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1、單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,,*,公路工程地質勘察,第一節(jié)概述,一、公路工程地質勘察的目的、任務和階段劃分,,,工程地質勘察的目的,：,查明土木工程場地的工程地質條件、分析 存在的工程地質問題、對工程場地做出工程地質評價。,,勘察階段的劃分：規(guī)劃勘察；可行性研究勘察階段；初步設計勘 察階段；?技術

2、設計及施工勘察階段,,二、公路工程地質勘察內容,,三、,工程地質勘察的主要方法,,四、勘察資料的內業(yè)整理,,,(,二,),工程地質勘察的任務,,1.,查明并分析工程場地的工程地質條件；,,2.,分析存在的工程地質問題，進行定性和定量分析；,,3.,選擇能滿足要求的較優(yōu)越的工程場地和環(huán)境；,,4.,對選擇的場地進一步勘察后，對照建筑物的適宜性對場地進行分區(qū)，提出各區(qū)段所適宜的建筑物類型、結構、規(guī)模、基礎及地基處理的合理意見；,,5.,預測工程建成后對地質環(huán)境的影響；,,6.,提出工程地質條件的分析評價及改善不良地質條件的措施和建議。,二、公路工程地質勘察內容,（一）新建公路工程地質勘察的內容,,

3、1.,路線工程地質勘察,,2.,路基、路面工程地質勘察,,3.,橋涵工程地質勘察,,4.,隧道工程地質勘察,,5.,天然筑路材料工程地質勘察,,（二）改建公路工程地質勘察內容,,1.,收集沿線的地形、地貌、工程地質、水文地質、氣象、地震等資料。,,2.,收集有關橋梁、隧道和防護、排水等構造物的新建、改建或加固工程所需的地質資料。,,3.,收集原有公路路況資料。,,4.,調查原有公路的路基、路面、小橋涵等人工構造物的狀況及病害，研究病因及防治的效果。對原有公路的工程地質、不良地質地段的道路病害應力求根治。,,5.,當路線因提高等級或繞避病害而另選新線的路段，應按新建公路的要求進行工程地質勘察工作

4、。,三、工程地質勘察的主要方法,(,一,),工程地質測繪,,1.,工程地質測繪的主要內容,,,2.,工程地質測繪的工作方法,,,3.,航片和衛(wèi)片在工程地質測繪中的應用,,(,二,),工程地質勘探,,(,三,),,工程地質試驗及長期觀測,1.,工程地質測繪的主要內容,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；,,查明地質構造、土體的成層組合關系、大地構造、構造線方向、斷裂褶皺形態(tài)、巖層產狀和分布、構造形跡和構造體系以及它們之間的關系；,,研究水文地質條件，調查地下水的天然和人工露頭,--,井、泉、礦坑和鉆孔等；,,調查研究沿線不良地質現(xiàn)

5、象及特殊地質問題的范圍和性質、發(fā)生發(fā)展及分布規(guī)律；,,調查研究已有建筑物變形破壞情況及建筑經驗；,,了解鐵路沿線天然建筑材料的質量、數(shù)量及分布情況。,2.,工程地質測繪的工作方法,測繪寬度的確定：一般采用沿程測繪的方法，其測繪寬度一般包括中線兩側各,200300m.,,測繪線的布置：為了專門目的或地質條件的重點工程地段而進行的大面積工程地質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)片在工程地質測繪中的應用,,航片的應用,,,,(1),運用室內光學儀器編制地形圖；,,,(2),通過地質專業(yè)判譯編繪工程地質圖

6、；,,衛(wèi)片的應用,(,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)色調和形態(tài)特征，能夠解決工程地質測繪中的很多問題。,（二）工程地質勘探,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.,工程地質坑探,2.,鉆探,采用鉆探機具對深部的工程地質條件進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行鉆探的方法；,,鉆探一般是利用大型鉆機進行鉆探的方法，常用的鉆機是機械回轉鉆機。,,鉆探過程包括三個基本程序：,,

7、,A,．破碎巖土：采用人力和機械方法，使小部分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壁。,,,,鉆進方法有以下三種：,,A,．沖擊鉆進：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，鉆具在下落時產生沖擊動能，沖擊孔底巖土層，使巖土達到破碎。,B,．回轉鉆進：采用底部嵌焊有硬質合金的圓環(huán)狀鉆頭進行鉆進，鉆進中施加鉆

8、壓，使鉆頭在回轉中切入巖土層，達到加深鉆孔的目的。,C,．振動鉆進：采用機械動力所產生的振動力，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：綜合沖擊回轉兩種鉆進方法；在鉆進過程中，鉆頭克取巖石時，施加一定的動力，對巖石產生沖擊作用，使巖石的破碎速度加快，同時由于沖擊力的作用使硬質合金刻人巖石深度增加，在回轉中將巖石剪切掉。,,,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、土體導電性的差異來識別地質情況的一種方法,,,彈性波法：包括地震勘探、聲波及超聲波探測。它是人式激發(fā)振動，來研究地質體中的傳播規(guī)律，以

9、判定地質情況、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，了解鉆井中的地質和水文地質情況的方法。,,,地質雷達,：,是一種高頻電磁波，利用電磁波在不同介質中的傳播規(guī)律，探明地質條件的一種方法。,,3.,工程地質坑探,(1),試坑、淺井,,(2),探槽,,(3),斜井和平洞,(,三,),,工程地質試驗及長期觀測,1.,室內外試驗,,室內試驗：在現(xiàn)場取有代表性的試樣，送到試驗室進行相關項目的試驗。,,原位測試：在野外現(xiàn)場進行測試，主要包括：,,,A.,巖石力學性質指標；靜力載荷試驗,(CPT),,、,靜力觸探試驗、圓錐動力觸探,、,標準貫入試驗,、,十字板剪切試

10、驗、扁鏟側脹試驗,、,旁壓試驗,、,波速測試,、,現(xiàn)場大型直剪試驗,、,塊體基礎振動試驗,,,B.,水文地質實驗,,,C.,巖體中地應力的測試,,,,D.,地基工程地質實驗,,,2.,工程地質長期觀測,,,與工程有關的地下水的動態(tài)觀測；,,不良地質現(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，在挖至設計的基礎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，測定相應荷載作用下地基土的穩(wěn)定沉降量，分析研究地基土的強度與變形特性，求得地基土容許承載力與變形模量等力學數(shù)據(jù)。靜力載何試驗分為平板載何試驗、螺旋板載荷試

11、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)實測結果繪制沉降與時間,(s~t),關系曲線及荷載與沉降,(p~s),關系曲線，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性質。靜力觸探試驗適用于粘性土、粉土

12、和砂土，主要用于劃分土層、估算地基土的物理力學指標參數(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)三部分組成。常用的靜力觸探探頭分為單橋探頭和雙橋探頭,單橋探頭結構,1-,頂柱；,2-,電阻應變片；,3-,傳感器；,4-,密封墊圈套；,5-,四芯電纜；,6-,外套筒,雙橋探頭結構,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

13、土中，根據(jù)打人土中的阻抗大小判別土層的變化，對土層進行力學分層，并確定土層的物理力學性質，對地基土作出工程地質評價。動力觸探試驗適用于強風化、全風化的硬質巖石、各種軟質巖石及各類土。??? 試驗裝置動力觸探設備主要由探頭和落錘兩部分組成，可分為輕型、重型及超重型三類。,標準貫入試驗,,1-,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,標準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。標準貫入試驗可適用于砂土、粉土和一般粘性土，最適用于

14、,N=2~50,擊的土層。??? 其目的為：采取擾動樣，鑒別和描述土類，按顆粒分析結果定名。根據(jù)標準貫入擊數(shù),N,，利用地區(qū)經驗，為砂土的密實度和粉土、粘性土的狀態(tài)、土的強度參數(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、砂質粉土的地震液化可能性及液化等級。,,將十字板頭壓入被測土層中，施加一定的扭轉力矩，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度值。 十字板剪切試驗適用于靈敏度不大于,10,，固結系數(shù)不大于,100m2/,年的均質飽和軟粘土。??? 其目的為：測定原位應力條件下軟粘土的不排水抗剪強度,Cu,、估算軟粘性土的

15、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-,導桿；,,7-,百分表；,,8-,轉盤；,,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-,導輪；,,18-,軸桿；,,19-,十字板頭,扁鏟側脹試驗,,,指用靜力將扁鏟形探頭貫入土中，達試驗深度后，利用氣壓使扁鏟側面的圓形鋼膜向外擴張進行試驗。???? 扁鏟側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、風化巖等,,試驗成果主要有：根據(jù),A,、

16、,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、確定靜止側壓力系數(shù)、評定應力歷史、確定不排水抗剪強度、確定土的變形參數(shù)、確定水平固結系數(shù)、可設計側向受,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加壓，使旁壓膜膨脹，并由旁壓膜（或護套）將壓力傳給周圍土體（或巖層），使土體或巖層產生變形直至破壞，通過量測施加的壓力和土變形之間的關系，可得到地基土在水平方向上的應力應變關系。,,適用于測定粘性土、粉土、砂土、碎石土、

17、軟質巖石和風化巖的承載力、旁壓模量和應力應變關系等,,旁壓試驗的成果主要為壓力和擴張體積曲線、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)彈性波在巖土體內的傳播速度間接測定巖土體在小應變條件下（,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)任務要求可采用單孔法、跨孔法或面波法。,,根據(jù)波速，可按有關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構面和巖

18、土體與混凝土接觸面或滑動面的抗剪強度，可分為巖土體試樣在法向應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）、法向應力為零時巖體剪切的抗切試驗。??? 試驗裝置有大剪儀、加載設備、量測設備等,1-,手輪；,2-,測力計；,3-,剪切環(huán)；,4-,壓力蓋；,5-,垂壓部分；,6-,水平框架；,7-,地錨；,8-,水平推力部分,塊體基礎振動試驗,,通過塊體基礎振動試驗直接測得地基土的剛度、阻尼比和參振質量等動力參數(shù)，可分為塊體基礎強迫振動試驗和塊體基礎自由振動試驗兩類。根據(jù)塊體基礎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

19、阻尼比、剛度及參振質量,。,(a),垂直振動試驗,(b),垂直自由振動試驗,(c),水平回轉振動試驗,水文地質實驗,,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,巖體中地應力的測試,,第二節(jié)公路路基工程地質勘察,,,一、公路選線的工程地質論證,,,（,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,,,三、公路路基工程地質勘察的基本內容,,四、公路路基工程地質勘察的要點,,（一）初步勘察階段（二）詳細勘察階段,第三節(jié)橋梁工程地質勘察,,一般應包括兩項內

20、容,：,首先應對各比較方案進行調查，配合路線、橋梁專業(yè)人員，選擇地質條件比較好的橋位；然后再對選定的橋位進行詳細的工程地質勘察，為橋梁及其附屬工程的設計和施工提供所需要的地質資料。,,一、橋梁工程地質問題,,,橋墩臺地基穩(wěn)定性問題；橋墩臺地基的沖刷問題,,二、橋梁工程地質勘察要點,,,（一）初步勘察（二）詳細勘察階段,第四節(jié)隧道工程地質勘察,,包括兩項內容：,,,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和水文地質條件復雜的隧道，應進行區(qū)域性的工程地質調查、測繪。當?shù)叵滤畬λ淼烙绊戄^大時，應進行地下水動態(tài)觀測，并計算隧道涌水量。,,一、隧道工程地質問題：,,,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；洞室進出口的穩(wěn)定問題,。,,二、隧道位置選擇的一般原則,,,洞身位置的選擇；洞口位置選擇；隧道圍巖的穩(wěn)定性,,三、隧道工程地質勘察要點,,,（一）初步勘察階段（二）詳細勘察階段,,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勘察要點,本章重點回顧與復習,