22.23-ch8工程建设中的主要工程地质问题.ppt
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第8章工程建设中的主要工程地质问题,工民建工程地质问题道路、桥梁、隧道工程地质问题港口与水利工程的工程地质问题,1、工民建的主要工程地质问题区域稳定性问题基础埋深和结构类型问题地基稳定性问题地基的施工条件问题边坡稳定性问题地下水的侵蚀性问题,基础埋深和结构类型问题影响基础埋深的因素:
工程因素:
建筑物的用途、结构类型、荷载大小和性质、相邻建筑物的基础埋深。
地基土的工程性质:
岩性、地层结构、地下水位。
地基土冻胀和融陷的影响。
施工条件:
施工技术和设备。
工业及民用建筑工程地质,直接支承建(构)筑物重量的那部分地层或岩(土)体称为地基,建(构)筑物在地下直接与地基相接触的部分称为基础。
基础的作用在于把建(构)筑物的重量传布到地基中去,凡是基础直接砌置在未经加固的天然地层上时,这种地基称为天然地基。
若天然地基承载力很弱,须要进行人工加固的地基称为人工地基。
按基础的埋置深度,可将基础分为浅基础(埋深5m)深基础(埋深5m)当上部结构荷载很大,而适合作为持力层的土层又埋藏较深时,经常用桩基来代替深基础。
桩基是由许多根桩组成,桩打入土中后,在桩顶部砌筑承台,然后再在承台上接筑上部结构。
理想的持力层:
岩性均一,结构致密,强度高,层厚大而分布均匀,含水量不大,处在硬塑至可塑的稠度状态,变形量小等非新近沉积的土层。
尽可能将基础砌置于潜水位以上。
对埋藏有承压含水层的地基,应控制埋深。
在季节冻土区,基础埋深冻结深度。
地基稳定性问题地基强度地基变形,地基的强度以地基承载力表示。
影响因素有两方面:
地基性质,基础特点。
确定方法:
理论计算、原位测试、规范表格。
一级建筑物用原位测试结合理论计算。
二级建筑物用理论计算结合原位测试。
三级建筑物用规范查表或根据邻近建筑物经验确定。
2、地基的变形地基变形特征量:
沉降量沉降差倾斜局部倾斜均应规范容许变形值.,对于大型重要的建筑物,必须同时进行地基强度和变形验算。
基础的施工条件问题,基坑开挖和支护方式降排水方式影响基础施工条件的主要因素:
地基土性质地下水类型和埋深建筑周边荷载,地下水的侵蚀性问题,当地下水中某些化学成份(如HCO31、SO42、Cl1、侵蚀性CO2等)含量过高时,会对混凝土具有分解性侵蚀性、结晶性侵蚀性和复合性侵蚀性。
3、工民建工程地质勘察要点,了解整个建筑区域内的总体稳定性:
初步查清几个可能作为建筑场地的工程地质条件,以便选址。
查明建筑区域内的地层分布和岩土的物理力学性质:
对地基土体进行室内试验以及一定数量的现场原位测试;确定合理的地基承载力,并对地基的均匀性和稳定性作出评价,为工程设计和施工提供所需的计算指标及资料。
查明地下水的埋藏、补给和排泄条件、水位变化幅度与规律及化学成分,测定并评价地基土体的渗透性:
对基坑工程,当存在高承压水层时,应评价基坑底隆起以及发生涌水的影响,为基坑支护和工程降水提出可靠建议。
在斜坡地区应评价边坡的稳定性。
一、道路工程地质特点道路是线型工程,线路往往要穿越地形、地质条件复杂的不同地区或构造单元,如道路沿线往往会遇到山高谷深,地质复杂、不良地质现象发育或道路需要穿越大的溶洞和暗河等问题。
因此,工程地质论证或工程地质条件分析在公路建设中非常重要。
路线的选择,要根据工程地质条件及施工条件等综合考虑,其中工程地质条件是决定性因素。
2、道路与桥梁、隧道工程地质问题,路基边坡稳定性路基基底稳定性道路冻害建筑材料,二、道路工程的主要工程地质问题,1、路基边坡稳定性,路基边坡包括:
天然边坡半挖半填路基边坡路堑边坡,破坏形式:
滑坡崩塌错落,当剪应力岩土体强度时,发生失稳.,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,如果应力发生变化就会导致边坡变形失稳。
一般情况下,影响边坡稳定的主要因素有岩层产状、岩石性质、岩体结构、水的作用、地形地貌及人为因素等。
1)岩层产状。
当岩层倾角较大时,在背斜山的两坡,单斜山、单斜谷的顺坡开挖路基时,都存在发生顺层崩塌、滑坡等潜在地质灾害的危险,不宜选线修路。
2)岩石性质和岩体结构。
由坚硬致密的岩石构成的边坡稳定性较好,由泥岩、页岩和风化强烈、裂隙发育、破碎硬岩构成的边坡稳定性较差。
层理层面、软弱夹层、不整合面、片理面、裂隙面、断层面、断层破碎带等岩体结构面都会影响边坡的稳定。
岩层产状对公路选线的影响,岩层产状对公路选线的影响,土质边坡稳定性取决于亲水性粘土矿物含量.影响因素:
土层结构和成因类型水文地质条件自然条件施工方法,岩质边坡稳定性取决于岩体中结构面.须同时具备临空面、滑动面和切割面。
影响因素:
岩石性质地质构造岩体结构类型水文地质条件施工条件,2、路基基底稳定性,破坏形式:
整体滑移挤出变形路堤塌陷,影响因素:
基底土的力学性质基底面的倾斜程度软弱结构面水文地质条件,处理措施:
放缓边坡,设反压护道采用换填、预压等地基处理方法,如果路基基底下分布有软弱的泥质夹层且岩层倾向与坡向一致时,若在其下方开挖取土或在上方填土加重都会引起路堤整体滑移;当高填路堤通过河漫滩或阶地时,若基底下分布有饱水厚层淤泥,在高填路堤的压力下,往往会使基底产生挤出变形;由于基底下岩溶洞穴的塌陷也会引起路堤严重变形。
路基基底若为软土、湿陷性黄土、冻土、膨胀土、岩溶空洞和采空区等,常使路基出现沉陷变形和不均匀膨胀变形。
3、道路冻害,破坏形式:
路面冻胀路基翻浆,影响因素:
气温路基土的性质水文地质条件地形特征和植被情况,防治措施:
铺设毛细割断层;换土;设排水沟;提高路基标高;修筑隔热层.,4、建筑材料,路基工程需要的天然建筑材料种类多,数量大,而且要求各种材料产地沿线两侧零散分布。
建筑材料直接影响工程的设计方案和布局以及质量和造价.,三、道路工程地质勘察的工作内容:
路线工程地质勘察不良地段工程地质勘察路基路面工程地质勘察桥渡工程地质勘察隧道工程地质勘察筑路材料勘察,桥梁是公路工程建筑的重要组成部分。
路线跨越河流、沟谷或道路,需要架设桥梁,桥梁也是路线通过地质灾害频繁发生地区的主要工程。
桥梁工程中的主要工程地质问题包括两方面:
1)桥墩台地基稳定性问题;2)桥墩台冲刷问题。
桥梁工程地质问题,1)桥墩台地基稳定性。
主要取决于墩台地基中岩土体承载力的大小,它对选择桥梁的基础和确定桥梁的结构形式起决定作用。
当桥梁为静定结构时,由于各孔是独立的且相互之间没有联系,对工程地质的适应范围较广。
但超静定结构的桥梁,对各桥墩台之间的不均匀沉降特别敏感,故在取用其地基容许承载力时应予慎重考虑。
桥墩台地基稳定性与冲刷问题分析,2)桥墩台的冲刷问题。
桥墩和桥台的修建,使原来的河槽过水断面面积减小,从而局部增大了河水流速并改变了流态,会对桥基产生强烈冲刷,有时可把河床中的松散沉积物局部或全部冲走,使桥墩台基础直接受到流水冲刷,威胁桥墩台的安全。
因此,桥墩台基础的埋深,除决定于持力层部位的条件外,还应满足下列四点要求:
桥位应尽可能选在河道顺直、水流集中、河床稳定的地段,以确保桥梁在使用期间不因河流改道而失去作用或受到河流的强烈冲刷而破坏。
桥位要避开顺河向及平行桥梁轴线方向上的大的断层破碎带和活动断裂带。
桥位要选在岸坡稳定、基底岩石坚硬完整、无严重地质灾害的地段。
在有冲刷作用处,基础应埋置在墩台附近最大冲刷线以下。
隧道是道路工程中与地质条件关系最密切的工程建筑物。
隧道的优点是线路短、裁弯取直、减少开挖和填方工程量、抗震性高等。
隧道位于地下,四周被各种围岩包围,处于各种不同的地质构造部位,可能遇到各种地质问题。
主要包括围岩稳定性、地下水、地温和有害气体几个方面。
在进行道路规划设计时,隧道位置的确定是先决问题之一。
隧道位置的选择,除取决于工程目的要求外,还需考虑地形、岩性、地质构造、地下水等地质条件。
隧道工程地质条件分析,1)地形条件。
隧道进、出口地段最好是基岩出露比较完整或坡积层较薄,地形边坡应下陡上缓,洞口岩层最好倾向山里,在地形陡的高边坡开挖洞口时,应不削坡或少削坡即进洞,以保证边坡的稳定性。
洞口要避开滑坡、崩塌、冲沟、泥石流等地质灾害易发地段,还要避开山麓残积、坡积、洪积物等第四纪松散沉积物。
隧道进出、口不宜选在排水困难的低洼处,也不应选在傍河山嘴及谷口等易受流水冲刷的地段。
2)岩性条件。
均质厚层坚硬完整的硬质岩(岩石饱和抗压强度Rg30MPa),围岩的稳定性较好,能适应各种断面形状的地下洞室;而软质岩(Rg30MPa)围岩不稳定。
洞室位置应尽量选在坚硬完整的岩浆岩、厚层坚硬的沉积层及变质岩中,而应避开软弱岩石(如凝灰岩、粘土岩、页岩、胶结不好的砂砾岩、千枚岩及某些片岩等)和软、硬互层或含软弱夹层的岩体。
3)地质构造条件。
地质构造是控制岩体完整性、稳定性的重要因素,裂隙和断层亦是地下水渗透的直接通道,隧道选址时应尽量避开地质构造复杂的地区。
岩层产状对隧道选址的影响。
当隧道轴线与岩层走向平行时,在水平或近水平的岩层中修建隧道,地质条件较好,但应将隧道位置选在厚层状均质岩层中。
在倾斜岩层中修建隧道,一般是不利的,因为开挖隧道切断倾斜岩层后,容易造成隧道两侧边墙所受的侧压力不一致,导致局部变形;在直立或近直立岩层中修建隧道,也是不利的,特别是将隧道位置选在其厚度与隧道跨度相等或小于隧道跨度的直立软弱岩层中时,更是十分不利的;一定不能把隧道位置选在软硬岩层的分界线上,因为隧道顶部的地层岩性不同,容易产生不均匀变形,或在地下水作用下向下滑动,破坏隧道。
岩层产状对隧道选址的影响,褶皱对隧道选址的影响。
横穿向斜和背斜修建隧道时,隧道轴线上承受着不同的压力,在向斜的轴部由于存在较强的挤压力,岩层受挤压破碎呈下坠态势,开挖隧道时容易坍落,而且向斜轴部的裂隙中存在承压地下水,开挖时有涌水的威胁;在背斜轴部由于岩层上拱,能很好地将上覆岩层的荷重传递到附近两侧岩体中去,而使背斜轴部拱曲最大部位的压力变小,开挖隧道时岩块坍落以及涌水的可能性较小。
平行褶皱轴线方向修建隧道,地质条件都不理想。
首先,在背斜轴部选址,虽然岩层上拱使顶部压力有所减弱,但背斜轴部的岩层处于张力作用下,遭受过强烈的破坏,不宜沿背斜轴线长距离开挖、修建隧道;其次,沿向斜轴线开挖、修建隧道,对工程的稳定性极为不利;第三,若必须在褶曲岩层地段平行轴线方向修建隧道,可以将隧道轴线选在背斜或向斜的两翼,条件相对好些。
向斜与背斜下坠力的差别,地质构造对隧道选址的影响,断裂对隧道选址的影响。
断层、断裂破碎带对隧道工程极为不利,隧道选址应远离断层,决不能沿断层面走向修建隧道;在断裂破碎带地段修建隧道,应特别慎重,尤其在破碎带较宽、且断层角砾、泥砂、碎石等尚未固结成岩地段,一般不允许平行破碎带修建隧道。
如果隧道选址必须穿越断层或断裂破碎带,则应将隧道轴线方向布置在与断层或断裂破碎带走向垂直的方向,以使隧道中断裂破碎带占地最少或出露面积最小。
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- 22.23 ch8 工程 建设 中的 主要 工程地质 问题