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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,*,公路工程地質(zhì)勘察,第一節(jié)概述,,第二節(jié)公路路基工程地質(zhì)勘察,,第三節(jié)橋梁工程地質(zhì)勘察,,第四節(jié)隧道工程地質(zhì)勘察,,第五節(jié)勘察實例,四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院道橋系劉玉潔制作,,第一節(jié)概述,一、公路工程地質(zhì)勘察的目的、任務(wù)和階段劃分,,,工程地質(zhì)勘察的目的,：,查明土木工程場地的工程地質(zhì)條件、分析 存在的工程地質(zhì)問題、對工程場地做出工程地質(zhì)評價。,,勘察階段的劃分：規(guī)劃勘察；可行性研究勘察階段；初步設(shè)計勘 察階段；?技術(shù)設(shè)計及施工勘察階段,,二、公路工程地質(zhì)勘察內(nèi)容,,三、,工程地質(zhì)勘察的主要方法

2、,,四、勘察資料的內(nèi)業(yè)整理,,,,(二)工程地質(zhì)勘察的任務(wù),,1.查明并分析工程場地的工程地質(zhì)條件；,,2.分析存在的工程地質(zhì)問題，進(jìn)行定性和定量分析；,,3.選擇能滿足要求的較優(yōu)越的工程場地和環(huán)境；,,4.對選擇的場地進(jìn)一步勘察后，對照建筑物的適宜性對場地進(jìn)行分區(qū)，提出各區(qū)段所適宜的建筑物類型、結(jié)構(gòu)、規(guī)模、根底及地基處理的合理意見；,,5.預(yù)測工程建成后對地質(zhì)環(huán)境的影響；,,6.提出工程地質(zhì)條件的分析評價及改善不良地質(zhì)條件的措施和建議。,,二、公路工程地質(zhì)勘察內(nèi)容,〔一〕新建公路工程地質(zhì)勘察的內(nèi)容,,1.路線工程地質(zhì)勘察,,2.路基、路面工程地質(zhì)勘察,,3.橋涵工程地質(zhì)勘察,,4.隧道工程地

3、質(zhì)勘察,,5.天然筑路材料工程地質(zhì)勘察,,〔二〕改建公路工程地質(zhì)勘察內(nèi)容,,1.收集沿線的地形、地貌、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、氣象、地震等資料。,,2.收集有關(guān)橋梁、隧道和防護(hù)、排水等構(gòu)造物的新建、改建或加固工程所需的地質(zhì)資料。,,3.收集原有公路路況資料。,,4.調(diào)查原有公路的路基、路面、小橋涵等人工構(gòu)造物的狀況及病害，研究病因及防治的效果。對原有公路的工程地質(zhì)、不良地質(zhì)地段的道路病害應(yīng)力求根治。,,5.當(dāng)路線因提高等級或繞避病害而另選新線的路段，應(yīng)按新建公路的要求進(jìn)行工程地質(zhì)勘察工作。,,三、工程地質(zhì)勘察的主要方法,(一) 工程地質(zhì)測繪,,1.工程地質(zhì)測繪的主要內(nèi)容,,,2.工程地質(zhì)測繪的工作

4、方法,,,3.航片和衛(wèi)片在工程地質(zhì)測繪中的應(yīng)用,,(二) 工程地質(zhì)勘探,,(三),工程地質(zhì)試驗及長期觀測,,1.工程地質(zhì)測繪的主要內(nèi)容,研究沿線地形地貌特征，劃分地貌單元；,,查明沿線的地層、巖性、地層層序、成因、厚度、時代及巖相變化等；,,查明地質(zhì)構(gòu)造、土體的成層組合關(guān)系、大地構(gòu)造、構(gòu)造線方向、斷裂褶皺形態(tài)、巖層產(chǎn)狀和分布、構(gòu)造形跡和構(gòu)造體系以及它們之間的關(guān)系；,,研究水文地質(zhì)條件，調(diào)查地下水的天然和人工露頭--井、泉、礦坑和鉆孔等；,,調(diào)查研究沿線不良地質(zhì)現(xiàn)象及特殊地質(zhì)問題的范圍和性質(zhì)、發(fā)生開展及分布規(guī)律；,,調(diào)查研究已有建筑物變形破壞情況及建筑經(jīng)驗；,,了解鐵路沿線天然建筑材料的質(zhì)量、數(shù)

5、量及分布情況。,,2.工程地質(zhì)測繪的工作方法,測繪寬度確實定：一般采用沿程測繪的方法，其測繪寬度一般包括中線兩側(cè)各200300m.,,測繪線的布置：為了專門目的或地質(zhì)條件的重點工程地段而進(jìn)行的大面積工程地質(zhì)測繪常采用路線穿越法和順層追索法。,,觀測點的選擇：觀測點的布置必須選在具有代表性的地質(zhì)現(xiàn)象的天然露頭工人工露頭處。,,3.航片和衛(wèi)片在工程地質(zhì)測繪中的應(yīng)用,航片的應(yīng)用,,(1)運用室內(nèi)光學(xué)儀器編制地形圖；,,(2)通過地質(zhì)專業(yè)判譯編繪工程地質(zhì)圖；,,衛(wèi)片的應(yīng)用(優(yōu)點),,(1)衛(wèi)片拍攝地面范圍大；,,(2)反映宏觀形態(tài)特征較清楚、解釋效果比較好；,,(3)衛(wèi)片中包含的信息量大，可根據(jù)色調(diào)和

6、形態(tài)特征，能夠解決工程地質(zhì)測繪中的很多問題。,,〔二〕工程地質(zhì)勘探,1.山地勘探：剝土、探坑、探槽、探井〔分豎井、斜井〕、平洞,,2.鉆探,,3.物探,,4.工程地質(zhì)坑探,,2.鉆探,采用鉆探機(jī)具對深部的工程地質(zhì)條件進(jìn)行揭露的一種工作方法。它分為輕便鉆探和鉆探兩種。,,輕便鉆探利用洛陽鏟、錐探和小螺紋鉆等進(jìn)行鉆探的方法；,,鉆探一般是利用大型鉆機(jī)進(jìn)行鉆探的方法，常用的鉆機(jī)是機(jī)械回轉(zhuǎn)鉆機(jī)。,,鉆探過程包括三個根本程序：,,A．破碎巖土：采用人力和機(jī)械方法，使小局部巖土脫離整體而成為粉末、巖土塊或巖土芯，破碎一般是借助沖擊力、剪切力、研磨和壓力來實現(xiàn)的。,,B．采取巖土：用沖洗液〔或壓縮空氣〕將孔

7、底破碎的碎屑沖到孔外，或者用鉆具〔抽筒、勺形鉆頭、螺旋鉆頭、取土器、巖芯管等〕靠人力或機(jī)械將孔底的碎屑或樣心取出于地面。,,C．保全孔壁：一般采用套管或泥漿來護(hù)壁。,,鉆進(jìn)方法有以下三種：??? A．沖擊鉆進(jìn)：采用底部圓環(huán)狀的鉆頭，將鉆具提升到一定高度，利用鉆具自重，迅猛放落，鉆具在下落時產(chǎn)生沖擊動能，沖擊孔底巖土層，使巖土到達(dá)破碎。??? B．回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)：采用底部嵌焊有硬質(zhì)合金的圓環(huán)狀鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆進(jìn)中施加鉆壓，使鉆頭在回轉(zhuǎn)中切入巖土層，到達(dá)加深鉆孔的目的。??? C．振動鉆進(jìn)：采用機(jī)械動力所產(chǎn)生的振動力，通過連接桿和鉆具傳到圓筒形鉆頭周圍土中。??? D．綜合式鉆進(jìn)：綜合沖擊回轉(zhuǎn)兩

8、種鉆進(jìn)方法；在鉆進(jìn)過程中，鉆頭克取巖石時，施加一定的動力，對巖石產(chǎn)生沖擊作用，使巖石的破碎速度加快，同時由于沖擊力的作用使硬質(zhì)合金刻人巖石深度增加，在回轉(zhuǎn)中將巖石剪切掉。,,3.物探,電法勘探：可分為自然電場法和人工電場法兩種。工程地質(zhì)勘探中常采用人工電場法的電阻率法，它主要利用儀器測定巖、土體導(dǎo)電性的差異來識別地質(zhì)情況的一種方法,,彈性波法：包括地震勘探、聲涉及超聲波探測。它是人式激發(fā)振動，來研究地質(zhì)體中的傳播規(guī)律，以判定地質(zhì)情況、巖體狀態(tài)及特性。,,地球物理測井：利用地層之間的物性差異，采用不同的物理方法，了解鉆井中的地質(zhì)和水文地質(zhì)情況的方法。,,地質(zhì)雷達(dá) ：是一種高頻電磁波，利用電磁波在

9、不同介質(zhì)中的傳播規(guī)律，探明地質(zhì)條件的一種方法。,,3.工程地質(zhì)坑探,(1)試坑、淺井,,(2)探槽,,(3)斜井和平洞,,(三),,工程地質(zhì)試驗及長期觀測,1.室內(nèi)外試驗,,室內(nèi)試驗：在現(xiàn)場取有代表性的試樣，送到試驗室進(jìn)行相關(guān)工程的試驗。,,原位測試：在野外現(xiàn)場進(jìn)行測試，主要包括：,,A.巖石力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)；靜力載荷試驗(CPT) 、靜力觸探試驗、圓錐動力觸探 、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗 、十字板剪切試驗、扁鏟側(cè)脹試驗 、旁壓試驗 、波速測試 、現(xiàn)場大型直剪試驗 、塊體根底振動試驗,,B.水文地質(zhì)實驗,,C.巖體中地應(yīng)力的測試,,D.地基工程地質(zhì)實驗,,2.工程地質(zhì)長期觀測,,與工程有關(guān)的地下水的動態(tài)觀測；

10、,,不良地質(zhì)現(xiàn)象的觀測；,,建筑物修建與周圍環(huán)境相互作用的動態(tài)觀測。,,靜力載荷試驗(CPT),,靜力載荷試驗指在擬建場地上，在挖至設(shè)計的根底置深度的平整坑底放置一定規(guī)格的方形或圓形承壓板，在其上逐級加荷載，測定相應(yīng)荷載作用下地基土的穩(wěn)定沉降量，分析研究地基土的強(qiáng)度與變形特性，求得地基土容許承載力與變形模量等力學(xué)數(shù)據(jù)。靜力載何試驗分為平板載何試驗、螺旋板載荷試驗、深層平板載荷試驗等。用以確定地基土的臨塑荷載、極限荷載，為評定地基土的承載力提供依據(jù)；估算地基土的變形模量、不排水抗剪強(qiáng)度和基床反力系數(shù)。其試驗裝置為承壓板、加荷與傳壓裝置及沉降觀測裝置等。??? 根據(jù)實測結(jié)果繪制沉降與時間(s~

11、t)關(guān)系曲線及荷載與沉降(p~s)關(guān)系曲線，由此確定地基承載力、地基土的變形模量、估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度、估算地地基土基床反力系數(shù)。,,靜力觸探試驗,,靜力觸探試驗指通過一定的機(jī)械裝置，將某種規(guī)格的金屬肩探頭用靜力壓人土層中，同時用傳感器或直接量測儀表測試土層對觸探頭的貫人阻力，以此來判斷、分析、確定地基土的物理力學(xué)性質(zhì)。靜力觸探試驗適用于粘性土、粉土和砂土，主要用于劃分土層、估算地基土的物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)、評定地基土的承載力、估算單樁承載力及判定砂土地基的液化等級等。??? 靜力觸探試驗裝置主要設(shè)備為靜力觸探儀，其由貫人裝置〔包括反力裝置〕、傳動系統(tǒng)和量測系統(tǒng)三局部組成。常用的靜力觸探探

12、頭分為單橋探頭和雙橋探頭,單橋探頭結(jié)構(gòu)1-頂柱；2-電阻應(yīng)變片；3-傳感器；4-密封墊圈套；5-四芯電纜；6-外套筒,雙橋探頭結(jié)構(gòu)1-傳力桿；2-磨擦傳感器；3-摩擦筒；4-錐尖傳感器；5-頂柱；6-電阻應(yīng)變片；7-鋼珠；8-錐尖頭,,圓錐動力觸探,,圓錐動力觸探指利用錘擊動能，將一定規(guī)格的圓錐探頭打入土中，根據(jù)打人土中的阻抗大小判別土層的變化，對土層進(jìn)行力學(xué)分層，并確定土層的物理力學(xué)性質(zhì)，對地基土作出工程地質(zhì)評價。動力觸探試驗適用于強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化的硬質(zhì)巖石、各種軟質(zhì)巖石及各類土。??? 試驗裝置動力觸探設(shè)備主要由探頭和落錘兩局部組成，可分為輕型、重型及超重型三類。,,標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗,,1

13、-穿心錘；,,2-錘墊；,,3-鉆桿；,,4-貫入器頭；,,5-出水孔；,,6-貫入器身；,,7-貫入器靴,,標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗是動力觸探類型之一，其利用規(guī)定重量的穿心錘，從恒定高度上自由落下，將一定規(guī)格的探頭打人士中，根據(jù)打人的難易程度判別土的性質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗可適用于砂土、粉土和一般粘性土，最適用于N=2~50擊的土層。??? 其目的為：采取擾動樣，鑒別和描述土類，按顆粒分析結(jié)果定名。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N，利用地區(qū)經(jīng)驗，為砂土的密實度和粉土、粘性土的狀態(tài)、土的強(qiáng)度參數(shù)、變形模量、地基承載力等作出評價。估算單樁極限承載力和判定沉樁可能性。判定飽和粉砂、砂質(zhì)粉土的地震液化可能性及液化等級。,,,將十

14、字板頭壓入被測土層中，施加一定的扭轉(zhuǎn)力矩，將土體剪壞，測定土體對抵抗扭剪的最大力矩，通過換算得到土體的抗剪強(qiáng)度值。 十字板剪切試驗適用于靈敏度不大于10，固結(jié)系數(shù)不大于100m2/年的均質(zhì)飽和軟粘土。??? 其目的為：測定原位應(yīng)力條件下軟粘土的不排水抗剪強(qiáng)度Cu、估算軟粘性土的靈敏度。,十字板剪切試驗,,1-手搖柄；,,2-齒輪；,,3-蝸輪；,,4-開口鋼環(huán)；,,5-固定夾；,,6-導(dǎo)桿；,,7-百分表；,,8-轉(zhuǎn)盤；,,9-底板；,,10-固定套；11-彈子盤；12-底座；,,13-制緊軸；14-接頭；,,15-套管；,,16-鉆桿；,,17-導(dǎo)輪；,,18-軸桿；,,19-十字板頭,,

15、扁鏟側(cè)脹試驗,,,指用靜力將扁鏟形探頭貫入土中，達(dá)試驗深度后，利用氣壓使扁鏟側(cè)面的圓形鋼膜向外擴(kuò)張進(jìn)行試驗。???? 扁鏟側(cè)脹試驗適用于一般粘性土、粉土、中密以下砂土、黃土等，不適用于含碎石的土、風(fēng)化巖等,,試驗成果主要有：根據(jù)A、B、C壓力及△A 、△B 計算p0、p1、p2 與深度的變化曲線；繪制扁脹模量、水平應(yīng)力指數(shù)、扁脹指數(shù)、扁脹孔壓力指數(shù)與深度的變化曲線。由試驗成果可劃分土類、確定靜止側(cè)壓力系數(shù)、評定應(yīng)力歷史、確定不排水抗剪強(qiáng)度、確定土的變形參數(shù)、確定水平固結(jié)系數(shù)、可設(shè)計側(cè)向受,荷樁。,,旁壓試驗,,旁壓試驗〔PMT〕是將圓柱形旁壓器豎直地放人土中，通過旁壓器在豎直的孔內(nèi)加壓，使旁

16、壓膜膨脹，并由旁壓膜〔或護(hù)套〕將壓力傳給周圍土體〔或巖層〕，使土體或巖層產(chǎn)生變形直至破壞，通過量測施加的壓力和土變形之間的關(guān)系，可得到地基土在水平方向上的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。,,適用于測定粘性土、粉土、砂土、碎石土、軟質(zhì)巖石和風(fēng)化巖的承載力、旁壓模量和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系等,,旁壓試驗的成果主要為壓力和擴(kuò)張體積曲線、壓力和半徑增量曲線。根據(jù)旁壓曲線可評定地基承載力、確定旁壓模量。,,波速測試,,波速測試就是測定土層的波速，依據(jù)彈性波在巖土體內(nèi)的傳播速度間接測定巖土體在小應(yīng)變條件下〔10-4～10-6〕動彈性模量和泊松比。,,適用于測定各類巖土體的壓縮波、剪切波或瑞利波的波速。根據(jù)任務(wù)要求可采用單孔法、跨孔法

17、或面波法。,,根據(jù)波速，可按有關(guān)公式計算動剪切模量、動彈性模量和泊松比。,a-檢層法；b-面波法：c-試驗布置圖,,,現(xiàn)場大型直剪試驗,,大型直剪試驗適用于求測各類巖土體以及巖土體沿軟弱結(jié)構(gòu)面和巖土體與混凝土接觸面或滑動面的抗剪強(qiáng)度，可分為巖土體試樣在法向應(yīng)力作用下沿剪切面剪切破壞的抗剪斷試驗、巖土體剪斷后沿剪切面繼續(xù)剪切的抗剪試驗〔摩擦試驗〕、法向應(yīng)力為零時巖體剪切的抗切試驗。??? 試驗裝置有大剪儀、加載設(shè)備、量測設(shè)備等,1-手輪；2-測力計；3-剪切環(huán)；4-壓力蓋；5-垂壓局部；6-水平框架；7-地錨；8-水平推力局部,,塊體根底振動試驗,通過塊體根底振動試驗直接測得地基土的剛度、阻尼

18、比和參振質(zhì)量等動力參數(shù)，可分為塊體根底強(qiáng)迫振動試驗和塊體根底自由振動試驗兩類。根據(jù)塊體根底振動試驗實測的頻率和振幅作振幅隨頻率變化的共振幅頻曲線，依據(jù)幅頻曲線計算地基阻尼比、剛度及參振質(zhì)量。,(a) 垂直振動試驗,,(b) 垂直自由振動試驗,,(c)水平回轉(zhuǎn)振動試驗,,,水文地質(zhì)實驗,,高壓粘性土滲透變形試驗裝置,,大型三向電阻網(wǎng)滲流試驗裝置,,,巖體中地應(yīng)力的測試,,,第二節(jié)公路路基工程地質(zhì)勘察,,,一、公路選線的工程地質(zhì)論證,,〔1〕沿河線〔2〕山脊線,,〔3〕山坡線〔4〕越嶺線,,二、公路路基的主要工程地質(zhì)問題,,路基邊坡穩(wěn)定性問題；路基基底穩(wěn)定性問題；公路凍害問題以及天然建筑材料問題等

19、,,三、公路路基工程地質(zhì)勘察的根本內(nèi)容,,四、公路路基工程地質(zhì)勘察的要點,,〔一〕初步勘察階段〔二〕詳細(xì)勘察階段,,第三節(jié)橋梁工程地質(zhì)勘察,一般應(yīng)包括兩項內(nèi)容：首先應(yīng)對各比較方案進(jìn)行調(diào)查，配合路線、橋梁專業(yè)人員，選擇地質(zhì)條件比較好的橋位；然后再對選定的橋位進(jìn)行詳細(xì)的工程地質(zhì)勘察，為橋梁及其附屬工程的設(shè)計和施工提供所需要的地質(zhì)資料。,,一、橋梁工程地質(zhì)問題,,橋墩臺地基穩(wěn)定性問題；橋墩臺地基的沖刷問題,,二、橋梁工程地質(zhì)勘察要點,,〔一〕初步勘察〔二〕詳細(xì)勘察階段,,第四節(jié)隧道工程地質(zhì)勘察,包括兩項內(nèi)容：,,一是隧道方案與位置的選擇；二是隧道洞口與洞身的勘察。,,前者除隧道方案的比較外，有時還包括隧道展線或明挖的比較；對重點隧道或工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件復(fù)雜的隧道，應(yīng)進(jìn)行區(qū)域性的工程地質(zhì)調(diào)查、測繪。當(dāng)?shù)叵滤畬λ淼烙绊戄^大時，應(yīng)進(jìn)行地下水動態(tài)觀測，并計算隧道涌水量。,,一、隧道工程地質(zhì)問題：,,山巖壓力及洞室圍巖的變形與破壞問題；地下水及洞室涌水問題；洞室進(jìn)出口的穩(wěn)定問題。,,二、隧道位置選擇的一般原那么,,洞身位置的選擇；洞口位置選擇；隧道圍巖的穩(wěn)定性,,三、隧道工程地質(zhì)勘察要點,,〔一〕初步勘察階段〔二〕詳細(xì)勘察階段,,第五節(jié)勘察實例,,,各種勘察方法的適用范圍、操作方法、成果整理,,新建公路、改建公路、橋梁工程與隧道工程地質(zhì)勘察要點,本章重點回憶與復(fù)習(xí),,