時(shí)間:2023-04-06 18:52:38
導(dǎo)言:作為寫作愛好者,不可錯(cuò)過為您精心挑選的10篇地質(zhì)工程論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
雜填土按照成分可以分為建筑垃圾土、工業(yè)垃圾土以及生活垃圾土。雜填土是由于人們活動造成的無規(guī)律積累物形成的,它具有厚薄不一、成分多樣、顆粒不均勻、孔隙較大松散的顯著特點(diǎn)。膨脹土具有失去水后收縮、遇到水變膨脹的特性,屬于黏土。具有高度的塑造性,是部分地質(zhì)工程勘察中的地基方案選擇。
1.2飽和粉土和飽和粉細(xì)砂
飽和粉土和飽和粉細(xì)砂的特點(diǎn)有:結(jié)構(gòu)松散,在靜載作用力下能夠保持較高的強(qiáng)度,但是在地震力或是振動力的作用下超孔隙水壓增大,顆粒之間的作用力降低,土中排水不暢時(shí)可以使土懸浮,產(chǎn)生液化沉陷導(dǎo)致土的承載能力下降或地基發(fā)生失穩(wěn)狀態(tài)。應(yīng)對于飽和粉細(xì)砂以及飽和粉土的液化程度和液化層分布范圍進(jìn)行查明。
1.3軟弱黏性土
軟弱粘性土是湖沼相和相泄湖海相三角洲的結(jié)合沉淀物,它在第四紀(jì)后期形成的軟弱性土具有孔隙比大天然含水量高壓縮性高抗剪強(qiáng)度低承載力低滲透性弱以及沉降穩(wěn)定時(shí)間長的顯著特點(diǎn)。
2地基基礎(chǔ)方案的選擇
地基方案選擇的主要目的是為了提高軟弱地基的承載能力、消除地基土的振動液化沉陷影響、減輕膨脹土的脹縮性、消除黃土的濕陷性、防止沉降量過大及不均勻沉降的產(chǎn)生、防止剪切破壞使地基失穩(wěn)、滿足上部結(jié)構(gòu)對地基的要求。
2.1雜填土和膨脹土
雜填土一般是由建筑垃圾、生活垃圾、原土壓實(shí)。雜填土一般不宜采用天然地基,但在填筑年代超過5年后,性能穩(wěn)定的工業(yè)垃圾和建筑垃圾均會達(dá)到一定的密實(shí)度。此類地基在采取上部結(jié)構(gòu)剛度的措施和加強(qiáng)基礎(chǔ)措施后,可作為一般建筑物的天然地基持力層,但其地基承載力應(yīng)根據(jù)其它原位測試手段或載荷試驗(yàn)取得。對于局部厚度較小的雜填土,可采用表層壓實(shí)法、重錘夯實(shí)法、換土墊層法或?qū)⑻钔镣诔瑢⒒A(chǔ)直接置于穩(wěn)定的土層上。對于深度較大的雜填土,可采用復(fù)合地基處理或強(qiáng)夯法處理。對于有機(jī)質(zhì)含量較多的生活垃圾當(dāng)厚度不大時(shí)可挖除回填好土,對于厚度較大的生活垃圾不宜采用強(qiáng)夯法、表層壓、換土墊層,應(yīng)當(dāng)采用樁基礎(chǔ)。由于膨脹土質(zhì)具有失去水后收縮,遇到水變膨脹的特性,因此影響膨脹土質(zhì)的重要因素即是含水量。對于膨脹土質(zhì)需要調(diào)查當(dāng)?shù)氐膮^(qū)域水質(zhì)條件和氣候條件,分析土質(zhì)的含水量不同壓力作用下土質(zhì)的自由膨脹率和土質(zhì)的膨脹率,最后確定地基土的膨脹等級。根據(jù)當(dāng)?shù)氐膮^(qū)域水質(zhì)條件、氣候條件的實(shí)際情況,處理地基的膨脹力,保持地基不受變形的影響。對需要處理的膨脹土,要考慮到地下水位以及濕陷程度對膨脹土的影響。在地下水位深、膨脹土較厚的情況下,可以利用地基土的上部,對基礎(chǔ)進(jìn)行淺埋工作,減小地基土的膨脹變形量。當(dāng)膨脹土的厚度在2m~1m,膨脹土處于地表3m~2m之間時(shí),可以采用全部挖出膨脹土的方法,挖出膨脹土后進(jìn)行砂土或者灰土黏性土的替換。當(dāng)膨脹土埋藏很深并且土質(zhì)的承載能力不能滿足高層建筑物的要求時(shí),使用樁基礎(chǔ)的方法解決。換土墊層方法用來處理膨脹土埋藏較淺并且土質(zhì)厚度很大的情況。
2.2飽和粉細(xì)砂以及飽和粉土
當(dāng)處理飽和粉細(xì)砂以及飽和粉土的液化地基土?xí)r,要根據(jù)飽和粉細(xì)砂以及飽和粉土的液化等級以及建筑物的特性進(jìn)行綜合確定分析,不能一接觸液化場就消除液化沉陷的影響比如,可以不采取任何消除液化措施的是丁類建筑物的輕微液化場地和丁類建筑物的中等液化場地,對于丁類建筑物的嚴(yán)重液化場地需要進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的處理,對于丙類建筑物的輕微液化場地和丁類建筑物的中等液化場地也需要進(jìn)行加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的處理,對于丙類建筑物的嚴(yán)重液化場地需要進(jìn)行全部消除或部分消除液化沉陷的影響,此外也需要進(jìn)行加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的處理,對于乙類建筑物的輕微液化場地需要進(jìn)行部分消除液化沉陷的影響或進(jìn)行加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的處理。對于那些全部需要消除液化沉陷的場地,在處理深度時(shí)要保持處理深度高于液化深度的下限,通過改善排水條件或增加土地的密實(shí)程度,可以有效的處理液化的地基對碎石樁進(jìn)行振沖擠密或振沖置換時(shí)消除超孔隙水壓以及增加土地密實(shí)程度的有力措施,還可以選用強(qiáng)夯法灌漿法對土地密實(shí)程度進(jìn)行加大處理,在使用樁基礎(chǔ)時(shí)可以將樁端降到液化程度以下來穩(wěn)定土層。
2.3軟弱黏性土
面積不大的或是埋藏不深的軟弱粘性土可以進(jìn)行挖掘處理或是采用基礎(chǔ)加深的措施。對于厚度很大的軟弱粘性土可以采用灰土樁墊層換土法,對于寬度小的基礎(chǔ)可以選用條形地梁跨越。排水固結(jié)法可以作用于不含水砂層的軟弱粘性土。
2.4天然地基
天然地基是地質(zhì)工程建設(shè)中最優(yōu)選用的地基種類。在地質(zhì)工程建設(shè)中遇到天然地基時(shí),需要結(jié)合基礎(chǔ)形式以及地基的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合處理分析。天然地基的每層土層的地基承載能力以及物理力學(xué)指標(biāo)有很大的差異,天然地基的土質(zhì)都是經(jīng)過沉積循環(huán)后成層出現(xiàn)的,首先要做到把上部承載能力強(qiáng)的土層當(dāng)成天然地基的支持力層,然后對其下部臥層土層的承載能力進(jìn)行驗(yàn)算,看看能否滿足承載力的要求。當(dāng)天然地基下部臥層土層的承載能力不能保證承載力的要求時(shí),為了加大厚度,需要對基礎(chǔ)進(jìn)行淺埋處理,在這個(gè)過程中要保持凍土的深度小于支持力層土層的厚度。對基礎(chǔ)進(jìn)行加寬處理可減少上部結(jié)構(gòu)的天然地基單位承載能力需求。地基的邊坡穩(wěn)定性、地基的變形程度、地基的承載能力是選擇天然地基的三個(gè)必要條件。在地基土的質(zhì)地比較均勻、地基土的壓縮性小、地基土的承載能力高時(shí),在保證地基承載能力的同時(shí)就可以保證地基的邊坡穩(wěn)定性以及地基的變形程度。
2水文地質(zhì)對工程項(xiàng)目的危害
據(jù)統(tǒng)計(jì),在地質(zhì)災(zāi)害中,地下水造成的災(zāi)害占很大的一部分,因此,要認(rèn)真分析地下水變化引起的災(zāi)害,并制定合理的預(yù)防措施,確保工程建筑物的安全、穩(wěn)定,從而為和諧社會的構(gòu)建打下良好的基礎(chǔ)。
2.1地下水變化引起的工程危害地下水在自然環(huán)境和人為因素的影響下,水位會發(fā)生升降變化,當(dāng)?shù)叵滤蛔兓揭欢ǔ潭群螅蜁r土工程造成危害,從而對整個(gè)工程項(xiàng)目造成危害。引起地下水為上升的主要因素有降水量的增加、氣溫的變化、人工灌溉、施工破壞等,地下水位上升會加快土壤中鹽堿化現(xiàn)象,加大地下水對工程建筑物的腐蝕;地下水位上升后,斜坡、河岸還會產(chǎn)生比較嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害,例如斜坡崩塌、滑移等,對工程項(xiàng)目造成嚴(yán)重的破壞;地質(zhì)水位上升還會造成巖土體軟化、強(qiáng)度下降等現(xiàn)象,從而對工程項(xiàng)目的穩(wěn)定性造成影響。引起水位下降的主要原因是人為因素造成的,例如河流改道、地下水排除等,當(dāng)?shù)叵滤幌陆岛螅瑤r土層會變硬,在這種情況,很容易引起地面開裂、沉降等現(xiàn)象,對地質(zhì)條件產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞,從而對工程項(xiàng)目造成影響。受各種因素的影響,地下水位會出現(xiàn)反復(fù)變化的現(xiàn)象,這樣很容易造成基礎(chǔ)變形,同時(shí)地下水位反復(fù)變化還會將巖土層中的膠結(jié)物帶走,降低巖土體的強(qiáng)度,對工程施工造成影響。
2.2地下水壓力作用引起的巖土危害在自然環(huán)境中,地下水很少產(chǎn)生動壓力,但受開礦、灌溉等人為活動的影響,地下水的壓力平衡會受到破壞,導(dǎo)致局部產(chǎn)生大的壓力,如果遇到粉土層,就很容易引起流砂、管涌等現(xiàn)象,從而造成基礎(chǔ)變形、位移等現(xiàn)象,甚至?xí)斐蛇吰率Х€(wěn),因此工程安全施工事故,對工程項(xiàng)目的順利施工造成嚴(yán)重的影響。因此,在進(jìn)行工程項(xiàng)目施工前,勘察人員要認(rèn)真分析人為活動帶來的地下水壓力變化狀況,并根據(jù)實(shí)際情況,制定合理的防范措施,從而為工程項(xiàng)目的安全施工提供保障。
2.3地下水對基礎(chǔ)的影響當(dāng)工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)需要埋深時(shí),需要考慮到地下水變化對基礎(chǔ)的影響,因此,在進(jìn)行工程項(xiàng)目基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí),在沒有特殊要求下,要保證工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)設(shè)置在地下水為上面,如果基礎(chǔ)需要埋設(shè)在地下水位以下,要采用合理的方法進(jìn)行防水處理,為保證工程的穩(wěn)定性,還要對基礎(chǔ)鋼筋混凝土進(jìn)行防腐處理。如果基礎(chǔ)埋設(shè)在承壓水層中,要根據(jù)實(shí)際情況采用合理的排水措施,降低地下水水位,防止在施工過程中,出現(xiàn)地下水噴出的現(xiàn)象,對施工的順利進(jìn)行造成影響。當(dāng)工程項(xiàng)目處于河岸附近時(shí),還要考慮到地表水和地下水的補(bǔ)給關(guān)系,防止地表水對工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)造成影響。
1)地下水位上升引起的工程危害。巖土工程所出現(xiàn)土壤沼澤化、鹽漬化等現(xiàn)象及其所導(dǎo)致的成巖土工程質(zhì)量下降是由水位上升引起的,地下水位上升對于建筑物的腐蝕會造成更加嚴(yán)重的影響,建筑物更容易壞掉,不能長久的使用,導(dǎo)致人力,物力,財(cái)力的大量浪費(fèi),給國家經(jīng)濟(jì)造成不利影響。部分水位上升還是引起巖土結(jié)構(gòu)破壞的主要因素,同時(shí)會造成巖土層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低而出現(xiàn)流砂、管涌等現(xiàn)象。在實(shí)際地質(zhì)工程中,大量降雨、溫度上升、含水層結(jié)構(gòu)及總體巖土性質(zhì)改變等是導(dǎo)致水位上升的主要因素。
2)地下水位下降引起的工程危害。地下水位降低可以導(dǎo)致地面下降,工程地面出現(xiàn)塌陷,整個(gè)建筑物會坍塌,不僅造成財(cái)力的浪費(fèi),還可能會造成人員傷亡,后果不可想象。地下水位的惡化主要就是地下水的枯竭造成的,會影響到工程地質(zhì)的穩(wěn)定性和安全性。導(dǎo)致正常地質(zhì)地下水位下降的主要的原因包括采礦人員采礦活動、建筑水庫補(bǔ)給、地下水大量抽取等一些人為因素。
3)地下水位頻繁升降造成的工程危害。頻繁升降的現(xiàn)象有時(shí)候會在地下水中出現(xiàn)。巖土層膨脹以及巖土出現(xiàn)不均勻脹縮都是由地下水位頻繁升降導(dǎo)致的,巖土層出現(xiàn)變形往復(fù)所導(dǎo)致的地下巖土層中的鋁、鐵等物質(zhì)喪失的主要原因就是膨脹收縮。進(jìn)而出現(xiàn)上層土層失去膠結(jié)物以及巖土層表面出現(xiàn)松動的現(xiàn)象,降低了整體的巖土層效果降低??梢姷叵滤活l繁升降造成的后果也是十分嚴(yán)重的。
4)地下水動壓力作用引起的工程危害。地下水天然動力平衡效果降低導(dǎo)致的移動水壓的改變在很大程度上是由地下水動壓力改變引起的,同時(shí)巖土層所出現(xiàn)的流砂、管涌、基坑突涌等導(dǎo)致的水文地質(zhì)整體狀況大幅降低的現(xiàn)象也是巖土工程地下水動壓力改變引起的。除此之外,地下水動壓力作用還可以導(dǎo)致地下水天然動力平衡的條件發(fā)生轉(zhuǎn)變。
2解決水文地質(zhì)問題的有效措施
水文地質(zhì)對于地質(zhì)勘查越來越重要,采取切實(shí)有效的方法對水文地質(zhì)的各種有關(guān)參數(shù)進(jìn)行測定對于提高工程施工的安全性。保證建筑的穩(wěn)定性以及避免人為誘發(fā)水文地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生有著非常重要的作用,應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行正確客觀的評價(jià)。為了充分發(fā)揮水文地質(zhì)在工程地質(zhì)勘察中的積極作用就要做好水文地質(zhì)勘察工作,那么,面對以上水文地質(zhì)問題,我們該采取哪些措施去有效防治呢?
1)詳細(xì)的水文地質(zhì)評價(jià)內(nèi)容。巖土工程勘察報(bào)告是展示工程地質(zhì)勘察的最終成果的主要方式,建筑工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及施工都是以巖土工程勘察報(bào)告為主要科學(xué)依據(jù)的。全面可靠的報(bào)告內(nèi)容能夠保證后期工程設(shè)計(jì)施工的安全性,報(bào)告內(nèi)容的錯(cuò)誤會造成非常嚴(yán)重的后果,一點(diǎn)點(diǎn)的差錯(cuò)就會引發(fā)不可想象的后果,因此要求技術(shù)人員必須要有耐心與責(zé)任心。在水文地質(zhì)評價(jià)的報(bào)告中除了要將下水類型,含水層的埋深以及具體的分布狀況、巖土類型、巖土厚度,靜止水位、涌水量、地下水流向以及水力坡度內(nèi)容包括在內(nèi)以外,還應(yīng)該包括各個(gè)含水層間的水力聯(lián)系以及含水層與地表水體間的水力聯(lián)系;地下水的補(bǔ)給和排泄情況等
2)調(diào)查準(zhǔn)確的工程地質(zhì)條件。應(yīng)該將地形地貌、水文地質(zhì)、巖土的物理力學(xué)性質(zhì),地質(zhì)現(xiàn)象等條件作為工程地質(zhì)勘察中的工程地質(zhì)條件。在調(diào)查這些工程地質(zhì)條件時(shí),要做到準(zhǔn)確詳細(xì)。為確保建筑的安全防護(hù)措施提供相關(guān)科學(xué)準(zhǔn)確的依據(jù)。為了預(yù)測工程地質(zhì)作用會帶來什么樣的影響應(yīng)當(dāng)給出正確的客觀的評價(jià),應(yīng)當(dāng)查明工程地質(zhì)條件并結(jié)合項(xiàng)目的具體特點(diǎn),確保對建筑實(shí)施具有科學(xué)準(zhǔn)確性的安全措施。
2巖土水理的性質(zhì)
巖土由于受到地下水的影響,就可能出現(xiàn)各種各樣的性質(zhì),這就是巖土的水理性質(zhì)。我們在進(jìn)行工程地質(zhì)勘察工作時(shí),一定要將巖土水理性質(zhì)的勘察作為關(guān)鍵工作,這樣才能掌握最真實(shí)的巖土地質(zhì)狀況。
2.1地下水的儲存形式
我們平時(shí)生產(chǎn)、生活中所使用的地下水,都是以三種狀態(tài)儲存在巖土層中的,也就是重力水、結(jié)合水和毛細(xì)管水。地下水之所以能以這種狀態(tài)儲存在巖土深處,其實(shí)就是因?yàn)榈叵滤兄x存的特征。
2.2巖土的水量性質(zhì)
2.2.1軟化性。若巖土受到水的浸濕,就會使其力學(xué)強(qiáng)度顯著降低,在這種條件下,巖土就會體現(xiàn)出軟化性的特征。我們在評估巖土的軟化性強(qiáng)弱時(shí)通常會將軟化系數(shù)作為指標(biāo)。而在評價(jià)巖土的耐風(fēng)化程度和耐水浸性能時(shí),則需要以軟化系數(shù)為依據(jù),因此我們必須準(zhǔn)確的確定軟化系數(shù)。幾乎所有類型的巖石都會表現(xiàn)出一些軟化性特征。
2.2.2透水性。巖土的透水性就是指當(dāng)水受到重力的作用,巖土讓水通過自身的一種性質(zhì)。巖土的透水性通常都是用滲透系數(shù)來表示的,但巖土的透水性強(qiáng)弱卻要受到巖土自身的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的很大影響,通常情況下,巖土的堅(jiān)硬性和巖土的透水性是成反比的。此外,巖土的顆粒直徑也會對其透水性產(chǎn)生一定的影響。
3地質(zhì)勘查中水文地質(zhì)的問題分析
工程勘察中,應(yīng)密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)的類型預(yù)測地下水對建筑工程可能存在的危害,并以實(shí)際狀況為前提,根據(jù)勘察區(qū)域的水文地質(zhì)條件差異,對地下水存在的問題按照水文地質(zhì)勘察計(jì)劃,找出應(yīng)對的措施,保證水文地質(zhì)勘察工作的進(jìn)行,降低地下水對地質(zhì)勘察工程的危害,提高建筑質(zhì)量。進(jìn)行水文地質(zhì)勘察工作時(shí),地下水與巖土的相互作用是重要的工作內(nèi)容。尤其是地下水的運(yùn)動,對于巖土工程的整體質(zhì)量有著不可估量的影響,所以我們必須做好這方面的工作。它可能帶來的不良作用主要包括下述幾點(diǎn):
3.1給基坑開挖造成的影響。進(jìn)行基坑的挖掘工作時(shí),地下水常常會流到基坑的內(nèi)部,這便會影響基坑挖掘工作的順利開展,不僅延誤工作進(jìn)度,還可能降低工作質(zhì)量。這時(shí),我們應(yīng)該做的工作是及時(shí)的排水,可是這有可能會影響基坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,甚至可能會使附近的建筑工程發(fā)生不均勻沉陷。
3.2給土質(zhì)造成的影響。萬一基坑內(nèi)涌入了地下水,則處理會影響工程的順利施工,還可能會影響地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,極易產(chǎn)生流沙或者是管涌等問題,因此我們要極力避免地下水的這種惡劣影響。若基坑中存有地下水,還可能導(dǎo)致基坑的側(cè)壁變形或者是底鼓,無法保障基坑工程的質(zhì)量。所以,在整個(gè)基坑施工的過程中,我們都一定要注意避免地下水的不良影響。
3.3地下水水位上升。導(dǎo)致地下水位升高的誘因是多種多樣的,主要有環(huán)境影響、人類活動和地質(zhì)的變動等主要方面。在巖土工程的施工中,一旦地下水位發(fā)生變動,則會給工程施工帶來極其惡劣的影響。比如說地下水的水位上升會讓土壤沼澤化,水量的增大會增大對建筑物的腐蝕性,對整個(gè)巖體的結(jié)構(gòu)造成破壞,導(dǎo)致一些巖土出現(xiàn)滑移、崩塌等現(xiàn)象,甚至使整個(gè)建筑工程喪失結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,無法正常使用。
3.4地下水水位下降。在巖土工程施工中,經(jīng)常會出現(xiàn)的一個(gè)問題就是地下水位的下降,主要原因是人們?nèi)粘5纳a(chǎn)生活中常常會抽取地下水,這便會導(dǎo)致地下水位的下降。而這一變化對于巖土工程的施工同樣有著非常惡劣的影響,可能會出現(xiàn)地面的不均勻沉陷、塌陷或者是地裂等問題,這對于巖土工程的整體結(jié)構(gòu)是致命性的破壞,并且也不利于生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定發(fā)展,因此,在施工的過程中一定要注意好這一問題,保證好施工的質(zhì)量和安全。
4地質(zhì)勘查過程中水文地質(zhì)問題的注意事項(xiàng)
開展巖土工程的水文地質(zhì)勘察工作時(shí),不僅要分析水文地質(zhì)狀況,還需要解決好與之相關(guān)的各種問題。在工作過程中一般會做好下列幾項(xiàng)工作:首先,必須給予各種水文地質(zhì)問題足夠的關(guān)注,并保證各項(xiàng)水文地質(zhì)參數(shù)的準(zhǔn)確性,要了解施工地區(qū)的水文地質(zhì)狀況、巖土結(jié)構(gòu)和地下水的運(yùn)動狀況。其次,開展工程地質(zhì)的水文地質(zhì)勘察工作時(shí),若土層內(nèi)含有地下水,則必須深入探究地下水的性質(zhì)及相關(guān)參數(shù),這樣才能給后續(xù)的工作提供科學(xué)的依據(jù)。
在剖面圖系統(tǒng)中有一項(xiàng)功能是繪制平切圖,如圖1所示。
使用方法為首先進(jìn)入工程地質(zhì)剖面圖子系統(tǒng),然后繪制高程標(biāo)尺、地形線、鉆孔、地質(zhì)結(jié)構(gòu)面。繪制到圖面上的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面,其附加數(shù)據(jù)已定義為結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀,如圖3所示。
點(diǎn)取如圖1的“地質(zhì)結(jié)構(gòu)面”-“切制某一高程地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)”,顯示的提示信息如下:
本項(xiàng)功能是計(jì)算某一高程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)并存入一文件
本剖面高程上限(米):520。00
高程下限(米):230。00
當(dāng)你要繪制高程為300米的平切圖時(shí),請?jiān)谔崾尽坝衅角忻娓叱獭睂υ捒蛑休斎搿?00”,點(diǎn)取“OK”按鈕后,自動在高程300處繪制一直線,如圖3中的AB,程序自動計(jì)算出線段AB與地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的交點(diǎn),反算出每個(gè)交點(diǎn)在本剖面的水平距離,并連同地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的編號、產(chǎn)狀等數(shù)據(jù)顯示在屏幕上。
計(jì)算完成后有提示信息,出現(xiàn)請輸入文件名的對話框如圖4所示。
為便于記憶,文件名的確定最好與高程值有關(guān),例如定為:A2-300。文件內(nèi)容如下所示:
0,84.61,d2,NW315SW<75,0,0,0.0
1,139.83,d1,NW315SW<75,0,0,0.0
2,146.56,DP1,NW320SW<75,0,0,0.0
3,208.17,d3,NW315SW<75,0,0,0.0
4,417.29,dp3,NW306NE<75,0,0,0.0
5,419.18,dp3,NW306NE<75,0,0,0.0
6,458.32,F1,NW305SW<76,0,0,0.0
7,490.18,F1,NW305SW<76,0,0,0.0
8,613.32,DP3,NW305SW<80,0,0,0.0
9,618.99,DP3,NW305SW<80,0,0,0.0
10,738.55,dp4,NW322NE<37,0,0,0.0
11,742.41,dp4,NW322NE<37,0,0,0.0
12,786.87,q2,NW330SW<80,0,0,0.0
13,787.93,q2,NW330SW<80,0,0,0.0
其中每一行是一個(gè)地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),分別為序號、水平距離、結(jié)構(gòu)面編號、產(chǎn)狀等數(shù)據(jù)。存入磁盤的文件可以在平面圖子系統(tǒng)中調(diào)用繪制平切圖。
2在平硐展示圖中切出平切圖數(shù)據(jù)
在平硐展示圖中切出某一高程平切面圖數(shù)據(jù)之前,請先進(jìn)入平硐展示圖子系統(tǒng),繪制出平硐展示圖,至少應(yīng)繪制出平硐展示圖邊框、地質(zhì)結(jié)構(gòu)面、技術(shù)說明等。繪制到圖面上的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面,其附加數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀。下面以本系統(tǒng)提供的例題/PDLT/PD10為例,繪制出平硐展示圖,由于展示圖很長,圖5僅顯示展示圖的局部:
平硐展示圖中出現(xiàn)如圖6界面:
點(diǎn)取切制某一高程地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)功能以后,用戶可選擇的有左壁、右壁和頂拱,提示信息如圖7所示。
接下來是確定平切面高程。在命令提示行顯示平硐硐口的底部高程和頂部高程,輸入以上兩點(diǎn)的界面如圖8所示。
點(diǎn)取“OK”按鈕后,自動在用戶確定的兩點(diǎn)上繪制一直線,程序計(jì)算出該線段與地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的交點(diǎn),反算出每個(gè)交點(diǎn)在本平硐展示圖的水平距離,并連同地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的編號、產(chǎn)狀等數(shù)據(jù)顯示在屏幕上。計(jì)算完成后提示信息如下:
現(xiàn)在將切出的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)存入一指定文件,文件名自定義。
最好是本平硐文件名和高程相關(guān)聯(lián)來定義。
接下來提示用戶輸入文件名,其界面與圖4相同。
為便于記憶,文件名的確定最好與高程值有關(guān),例如定為:PD10-300或PD10.300。
3在平面圖子系統(tǒng)中繪制平切圖
使用平面圖子系統(tǒng)繪制平切圖之前,最好先繪制一張底圖,底圖是你所要繪制平切圖范圍內(nèi)水工建筑物布置圖,及其它需在平切圖上繪制的內(nèi)容,以便于將不同高程平切圖都繪制在底圖上。同時(shí)根據(jù)底圖的范圍,確定好平面圖的總體參數(shù),諸如左下角坐標(biāo)、右上角坐標(biāo)、比例尺等,然后再開始繪制平切圖。平面圖子系統(tǒng)繪制平切圖可以采用以下幾種方法:
3.1手工描繪
如果你已經(jīng)繪制好地質(zhì)平面圖,并已繪制好地質(zhì)結(jié)構(gòu)面在地表的出露軌跡線,那么請先建立一個(gè)圖層,圖層名由用戶自己確定,例如繪制高程為300米的平切圖,建立的圖層名為PQT300,并設(shè)為當(dāng)前層。然后使用“繪制有關(guān)實(shí)體”-“繪構(gòu)造面出露軌跡線”-“給定若干點(diǎn)繪制構(gòu)造面出露軌跡線”,選擇圖面坐標(biāo)點(diǎn),在圖面上尋找高程300米的地形等高線與地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的交點(diǎn)連接,依次繪制各地質(zhì)結(jié)構(gòu)面,形成高程為300的平切圖。
3.2自動切繪
如果你已經(jīng)繪制好地質(zhì)平面圖,并已繪制好地質(zhì)結(jié)構(gòu)面在地表的出露軌跡線,繪制完鉆孔。那么請選擇如圖4所示的“繪制平切圖”-“切制某一高程的平切面圖”,程序開始運(yùn)行后,提示信息如下:
請輸入平切面高程:
第一角:
第二角:
輸入平切面高程例如300,并通過選擇第一角和第二角確定范圍以后,自動將高程為300米的地形線復(fù)制到圖層PQ上,計(jì)算鉆孔是否打到高程300米處,如果打到300米,在圖層PQ上繪制一鉆孔符號。按照地質(zhì)結(jié)構(gòu)面在地表繪制的出露線,根據(jù)其傾向、傾角折算到高程300米,繪制結(jié)構(gòu)面。在此說明一點(diǎn),出露線的繪制如果完全符合V字型法則,那么切出的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面是正確的,即是沿結(jié)構(gòu)面的走向方向繪制一條直線。否則,在平切圖上繪制的結(jié)構(gòu)面不是一條直線,可能是由若干折線組成,方向也不一定是走向方向。
3.3根據(jù)剖面圖中切出的數(shù)據(jù)繪制結(jié)構(gòu)面
在繪制平切圖之前,使用PLSR.EXE建立平切圖總體參數(shù)文件,請先調(diào)出包含有水工建筑物的底圖,進(jìn)入平面圖子系統(tǒng)。選擇圖9所示的“繪制平切圖”-“根據(jù)工程地質(zhì)剖面圖切制出的數(shù)據(jù)繪結(jié)構(gòu)面”,顯示的提示信息如下:
本程序是給定當(dāng)前剖面線的一個(gè)水平距離和產(chǎn)狀,繪制一結(jié)構(gòu)面的走向線
然后彈出一對話框如圖10所示:
結(jié)構(gòu)面文件名是由工程地質(zhì)剖面圖中切出的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),在這里輸入你當(dāng)時(shí)確定的文件名。計(jì)算機(jī)繪制地質(zhì)結(jié)構(gòu)面時(shí),是在剖面線上切出地質(zhì)結(jié)構(gòu)面那一點(diǎn),沿走向方向繪制結(jié)構(gòu)面,兩個(gè)方向延長的距離,就是在圖10中你所輸入的第一點(diǎn)和第二點(diǎn)延長的距離。繪制完成后,可以通過手工對平切圖上的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面進(jìn)行修改,修改時(shí)請注意不要修改線型或分解,以免丟失地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),將來再切制其它高程的平切圖時(shí)會出現(xiàn)問題。
3.4根據(jù)平硐展示圖中切出的數(shù)據(jù)繪制結(jié)構(gòu)面
在繪制平切圖之前,使用PLSR.EXE建立平切圖總體參數(shù)文件,并調(diào)出包含有水工建筑物的底圖,進(jìn)入平面圖子系統(tǒng)。選擇圖9所示的“繪制平切圖”-“根據(jù)平硐展示圖切制出的數(shù)據(jù)繪結(jié)構(gòu)面”,就是讀取在平硐展示圖切出的數(shù)據(jù)繪制地質(zhì)結(jié)構(gòu)面。程序開始運(yùn)行后顯示的提示信息如下:
本程序是給定當(dāng)前平硐的一個(gè)水平距離和產(chǎn)狀,繪制結(jié)構(gòu)面的走向線
然后彈出一對話框如圖11所示:
繪制結(jié)構(gòu)面文件名是由平硐展示圖中切出的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),在這里輸入你當(dāng)時(shí)確定的文件名。計(jì)算機(jī)繪制地質(zhì)結(jié)構(gòu)面時(shí),是在平硐上切出地質(zhì)結(jié)構(gòu)面那一點(diǎn),沿走向方向繪制結(jié)構(gòu)面,兩個(gè)方向延長距離,就是你在圖11中輸入的第一點(diǎn)和第二點(diǎn)延長的距離。繪制完成后,可以通過手工對平切圖上的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面進(jìn)行修改,修改時(shí)請注意不要修改線型或分解,以免丟失地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),將來再切制其它高程的平切圖時(shí)會出現(xiàn)問題。
以本例題為例,繪制出平切面圖如圖12(a)所示,經(jīng)過手工編輯修改后的平切面圖如圖12(b)所示。
3.5根據(jù)當(dāng)前高程平切圖切出某一高程的平切圖數(shù)據(jù)
當(dāng)你已經(jīng)繪制好某一高程的平切圖后,可以在這張平切圖的基礎(chǔ)上,切出任何其它高程的平切圖數(shù)據(jù),方法是選擇““繪制平切圖”-“根據(jù)當(dāng)前高程平切圖切出某一高程的平切圖數(shù)據(jù)”,以圖12(b)為例,可以切制任意高程的平切圖數(shù)據(jù),程序開始運(yùn)行后,提示信息如下:
本程序是根據(jù)當(dāng)前某一高程的平切圖切出另外一高程的平切圖
當(dāng)前高程(m):236
欲切平切圖高程(m):230
輸入完以上數(shù)據(jù)后,計(jì)算機(jī)自動讀取當(dāng)前平切圖上的全部地質(zhì)結(jié)構(gòu)面實(shí)體,根據(jù)坐標(biāo)位置、傾向、傾角、高差等,計(jì)算出新高程(230)平切圖的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),存入文件,文件名是“PQT”+高程值,例如切高程為230米的平切圖,文件名是PQT230。文件中包含若干地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),每一個(gè)結(jié)構(gòu)面的數(shù)據(jù)占三行,格式如下:
結(jié)構(gòu)面起點(diǎn)坐標(biāo)
結(jié)構(gòu)面終點(diǎn)坐標(biāo)
結(jié)構(gòu)面編號產(chǎn)狀等數(shù)據(jù)
坐標(biāo)是實(shí)際坐標(biāo),最后顯示“數(shù)據(jù)已存盤”和文件名。程序自動返回到提示用戶輸入“欲切平切圖高程:”,繼續(xù)切制其它任意高程的平切圖。
3.6讀取某一高程的數(shù)據(jù)繪制平切圖
在繪制平切圖之前,使用PLSR.EXE建立平切圖總體參數(shù)文件,請先調(diào)出包含有水工建筑物的底圖,進(jìn)入平面圖子系統(tǒng)。選擇“地質(zhì)結(jié)構(gòu)面”-“讀取某一高程的數(shù)據(jù)繪制平切圖”,可以繪制出平切圖,程序運(yùn)行后顯示的提示信息如下:
根據(jù)切制出的某一平切圖數(shù)據(jù)文件繪制結(jié)構(gòu)面
并出現(xiàn)提示用戶輸入地質(zhì)結(jié)構(gòu)面文件名的界面與圖4相同。
輸入正確的文件名后,計(jì)算機(jī)自動讀取數(shù)據(jù)文件,在圖面上繪制地質(zhì)結(jié)構(gòu)面,繪制出的高程為230米的平切面圖。
2我國鐵路工程地質(zhì)勘測的主要方法
2.1傳統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查測繪方法在鐵路進(jìn)行地質(zhì)綜合勘查時(shí),此傳統(tǒng)方法是最基本的勘探方法,其主導(dǎo)了各個(gè)勘探階段的地質(zhì)勘查工作,為勘探點(diǎn)的布置和各種不同技術(shù)方法的選擇提供了依據(jù)。傳統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查測繪方法貫穿了地質(zhì)勘測工作的全過程。
2.2遙感技術(shù)方法遙感技術(shù)在對我國鐵路工程進(jìn)行勘察時(shí),是利用遙感圖像判釋技術(shù),對鐵路工作的地質(zhì)進(jìn)行調(diào)繪。此方法是通過遙感圖像獲取信息迅速全面、視域?qū)掗煹奶攸c(diǎn),在宏觀上,對鐵路工程所處地的地質(zhì)情況進(jìn)行初步的查明,避免重大不良地質(zhì)對我國鐵路工程施工的影響。遙感技術(shù)改變了常規(guī)的調(diào)查方法,使其調(diào)查方法由點(diǎn)到線到面的模式變成了由面到線到點(diǎn)的模式,使用判釋成果來對地面調(diào)繪進(jìn)行指導(dǎo)。遙感技術(shù)的基本方法是指以遙感圖像的綜合對比分析和判釋方法,從宏觀上調(diào)查鐵路工程所處地的工程地質(zhì)、水溫地質(zhì)以及區(qū)域地質(zhì)等情況,為鐵路工程通過地的地質(zhì)條件評判提供依據(jù)。在一些特殊的地質(zhì)段以及資料缺乏的鐵路施工地區(qū),比如出現(xiàn)施工地區(qū)地形和地質(zhì)復(fù)雜、有越嶺隧道工程的鐵路項(xiàng)目等情況時(shí),其作用非常明顯。
2.3物探技術(shù)方法物探技術(shù)方法具有勘探深度相對隨意、方法多的特點(diǎn),在大面積勘測時(shí),使用點(diǎn)、線、面相結(jié)合甚至是三維勘探,是我國鐵路工程地質(zhì)勘查的重要手段。有效合理的應(yīng)用物探技術(shù),可以提升地質(zhì)勘查的宏觀控制水平,有效降低鉆孔布置的盲目性,提高其利用率。另外,物探技術(shù)可以勘測地層的磁化率、電阻率、彈性波速度、放射性、地溫等,為鐵路工程施工方案的設(shè)計(jì)提供多種參數(shù)。物探技術(shù)方法在使用時(shí)的原則是:1)物探是鉆探前的先行工作,通過利用其信息量大和測點(diǎn)密集的優(yōu)點(diǎn),可以使用剖面性、全面性或者是透濕性探測技術(shù),分析地下異常點(diǎn),依據(jù)物探的異常、物性分區(qū)分段及界面合理經(jīng)濟(jì)的布置來設(shè)置鉆孔點(diǎn)。2)使用此方法時(shí),應(yīng)注意將物探出的異常點(diǎn)與實(shí)測資料、地質(zhì)鉆孔資料和地質(zhì)調(diào)繪資料相結(jié)合進(jìn)行分析。依據(jù)物探方法取得勘查對象的物性參數(shù),提升物探技術(shù)的解釋精度。3)在遇到使用一種物探方法無法完全解決在勘探時(shí)遇到的問題時(shí),應(yīng)與其他物探方法相結(jié)合使用,進(jìn)行綜合性的地質(zhì)物探。并且應(yīng)考慮工程所處地的地形、地貌等干擾因素,進(jìn)行合理的組合應(yīng)用,確保地質(zhì)勘查準(zhǔn)確性。4)在選擇合理的綜合物探方法時(shí),不僅要考慮勘查的效果性,也要考察方法的經(jīng)濟(jì)性。
2.4鉆探技術(shù)方法鉆探技術(shù)為鐵路工程設(shè)計(jì)施工提供了科學(xué)的依據(jù)??煽辈楣こ趟幍氐幕A(chǔ)地質(zhì)條件,對所處地的水文地質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)并獲取土工試樣,且對其他勘探技術(shù)的推斷和解釋及地質(zhì)調(diào)繪進(jìn)行驗(yàn)證。在鐵路工程地質(zhì)進(jìn)行綜合勘探時(shí),應(yīng)注意其勘探原則。第一,關(guān)于重點(diǎn)工程較深程度的鉆孔,都應(yīng)該對其進(jìn)行相應(yīng)的孔內(nèi)測試或者物探測井。第二,在孔位進(jìn)行布置前,要求對地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)描繪和物探工作。
2.5土工試驗(yàn)方法土工試驗(yàn)方法指在地質(zhì)勘查時(shí),對所處地的地質(zhì)進(jìn)行野外采樣,在室內(nèi)對樣品進(jìn)行相應(yīng)的物理力學(xué)和化學(xué)等指標(biāo)的測試,獲得按工程設(shè)計(jì)與施工時(shí)需要的實(shí)驗(yàn)參數(shù)指標(biāo)。為鉆探、物探、原位測試進(jìn)行土名鑒別及獲取試驗(yàn)指標(biāo)提供依據(jù)。
2.6原位測試方法原位測試方法指對現(xiàn)場的地基土進(jìn)行多種參數(shù)的測定獲得施工需要的土樣指標(biāo),是鐵路工程地質(zhì)勘測中經(jīng)常使用的手段。其主要方法包括載荷試驗(yàn)、靜力觸探、十字板剪切試驗(yàn)以及預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)。
2.7綜合勘探技術(shù)方法綜合勘探技術(shù)方法指對鐵路工程的地質(zhì)實(shí)施勘探時(shí),在利用遙感技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)測繪的條件下,充分合理的與物探、原位測試方法、鉆探等各種勘探方法相結(jié)合來勘測地質(zhì)。各種方法通過取長補(bǔ)短來獲得多性狀的地質(zhì)信息,提高鐵路地質(zhì)勘探的效益和質(zhì)量。此方法尤其適合于大型的地質(zhì)復(fù)雜型工程以及前期鐵路選線的地質(zhì)勘查。
3幾種不同地質(zhì)條件下的地質(zhì)勘探方法
3.1關(guān)于巖漿巖及深變質(zhì)巖地區(qū)的地質(zhì)勘探方法1)在基巖覆蓋地區(qū)的勘探方法。在基巖覆蓋地區(qū)施行地質(zhì)勘探時(shí),探測較大范圍的覆蓋層厚度以及貫穿覆蓋層對地區(qū)地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘探,可以采取電剖面法和地震折射波法,這些方法精密度比較高而且效果比較好。另外,也可以采用電測探法,此方法在探測覆蓋層與風(fēng)化層厚度上的效果相對較好。若在探測時(shí)覆蓋層下面出現(xiàn)明顯的磁性差異情況時(shí),應(yīng)利用磁法對其進(jìn)行勘探,確定隱伏的斷層位置和基巖的巖性。2)在小于500m埋深的基巖地區(qū)勘探方法。對此地質(zhì)進(jìn)行勘探時(shí),因不明顯的地層對比標(biāo)志,所以使用地質(zhì)調(diào)繪方法難度系數(shù)較大,應(yīng)使用綜合物探方法。其中物探方法的選擇應(yīng)根據(jù)地質(zhì)問題和條件來確定,在實(shí)施中,可采用彈性波速度法等方法來實(shí)施勘探。3)在偏大埋深(200m~2000m)基巖覆蓋或者地區(qū)的勘探方法。在對較大深埋基巖覆蓋或者地區(qū)采用電法和地震勘探效果不佳時(shí),可以使用大地可控源音頻大地電磁法和高頻大地電磁法對此地區(qū)進(jìn)行勘探。
3.2沉積巖及淺變質(zhì)巖地區(qū)的地質(zhì)勘探方法1)在平緩褶曲結(jié)構(gòu)區(qū)的勘探方法。在此地質(zhì)中,其地質(zhì)構(gòu)造多是以交互的砂頁巖地層、含煤地層、軟硬相間地層以及石膏等級軟地層等一些地層組成的。在平緩產(chǎn)狀的巖層呈現(xiàn)格曲或者單斜狀態(tài)時(shí),應(yīng)該使用電測探技術(shù)方法和地震反射波技術(shù)方法來獲取三維或者二維地層發(fā)射圖,并與控制性鉆孔相互配合,對此地區(qū)地質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的勘探。2)在單斜巖層結(jié)構(gòu)區(qū)勘探方法。在進(jìn)行該地區(qū)的地質(zhì)勘探時(shí),如果調(diào)查測繪方法獲得的資料可以通過地表各層巖性推判地下設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí),此時(shí)應(yīng)采取地震折射波技術(shù)方法勘探淺部完整基巖的界面速度。依據(jù)地質(zhì)調(diào)繪和航片判釋方法獲取巖層的產(chǎn)狀,從而通過地層波速推測設(shè)計(jì)標(biāo)高,且在鉆孔時(shí)使用聲波測試對此地區(qū)的各地層巖性進(jìn)行勘察,并比較鉆孔和地表兩種方法的縱波速度。如果基巖地區(qū)被土層大面積覆蓋,此時(shí)除覆蓋地段以外的地區(qū),可以使用衛(wèi)片判釋和航判釋方法,在覆蓋地區(qū)運(yùn)用綜合物探技術(shù)和地質(zhì)調(diào)繪相配合方法,為鉆探布孔做指導(dǎo)。3)在強(qiáng)磁性地層區(qū)的勘探方法。在覆蓋層厚的地區(qū),因覆蓋層下基巖有不一樣的巖層,因此會出現(xiàn)磁性差異現(xiàn)象??刹捎么欧碧郊夹g(shù)對隱伏的斷層的位置及基巖的巖性進(jìn)行勘探,并和電法及彈性波探測法相結(jié)合對該區(qū)地質(zhì)進(jìn)行勘察。
3.3在松散沉積層地區(qū)的勘探方法1)地質(zhì)為細(xì)顆粒土?xí)r。在此地質(zhì)上,應(yīng)該在地質(zhì)調(diào)繪的前提下,應(yīng)用靜力觸探技術(shù)或者動力觸探技術(shù)與鉆探方法、物探方法及土工試驗(yàn)方法相配合,依據(jù)不同鐵路工程類型和勘探階段的要求,選擇適合的勘探方法。2)在土石界面層時(shí)。在地表是第四系松散地層覆蓋且下伏基巖時(shí),一般在地質(zhì)調(diào)繪的前提下,運(yùn)用綜合物探方法與動探、靜探鉆探技術(shù)相結(jié)合的模式,依據(jù)彈性波速度和電性的差異性,顯示電剖面法、電測探法和地質(zhì)折射波法的作用,對此地質(zhì)進(jìn)行勘探。
關(guān)鍵詞:地下工程;工程地質(zhì)問題;預(yù)防
城市地下工程具有現(xiàn)場環(huán)境條件復(fù)雜、施工難度大、技術(shù)要求高、工期長、對環(huán)境影響控制要求高等特點(diǎn),是一項(xiàng)相當(dāng)復(fù)雜的高風(fēng)險(xiǎn)性系統(tǒng)工程。但是,地下工程建設(shè)一般都在市區(qū)內(nèi),在其施工過程中常常會引起周圍地層的位移、變形、沉降與塌陷等環(huán)境地質(zhì)效應(yīng),對周圍地面建筑物及基礎(chǔ)、地下早期人防和其他構(gòu)筑物、公共地下管線和各種地下設(shè)施以及城市道路的路基、路面等都可能構(gòu)成不同程度的危害,已經(jīng)出現(xiàn)并且孕育諸多工程地質(zhì)問題。
1地下工程開挖引起的工程地質(zhì)問題
1.1地面沉降
1.1.1地層初始應(yīng)力狀態(tài)的改變引起的地表沉降:地下工程開挖是在存在初始應(yīng)力場的地層中進(jìn)行的,開挖引起地層初始應(yīng)力狀態(tài)的改變,即二次應(yīng)力場,它是由地層初始應(yīng)力場與開挖引起的附加應(yīng)力場的疊加應(yīng)力場,對應(yīng)二次應(yīng)力場開挖的位移場僅是由開挖引起的附加應(yīng)力場。地表沉降的主要機(jī)理是由開挖面的應(yīng)力釋放,附加應(yīng)力等引起地層的彈塑性變形。引起初始地應(yīng)力狀態(tài)改變的主要原因有:
(1)地下工程開挖引起的附加應(yīng)力;
(2)地下工程施工對地層的擾動和地層損;
(3)地下水滲流引起的地下水位的變化。
1.1.2土體的固結(jié)沉降:地下工程施工引起的地表沉降與時(shí)間有關(guān)。土體內(nèi)部含水滲出,體積逐漸減少,這一現(xiàn)象成為土的“固結(jié)”。隨著土體的固結(jié),土體的壓縮變形和強(qiáng)度逐漸增長。因此,土的固結(jié)所產(chǎn)生的沉降是城市地下工程施工中最值得注意的問題之一。根據(jù)地下工程施工的特點(diǎn)總結(jié)固結(jié)沉降的主要原因有:
(1)地下水位下降引起的固結(jié)沉降;
(2)土體空隙水壓力變化,引起土體的固結(jié)沉降;
(3)土體擾動后,重新固結(jié)后產(chǎn)生沉降;
(4)土體的次固結(jié)和流變。
1.2洞室圍巖失穩(wěn)
地下開挖后,洞壁圍巖由于失去了原有的巖體的支持而向洞內(nèi)產(chǎn)生松脹變形,如果變形超過了圍巖所能承受的能力,圍巖就會被破壞。圍巖的變形破壞程度常取決于圍巖的應(yīng)力狀態(tài)、巖體結(jié)構(gòu)和洞室的斷面形狀等。洞室開挖使地下原來的應(yīng)力狀態(tài)被破壞,圍巖應(yīng)力重分布,產(chǎn)生變形位移。
均質(zhì)巖土體中應(yīng)力未達(dá)到或未超過其強(qiáng)度以前,在開挖過程中的變形,以彈性變形為主,變形速度快,變量小,瞬時(shí)完成,一般不易察覺;當(dāng)應(yīng)力達(dá)到或超過巖土體強(qiáng)度時(shí),塑性變形十分明顯,發(fā)生壓碎、拉裂或剪破。當(dāng)巖體強(qiáng)度主要由結(jié)構(gòu)面控制時(shí),與上述情況基本一樣,但當(dāng)結(jié)構(gòu)面組合構(gòu)成圍巖不穩(wěn)定條件時(shí),巖體除了彈性變形外,塑性變形也比較明顯,它表現(xiàn)為圍巖分離體(巖塊)的相互錯(cuò)動,圍巖松動時(shí)圍巖穩(wěn)定性降低,為進(jìn)一步松動創(chuàng)造了條件。
1.3斜坡破壞
斜坡破壞主要發(fā)生在山區(qū)城市,除直接經(jīng)濟(jì)損失外,還可能造成人員傷亡,其原因主要是:由于自然地質(zhì)作用和工程地質(zhì)作用引發(fā)的,而工程地質(zhì)作用造成的斜坡破壞較自然地質(zhì)作用頻率大。當(dāng)然決非任何斜坡破壞都能稱為地質(zhì)災(zāi)害,但斜坡破壞確屬重大的地質(zhì)災(zāi)害類型之一。
斜坡破壞主要形式為滑坡,其影響因素主要有巖性、構(gòu)造、地形、地震、降雨及人類活動等。其中,許多山體滑坡現(xiàn)象是由地下工程活動引發(fā)的,即主要是由于地下工程的開挖或采掘影響到了上部的山體,使巖體開裂,地面傾斜,并在一定條件的配合下,導(dǎo)致山體失穩(wěn)形成滑坡。在隧道建設(shè)中,滑坡現(xiàn)象主要發(fā)生在淺埋、偏壓及進(jìn)出口等地段,其危害常常比較嚴(yán)重。為評價(jià)斜坡巖土的穩(wěn)定性,預(yù)防斜坡破壞導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害,認(rèn)識引起斜坡破壞的內(nèi)在原因與外部條件,掌握其運(yùn)動發(fā)展規(guī)律顯得非常重要,尤其是當(dāng)前在城市這個(gè)人類經(jīng)濟(jì)活動的密集區(qū),斜坡破壞造成的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡都是巨大的,都是由于工程活動不合理造成的。
1.4地下水污染
在城市環(huán)境地質(zhì)中地下水的不良作用主要表現(xiàn)為地下水的侵蝕。地下水的不良作用和地下水污染主要由人為引起。隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,人類活動加劇,對地下水的污染越來越嚴(yán)重,主要表現(xiàn)為:多數(shù)城市垃圾隨意堆放;工業(yè)廢水和廢液不經(jīng)處理或初步處理后任意排放。首先污染地表水,經(jīng)地表水補(bǔ)給地下水或滲入地下水,再污染地下水,使地下水具有侵蝕性,對城市的建筑物基礎(chǔ)及地下工程不斷侵蝕破壞。
2防治措施
2.1開展詳盡的工程地質(zhì)勘察
工程地質(zhì)勘察資料是地下工程施工的重要依據(jù),通過詳細(xì)的工程地質(zhì)勘察,為設(shè)計(jì)施工提供需要的參數(shù)和指標(biāo),確定合理的開挖方案、開挖步驟,如果地下工程建設(shè)所涉及勘察資料不詳細(xì)、不準(zhǔn)確,勢必給支護(hù)工程帶來事故隱患。
2.2做好開挖方案的優(yōu)化選擇
地下工程的開挖方法很多,以基坑工程為例,有分層全開挖、中心島式開挖等等。開挖順序不同,引起的位移不同,中心島法的開挖順序就比從一個(gè)方向按順序向另一個(gè)方向的開挖方法,對基底隆起和樁后地面沉降有一定程度地減少。因此,基坑開挖時(shí)應(yīng)做好開挖方案的優(yōu)化選擇。
2.3實(shí)行科學(xué)的降水設(shè)計(jì)
水是影響基坑工程穩(wěn)定的重要因素之一,從實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料來看,約有70%的基坑事故與地下水有關(guān),因此,地下工程建設(shè)中應(yīng)特別注意地下水的影響。地下工程建設(shè)絕大多數(shù)都需要進(jìn)行人工降低地下水。要降低地下水位,就要合理地選擇降水方法,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行人工降水的方案設(shè)計(jì),以及進(jìn)行降水方案的水位預(yù)測,通過預(yù)測進(jìn)行降水方案的優(yōu)化,從而達(dá)到最佳的降水方案。
2.4做好現(xiàn)場監(jiān)測,開展信息化施工技術(shù)
地下工程是土體與圍護(hù)結(jié)構(gòu)體相互共同作用的一個(gè)動態(tài)變化的復(fù)雜系統(tǒng),僅依靠理論分析和經(jīng)驗(yàn)估計(jì)是難以把握在復(fù)雜的開挖和降雨等條件下支護(hù)結(jié)構(gòu)與土體的變形破壞,也難以完成可靠而經(jīng)濟(jì)的開挖設(shè)計(jì)。通過施工時(shí)對整個(gè)工程進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)測,可以了解變化的態(tài)勢,利用監(jiān)測信息的反饋分析,就能較好地預(yù)測系統(tǒng)的變化趨勢。當(dāng)出現(xiàn)險(xiǎn)情預(yù)兆時(shí),可做出預(yù)警,及時(shí)采取措施,保證施工和環(huán)境的安全;當(dāng)安全儲備過大時(shí),可及時(shí)修改設(shè)計(jì),削減圍護(hù)措施。
2.5積極采用新技術(shù)、新方法
2地質(zhì)災(zāi)害治理工程施工圖審點(diǎn)
地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)文件及圖紙審查工作首先以貫徹初步設(shè)計(jì)的理念為基礎(chǔ),以現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、法律法規(guī)為依據(jù),以避讓方式優(yōu)先進(jìn)行管道優(yōu)化,以管道與地質(zhì)災(zāi)害體的空間關(guān)系為根基,對施工圖階段的設(shè)計(jì)文件和圖紙進(jìn)行全面審查。各類地質(zhì)災(zāi)害設(shè)計(jì)的審點(diǎn)不同?;轮卫砉こ痰膶忺c(diǎn):①滑坡范圍、規(guī)模是否己查清,滑動面(帶)判別是否合理,力學(xué)參數(shù)取值是否準(zhǔn)確;②影響滑坡穩(wěn)定的主要因素是否清楚;③滑坡的力學(xué)類型及地質(zhì)模型、宏觀穩(wěn)定性評價(jià)是否正確,穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算和剩余下滑力(推力)計(jì)算是否正確;④管道線路是否有優(yōu)化和避讓空間;⑤選擇的支擋方式是否合理,支擋位置是否可行;⑥支擋參數(shù)的取值是否合理,設(shè)計(jì)選擇工況是否合理,設(shè)計(jì)計(jì)算方法是否正確,計(jì)算結(jié)果是否準(zhǔn)確;⑦支擋工程量是否恰當(dāng),支擋工程與管道施工的先后順序及結(jié)合方法是否合理。崩塌治理工程的審點(diǎn):①危巖、危石分布范圍;②崩塌落石范圍,危險(xiǎn)區(qū)域是否己查清;③危巖(危石)崩落路徑分析是否合理,落石滾落速度計(jì)算及沖擊破壞的沖擊力計(jì)算方法是否合理、計(jì)算結(jié)果是否正確;④攔擋防護(hù)方案是否可行,攔擋設(shè)置工程位置是否有效,工程量是否合理恰當(dāng);⑤攔擋工程是否與自然地形有效結(jié)合,是否與管道施工、管道運(yùn)營有效結(jié)合;⑥崩塌堆積體會否產(chǎn)生滑動及其對管道的危害。泥石流治理工程的審點(diǎn):①泥石流的形成區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)是否已經(jīng)查清;②管道經(jīng)過斷面的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和巖土特征;③泥石流的流速、沖刷深度,尤其是管道通過處的泥石流沖刷深度和建議管道埋深;④對管道形成破壞力的各種因素分析是否透徹,防護(hù)措施是否得當(dāng);⑤泥石流溝與大溝的關(guān)系,尤其是泥石流堆積擠占大溝時(shí)使得大溝變窄,大溝流速加大,沖刷深度加大,沖切側(cè)蝕能力增強(qiáng),該情況下管道防護(hù)設(shè)計(jì)是否加強(qiáng)。巖溶治理工程的審點(diǎn):①巖溶延伸方向、規(guī)模大小是否已查清,巖溶與管道的空間關(guān)系等;②溶洞壁、洞頂巖性及其完整程度,溶洞的穩(wěn)定性評價(jià)是否正確;③治理設(shè)計(jì)方案是否合理可行,以及治理后對周圍環(huán)境的影響;④設(shè)計(jì)計(jì)算是否正確,治理工程量是否合理。
2地下水問題對巖土工程的危害性分析
(1)地下水動壓力作用對巖土工程的危害性分析。地下水在自然狀態(tài)下的動水壓力作用非常小,并不會對巖土工程造成危害。但是,由于人為工程活動的影響,打破了地下水天然動力的平衡狀態(tài),當(dāng)?shù)叵滤谝苿拥倪^程中,地下水動水壓力作用明顯增大,在動水壓力作用下會給巖土工程造成一定的危害,例如基坑突涌、管涌、流砂等問題,應(yīng)該采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理,以此防止地下水動壓力作用對巖土工程造成的危害;(2)地下水位升降變化對巖土工程的危害性分析。地下水位可能由于人為因素或者天然因素發(fā)生變化,但是不論是什么原因,都會導(dǎo)致地下水位發(fā)生一定的變化,這樣會給巖土工程造成一定的危害,地下水位升降對巖土工程造成的危害主要包括以下三個(gè)方面:(3)地下水位頻繁升降對巖土工程的危害性分析。地下水的頻繁升降,會導(dǎo)致膨脹性巖土出現(xiàn)不均勻的變形,并且隨著地下水升降頻率的增加,不僅僅會導(dǎo)致巖土的膨脹收縮幅度不斷的增大,還會導(dǎo)致巖土的膨脹收縮變形更加頻繁,進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)生地裂,給巖土工程的安全和使用造成嚴(yán)重的危害。地下水升降變動帶中由于地下水的積極交替,會導(dǎo)致土層當(dāng)中的膠結(jié)物流失,當(dāng)土層失去過多的膠結(jié)物,將會導(dǎo)致土層出現(xiàn)土質(zhì)變疏松、承載力降低、壓縮模量降低、含水量空隙比變大等,給巖土工程的基礎(chǔ)施工造成很大的影響;(4)地下水位降低對巖土工程的危害性分析。地下水位下降通常是人為因素造成的,例如在修建水庫截奪下游地下水的補(bǔ)給、采礦活動中的礦床疏干、集中抽取大量地下水等。當(dāng)?shù)叵滤幌陆党潭冗^大時(shí),將會導(dǎo)致出現(xiàn)地面塌陷、地面沉降、地裂等地質(zhì)災(zāi)害,并且還會導(dǎo)致出現(xiàn)水質(zhì)惡化、地下水源枯竭等問題,這對巖土工程的安全性和穩(wěn)定性,以及人類的居住環(huán)境等都造成很大的危害;(5)地下水位升高對巖土工程的危害性分析。地下水位上升的原因非常多,例如人為因素如施工、灌溉等,水文氣象因素如氣溫、降水量等,其主要原因是受到地質(zhì)因素的影響,例如總體巖性產(chǎn)狀、含水層結(jié)構(gòu)等。地下水位上升對巖土工程造成的危害主要包括以下幾個(gè)方面:其一,地下洞室被地下水淹沒,導(dǎo)致巖土工程基礎(chǔ)上浮,影響巖土工程建筑的穩(wěn)定性;其二,導(dǎo)致粉土以及粉細(xì)砂出現(xiàn)液化,引起管涌、流砂等問題;其三,地下水位上升會破壞一些特殊巖土體的結(jié)構(gòu),導(dǎo)致巖土體的強(qiáng)度降低,影響巖土工程的質(zhì)量;其四,導(dǎo)致河岸、斜坡等巖土體巖發(fā)生崩塌、滑移等問題,嚴(yán)重的危害巖土工程的安全;其五,土壤發(fā)生鹽漬化、沼澤化,地下水對巖土工程的腐蝕性增強(qiáng)。
隧道地震超前預(yù)報(bào)測量系統(tǒng)簡稱TSP(TunnelSeismicPredic-tion),是我國20世紀(jì)90年代從瑞士安伯格(AMBERG)測量技術(shù)公司引進(jìn)的一套先進(jìn)的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)探測系統(tǒng),也是我國目前應(yīng)用較為廣泛的一種。TSP和其他的反射地震波方法一樣,采用了回聲測量原理:地震波在指定的震源點(diǎn)(通常在隧道的左邊墻或右邊墻,大約24個(gè)炮點(diǎn)布成一條直線)用小量炸藥激發(fā)產(chǎn)生,產(chǎn)生的地震波在巖石中以面波的形式向前傳播,當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅綆r石物性界面(即波阻抗界面,例如斷層,巖石破碎帶,巖性突變等)時(shí),一部分地震信號返回來,一部分地震信號透射進(jìn)入前方介質(zhì),反射的地震信號被兩個(gè)三維高靈敏度的地震檢波器(一般左邊墻和右邊墻各一個(gè))接收。通過對接收信號的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)特征進(jìn)行分析,便可推斷空洞斷層,巖石破碎等不良地質(zhì)體的位置、規(guī)模、產(chǎn)狀及巖石力學(xué)參數(shù)。
1.2紅外探水超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法
對地球表層巖體的溫度起到主導(dǎo)作用的是地球地?zé)釄?。在一定深度范圍?nèi),深度方向每增加1km,地?zé)釄龅臏囟葎t相應(yīng)的增加30℃,而與其垂直的水平方向,地?zé)釄龅臏囟茸兓瘏s非常小,由此得出結(jié)論,在一定深度下,開挖隧道的巖體,可將其看做位于一恒定溫度場中,為一常溫場,溫度的變化幾乎為零。所以,當(dāng)預(yù)計(jì)即將開挖的掌子面后方存在含有水的巖層,如溶洞、裂隙水等,且該含水巖層與開挖巖體存在一定的溫度差時(shí),巖體中會產(chǎn)生相應(yīng)的熱傳導(dǎo)和對流作用,那么溫度場即不再為恒溫場,故而會產(chǎn)生一定的溫度異常場,由于這種異常的存在,故掌子面上會存在著溫度的差異,所以利用紅外輻射測溫法測定這種溫度變化差異,就可預(yù)報(bào)掌子面前方的含水層情況。這種方法就是紅外探水超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法。
1.3其他幾種超前預(yù)報(bào)方法
超前預(yù)報(bào)法除了上述介紹的幾種之外,還包括HSP水平聲波刨面法、聲波CT技術(shù)等幾種方法,相對而言,這幾種方法運(yùn)用較少。以下簡要的介紹這幾種方法的原理:
1)HSP水平聲波剖面超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法。由于波的傳播過程遵循惠更斯—菲涅爾原理和費(fèi)馬原理,故該方法的原理是建立在彈性波理論的基礎(chǔ)之上。HSP水平聲波剖面超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法有其局限性,探測時(shí)的前提條件是巖溶洞穴及充填物與周邊地質(zhì)體間存在較明顯的聲學(xué)特性差異。預(yù)報(bào)時(shí),在隧道的施工掌子面或邊墻處發(fā)射低頻聲波信號,同時(shí),在隧道內(nèi)其他地點(diǎn)接收反射波的信號,通過對探測到的反射波信號進(jìn)行時(shí)域、頻域等方法的分析,就可以了解掌子面前方巖體的變化情況。
2)聲波CT超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法。聲波CT超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法的基本原理與醫(yī)學(xué)CT技術(shù)原理相同,在做預(yù)報(bào)時(shí)也有相應(yīng)的物理前提,即物性差異不同的介質(zhì),在其內(nèi)部聲波的傳播速度也不同,通過這種預(yù)報(bào)方法,在密集對穿的測試方式下,可以通過聲波在不同介質(zhì)中傳播速度的不同來計(jì)算模擬出物體內(nèi)部不同物性的具體性質(zhì),再通過現(xiàn)場收集到的地質(zhì)資料的分析,從而達(dá)到對預(yù)報(bào)的掌子面前方的巖體內(nèi)部的地質(zhì)體進(jìn)行三維圖像的直觀展示。
2常用隧道探測方法的特點(diǎn)
2.1TSP超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)法的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):
1)該方法適用的范圍比較廣,適用于各類地質(zhì)情況;
2)對掌子面前方的距離預(yù)報(bào)較長,能預(yù)報(bào)掌子面前方達(dá)500m深度;
3)不影響隧道施工,只是在接收信號時(shí)短暫停止施工即可;4)用時(shí)短,每次的探測時(shí)間約為45min;
5)投入費(fèi)用較少,單位長度隧道的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)費(fèi)用非常低;
6)成果報(bào)告快,僅需要一天時(shí)間即可完成成果報(bào)告。缺點(diǎn):
1)存在部分因斷層、大型節(jié)理帶與掌子面角度為鈍角時(shí),活隧道因開挖空腔擋住地震震源產(chǎn)生的地震波,使其無法穿透,不能經(jīng)過反射鏡面反射,使得待接收裝置無法接收,而導(dǎo)致局部斷層等不被識別。
2)TSP的成果質(zhì)量受到現(xiàn)場起爆點(diǎn)、接收點(diǎn)鉆孔的位置、長度以及角度等的影響非常嚴(yán)重。
3)因?yàn)樗褂玫脑O(shè)備均為進(jìn)口設(shè)備,所以成本較高,在普通隧道施工中應(yīng)用較少。
2.2紅外探水超前地質(zhì)預(yù)報(bào)法的特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):預(yù)測速度快,占用施工時(shí)間較少;數(shù)據(jù)分析快,預(yù)測工作結(jié)束時(shí),就可以得到初步結(jié)論。缺點(diǎn):僅僅可以預(yù)測出含水巖體的大致方位,不能給出含水巖體的具置及所含水量及水壓等詳細(xì)數(shù)據(jù)。