意線路坡度，路基多采用半填半挖，但線路曲折，土石方量大，物理地質現象發(fā)育，橋隧工程多，配車站困難。(4)越嶺線，其最大優(yōu)點是能通過巨大山脈，降低線路坡度和縮短距離，但地形崎嶇，展線復雜，橋隧相連，物理地質現象發(fā)育，要選擇適宜的埡口通過。(5)跨谷線，需造橋跨過河谷或山谷，其優(yōu)點是縮短線路和降低坡度，但工程量大，費用高，需選擇河面窄，河道順直，兩常巖體穩(wěn)定的地方通過。19最新課件(3)山坡線，其最大優(yōu)點是可以選任意線路坡度，路基多采用半填工程地質選線實冽略圖1一滑境群2一崩塌區(qū)3一泥石流堆積區(qū)4一沼澤帶5一線路方案1、2

20最新課件工程地質選線實冽略圖20最新課件

線路A。B兩點問共有三個基本選線方案；“1”方案需修兩座橋梁和一座長隧洞方案，線路雖短，但隧洞施工困難，不經濟；“2”方案需修一座短隧洞，但西段為不良物理地質現象發(fā)育地區(qū)，整治困難，維修費用大，也不經濟；3”方案為跨河走對岸線，需修兩座橋梁，比修一座隧洞容易，但也不經濟。綜合上述三個方案的優(yōu)點，從工程地質觀點提出較優(yōu)的第“4”方案：把河灣過于彎曲地段取直，改移河道，取消西段兩座橋梁而改用路堤通過，使線路既平直，又避開不良物理地質發(fā)育地段，而東段則聯接“2”方案的沿河路線此方案的路線雖稍長，但工程地質條件較好，維修費用少，施工方便，長遠來看還是經濟的，故為最優(yōu)方案。21最新課件線路A。B兩點問共有三個基本選線方案；“1”方（四）、地質條件不良地段的選線原則及防護措施1、泥石流地區(qū)選線原則是：(1)對泥石流集中地區(qū)特別是嚴重的地段，應盡量繞避；(2)當受其它條件限制而必須跨越時，應根據泥石流的特性，選擇受影響較小的部位(如泥石流上游的搬運帶或搬運帶與沉積帶交界處)，以大跨高橋、明洞或隧道通過。泥石流的防護措施最好是植樹造林，加強水土保持，減少水士流失，但此法需經一定時期后才能見效，故常配以修建多級攔擋沖積物的壩(壩高一般小于5m)，以降低泥石流的速度，使其所攜帶的大量固體物質在壩前沉積下來，以免沖毀或淹埋鐵道線路22最新課件（四）、地質條件不良地段的選線原則及防護措施22最新課件2、巖溶地區(qū)巖溶給鐵路建設帶來的工程地質問題主要是巖溶水大量涌入隧道或橋墩基坑和浸泡路基；巖溶洞穴常造成路基塌陷和影響隧道圍巖及基坑邊坡的穩(wěn)定性。巖溶區(qū)的選線原則：(1)盡可能將線路選擇在較難溶解的巖層(如泥灰?guī)r，矽質灰?guī)r等)上通過；(2)在無難溶巖的巖溶發(fā)育區(qū)，盡量選擇地表覆蓋厚度大，巖溶洞穴已被充填或巖溶發(fā)育比較微弱的地段，以最短線路通過。23最新課件2、巖溶地區(qū)23最新課件。(3)盡可能避開構造破碎帶，斷層，強烈發(fā)育的裂隙密集帶，巖溶水交替條件良好而巖溶強烈發(fā)育地帶。否則，應使線路與主要構造線呈大角度相交；或在斷層的下盤、巖層傾向與河谷斜坡方向相反的地帶通過；(4)應避開可溶巖層與非可溶巖層的接觸帶，特別是與不透水層的接觸帶，以及低地，盆地和低臺地等巖溶易發(fā)育地帶，應把線路選在陷穴極少而小的分水嶺和高臺地上(5)當線路跨越暗河，而線路標高低于暗河標高時，最好用高橋跨越暗河出口處。當線路標高高于暗河標高時，線路可在暗河上面通過。當線路標高接近暗河標高時，應從暗河出口處下游選擇穩(wěn)定地區(qū)通過；或將暗河頂板炸開設橋涵通過。24最新課件。(3)盡可能避開構造破碎帶，斷層，強烈發(fā)育的裂隙24最新課3、沼澤地區(qū)沼澤地區(qū)淤泥類土的地基承載力較小，路堤通常修建在高壓縮性的淤泥或泥炭之上這些軟弱土層在路堤的自重壓力和機車動荷載共同作用下，必然產生強烈壓縮，甚至向路堤兩側流動，出現被擠出和隆起現象，其結果導致路堤下沉甚至沉沒于泥沼之中。沼澤地區(qū)鐵路選線的原則：首先在保證安全的條件下，通過經濟比較，然后決定線路是否采用穿越或繞避方案。當堆積物由含水高而厚度大的松軟淤泥組成，或是堅硬底板坡度較大的沼澤時以繞避為宜。25最新課件3、沼澤地區(qū)25最新課件4、風沙地區(qū)風沙地區(qū)鐵道建筑的主要工程地質問題是流動沙丘掩埋道路和路堤的鳳蝕問題。風沙地區(qū)鐵道選線原則：（1）.應盡量繞避流動砂丘，把線路選在固定和半固定的沙丘地區(qū)；（2）．線路方向應與該地區(qū)主導風向平行或交角盡可能小，避免垂直。線路應少彎；（3）．線路應以填方為主，減少挖方，避免不填不挖。而且線路應接近防風砂材料產地。(4)．路堤的風蝕量與路堤高度，填料和夯實程度以及風力．(風速、風向)等條件有關。(5).大風口不設站，車站應布置在風沙較輕地區(qū)，站房與住宅均設在背風一側；以防積沙。

26最新課件4、風沙地區(qū)26最新課件五、道路工程地質勘察要點道路工程地質勘察階段與其工程設計階段是相配合的，相應地可以分為草測，初測，定測三個階段。一般缺少施工階段的工程地質勘察工作，主要決定于線路所通過該地區(qū)工程地質條件的復雜程度。在地形地質復雜的山區(qū)，施工階段尚有工程地質勘察工作；反之，則勘察階段可適當減少27最新課件五、道路工程地質勘察要點27最新課件

(一)草測階段工程地質勘察要點草測階段的工程地質勘察目的是根據國家指定興建鐵路的起訖點和必經地區(qū)，配合規(guī)劃設計，解決大的線路方案的選擇問題。工程地質勘察的基本任務是充分利用已收集的地質資料，進行工程地質測繪工作，其測繪面積為沿各可能方案線路兩側2.5—5km的狹長范圍內進行，比例尺一般為l：50000一l：100000。重點研究跨越大分水嶺處，長隧道，跨越大河和大規(guī)模不良地質現象等各關鍵性地段的工程地質條件，并提供有關地震，天然建筑材料和供水水源等戰(zhàn)略性地質資料.最終從工程地質觀點選出幾個較好的比較方案線，為編寫設計意見書提供地質資料28最新課件(一)草測階段工程地質勘察要點28最新課件2、初測階段工程地質勘察要點

初測階段工程地質勘察的目的與設計部門共同選出一條技術可能而經濟合理的最優(yōu)線路方案、為線路的初步設計提供可靠的地質依據。本勘察階段的基本任務主要是對已確定線路范圍內所有線路方案進行勘察對比，確定線路在不同地段的基本走