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地质工程论文

摘要:地质工程领域是以自然科学和地球科学为理论基础,以地质调查、矿产资源的普查与勘探、重大工程的地质结构与地质背景涉及的工程问题为主要对象,以地质学、地球物理和地球化学技术、数学地质方法、遥感技术、测试技术、计算机技术等为手段,为国民经济建设服务的先导性工程领域。
地质工程论文

地质工程论文:施工地质条件下隧道工程论文

1工程地质条件

1.1地形地貌

剥蚀低山丘陵区,海拔标高一般为136~314m,较高点位于王家山,标高为+314.6m,低点位于隧道进口东侧沟谷地带,标高为+136.0m,地形起伏较大,地形地貌总体表现为剥蚀丘陵与丘间谷地相间;剥蚀丘陵自然坡度15°~40°不等,丘坡高程136.0~314.0m,相对高差40~180m,植被较发育,多为杂草和松树、杉树及油茶林,靠近坡脚较平缓处多辟为村庄及水田。

1.2地质构造

根据《福田幅区域地质说明书》及本次调绘结果综合分析,该隧道总体构造形迹强烈,以倒转褶皱为主,各次级褶皱、褶曲发育,并伴有断层。具体勘测结果如下:(1)褶皱。本隧道基岩出露少,岩层总体倾向隧道大里程方向,隧道处于福田倒转背斜,褶皱轴向总体走向为东北—西南,与线路大角度相交。岩层总体倾向西北,地层倒转,倾角较大;(2)断层。DK810+430附近为F1断层,断层走向约40°,南东侧为P1x炭质灰岩夹页岩,北西侧为P2l细砂岩夹炭质页岩和煤层。物探EH-4存在低阻带,震探反映不明显,断层宽度不大;(3)节理裂隙。本区岩体节理发育,测区岩体围岩较破碎易造成隧道洞身坍塌。因此施工时应加强隧道地质素描工作,及时掌握洞身岩体节理裂隙状况。

1.3地层岩性

表层为第四系残坡积粉质黏土、黏土,黄灰色,硬塑,夹碎石,细角砾土。下伏基岩主要为二叠系下统小江边组(P1x)和茅口组(P1m)地层,由老至新叙述如下:二叠系下统小江边组(P1x):炭质页岩、炭质灰岩,灰黑色,强~弱风化,岩石软、硬不均。分布于DK810+162~DK810+440段。且地表出露形式多以灰黑色页岩、钙质泥岩强风化,呈片状。炭质灰岩岩溶较发育,钻探揭示层中有溶洞发育。无填充或角砾填充。岩层倾向西北,地层倒转,置于P1m硅质灰岩上,震探波速为3755~3774m/s。二叠系下统茅口组(P1m):以深灰色薄层状硅质页岩为主,夹有灰岩,局部夹少量炭质页岩。硅质页岩钻探易呈碎块状,上部覆盖层较厚且灰岩溶蚀发育,分布里程为进口~DK810+162,震探波速为2156~2600m/s。

2隧道水文地质条件

地表水主要为季节性溪沟,靠大气降水补给,汇集于沟谷,调绘时水量不大,隧址区内无大的地表水体通过。剥蚀丘陵区地下水埋深受地形控制,隧道轴线附近第四系残坡积层内地下水沿丘陵坡脚雨季有水渗出,一般季节呈湿润状态。隧道基岩裂隙水主要赋存于风化裂隙和构造裂隙。风化裂隙水赋存于硅质页岩风化层中,岩体受风化影响而破碎,透水性强,含水层厚6~35m;残积土层中存在上层滞水,受季节性影响明显。构造裂隙水赋存于断层、节理等构造裂隙中,具有不均一性。补给来源主要接受大气降水补给。隧道碳酸盐岩溶裂隙水主要分布于P1m、P1x中,含水层地层岩性为炭质灰岩。地表岩溶覆盖严重,经隧道洞身钻孔发现,洞径达3.0m,无填充或角砾填充。大气降水是岩溶地下水主要补给来源,通过分散于地表的溶蚀层裂隙渗入地下,以下降泉的形式散漫排泄,或者隐伏于溶洞中。隧址附近DK810+320左85m于P1m与P1x分界线附近有一降泉,形成一水井,直径约3m,水深约1.5m,流量较小,间歇有水泡冒出。隧道南侧约400~600m发现多处泉水,多发育于丘坡谷地中,出露高程不超过隧道路肩标高。泉流量较大0.001~1.000L/s不等,雨季变化较大,暴雨过后流量达2~3倍,泉水常年不干且水量大,能满足基本用水需求。

3隧道围岩分级

根据沿线构造地质特征,可以对隧道洞身围岩进行等级划分。

4施工地质变更分析

除了前期勘测之外,后期对明挖段及塌方段进行了地质补勘,变更段围岩分级情况如表2所示,其勘测结果及相关分析如下所示:

4.1DK809+625~+705边仰坡开裂段

该段地质条件与原设计基本一致,围岩等级仍为V级。本段以硅质页岩为主,少量炭质页岩,部分为灰岩。洞身主要穿过以上几种岩性组合的强风化层,部分穿过弱风化层。表层为坡、残积层(Qdl+el)粉质黏土、含碎石黏性土,细角砾土,围岩为P1m地层,岩性有硅质页岩、炭质页岩和灰岩,呈互层状、夹层状或透镜体状分布。由于该段地下水较发育且以裂隙水为主,岩性软弱多变,因此在施工中应加强边坡防护并采取止排水措施,从而确保施工安全。

4.2DK809+790~DK810+081.6围岩变更段

围岩为P1m地层,含有硅质页岩、炭质页岩、灰岩。洞身主要穿过以上几种岩性组合的强、弱风化层。DK809+790~DK810+040段围岩受地下水影响较大,围岩级别由IV级调整为V级为主,仅DK809+915~+935段地下水不发育,围岩级别维持IV级。DK810+040~+081.6段施工裂隙发育、围岩松动,该段围岩级别调整为V级。

4.3DK810+081.6~+168塌方段

根据施工开挖揭示、掌子面素描及超前预测预报显示,围岩为炭质灰岩与炭质页岩互层,夹少量灰岩及硅质页岩,弱风化,岩体较破碎,有少量裂隙水,围岩级别为IV级。而塌方后经深孔钻探显示:0~11.5m为第四系覆盖层,以粉质黏土为主,局部夹粗角砾,砾石成分主要为硅质岩和砂岩;11.5~18.4m灰黑色弱风化炭质灰岩,18.4~42.4m为灰黑色弱风化岩质灰岩与炭质页岩互层,42.4~45.9m青灰色弱风化灰岩,45.9~54.6m为灰黑色弱风化岩质灰岩与炭质页岩互层,54.6~59.6m为黑色弱风化炭质页岩,较破碎,59.6~62m为坍落空腔,62~87.8m为松散坍落堆积物,主要成分为灰黑色弱风化炭质灰岩、炭质页岩。经物探资料分析,建议DK810+081.6~+168塌方段围岩级别变更为VI级。

5结语

围岩变更范围为DK809+790~DK810+081.6,由于该段洞身穿越P1m地层,地层岩性复杂且多变,地层软硬不均,炭质页岩受地下水影响易出现软化,因而围岩级别调整为V级;地下水较不发育地段的围岩仍维持IV级。DK810+040~+081.6段受塌方影响,施工裂隙发育,岩体松动,因而调整为V级。总的来说,地质条件与隧道的顺利掘进和施工安全息息相关,尤其是在当前的勘测手段与勘测精度下,勘测成果与实际地质条件容易发生局部变化。勘察时应综合运用物探、钻探、测绘等多种手段,结合既有地质成果和以往建设经验,合理判断围岩分级。施工人员必须要对施工地质条件加以重视,时刻关注围岩变化情况。

作者:杨明伟 单位:中铁第四勘察设计院集团有限公司

地质工程论文:地质勘察岩土工程论文

1.影响岩土工程地质勘察质量的因素

1.1人为因素

近年来,由于科技水平提高,岩土工程地质勘察设备和技术也不断提高,这也要求岩土工程地质勘察人员也需要具备更高的技术素养和实际操作能力,才能正确使用先进的勘察设备。但是,实际岩土工程一线地质勘察工作人员为农民工,他们不具备专业的技术知识和操作技能,也缺乏相应的安全意识和质量意识,导致地质勘察质量难以得到保障。不仅如此,许多岩土工程地质勘察工作的工期较短,促使勘察人员采用不规范、不科学的方法进行岩土勘察,导致勘察结果与实际结果的误差较大,严重干扰正常的岩土工程地质勘察工作,得出的勘察结果报表也不具有真实性。

1.2勘察方法

勘察方法问题主要表现在勘探钻进方法单一和取样方法不合理上。钻井措施需要根据地质条件选择勘探方法,这要求勘探单位对工程情况进行详细的地质调查,在根据勘探与布置勘探工程的结果选择勘探方法。但是一些勘探单位在未进行地质调查的情况下直接使用电力设备和机械设备进行钻进,不仅增加勘探时间,也消耗更多的资源。在取样方法上,勘探单位未根据设计勘察点的实际情况进行取样。如有些人员对软弱下卧层不进行取样分析,甚至因为表面上满足不少于件组的要求而将应当分层的层位加以合并,对数据的变异性不作检验、剔除。勘察结果经不得推敲,严重影响工程设计和建设质量。

1.3市场制度

虽然近年来我国岩土工程地质勘察单位的数量显著增加,但地质勘察市场化程度并不高,地质勘察市场制度严重缺失,市场调节作用失灵。而且许多新成立的地质勘察单位存在许多“水分”,存在许多皮包公司和外挂单位,严重扰乱地质勘察市场秩序,加剧行业内恶性竞争。激烈的恶性竞争导致一些地质勘察企业或单位为抢占勘察市场,采用压低报价方式提高市场竞争力。这种做法导致地质勘察单位为减少损失而采取偷工减料方式降低勘察成本,最终影响地质勘察质量。

2.岩土工程勘察质量控制对策勘察

2.1建立高水平勘察队伍

针对当前许多一线地质勘察人员非专业人员问题,首先可通过招聘方式引进专业人才,巩固一线地质勘察队伍,提高专业勘察能力。此外,还应针对当前一线勘察人员专业水平较低、知识结构陈旧问题,应加强人员培训工作,实现知识结构更新与新技术设备推广,提高岩土勘察工程人员的专业素质。,建立有效的激励机制。如建立两支或以上勘察队伍,实行内部竞争制度,促使勘察人员主动提高自身专业水平。

2.2运用新的勘察方法和技术

运用新的勘察方法和技术不仅可以提高勘察效率,还能提高勘察结果的质量和性,提高取样工作的精度。在选择钻进方法上,勘察人员要严格根据勘察规范做好实地地质勘察工作,并以此为基础选择正确的钻进方法;再结合更先进的钻探设备,改进传统钻探技术方法的不足。提高勘察方技术和方法的数字化水平,国际工程施工所采用的先进的设备一般都是数字化管理、智能控制。我国许多较为先进的岩体勘察部门也已经引进了先进的数字技术替代了传统的勘察技术。例如地形勘测方面,传统地形勘测需要借助手工测量,容易引起较大的误差。如采用新型数字化设备,可以方便地得到较为的测量结果。对于取样问题,应控制取样质量。如根据不同地质条件的不同选取不同的样本,如不同深度、不同类型的地质样本。

2.3完善岩土工程地质勘察制度

针对地质勘察市场混乱问题,必须建立有效的勘察监督制度,实行严格规范的勘察监督制度对勘察工作进行有效的监督,实行事前、事中和事后控制相结合,较大限度避免不当行为,保障勘察质量。严格市场准入机制,建立注册土木工程师制度。市场因素对勘察质量主要由于地质勘察资质门槛不高,导致地质勘察企业水平参差不齐。因而应尽快实施注册土木工程师制度,控制地质勘察企业及个人的职业资质。,加强勘察涉及单位的质量认证,健全质量管理。如采用PDCA循环思进行岩土工程勘察的实施和管理,提高勘察设计能力。

3.结语

勘察人员必须不断总结勘察工作,分析勘察工作中的不足,减少人员、方法以及环境对勘察质量的影响。在实际地质勘察工作应根据岩土工程的实际情况,再结合勘察要点,把握勘察工作的关键环节,灵活使用勘察技术,提高勘察质量,确保岩土工程建设有序进行。

作者:黄赛 刘志强 单位:长江三峡勘测研究院有限公司

地质工程论文:关于地质勘测的水利水电工程论文

1工程钻探和山地勘探方法

工程钻探仍是当前获得地质状况的有效方法,而在山地勘探的常用方法有竖井和平硐勘探。经多年发展,钻探和勘探技术日益成熟而且不断出现新的技术,为水利水电工程地质勘测工作的顺利进行提供了坚实的保障。常用的方法有6种:砂卵石层钻进技术、金刚石钻进技术、金刚石绳索取芯钻进技术、套钻技术、软弱夹层钻技术和大口径钻探技术。

1.1砂卵石层钻进技术

砂卵砾石层因具有厚度大、埋藏深、结构复杂、质地坚硬等特点,一直是水利水电工程钻探面临的技术难题。后经大量的研究和实践,研究出了SM植物胶和MY-1A植物胶冲洗液金刚石钻进法,显著提高了砂卵石层钻进效率。实际施工时将膨润土、水、碱、SM植物胶按照一定的比例配置成冲洗液应用到钻进施工中,凭借其良好的润滑减阻、减震性能,能够有效防止孔壁坍塌和保护岩心的作用。

1.2金刚石钻进技术

目前,水利水电工程地质勘测中金刚石钻进技术较为常用。结合大量地质勘测实践经验,为提高金刚石钻进效率,实际施工时应重点把握以下3项内容:

1)结合岩石的风化程度选择合适的开孔钻头,通常情况下开孔时使用0.3~0.5m长的岩芯管进行施工。随着钻孔深度的增加,为避免孔倾斜应适当增加岩芯管长度。开孔钻进时应使用麻花钻,钻进到达风化岩石时应使用短岩芯管长取粉管钻进,以及时将岩粉捞取出来。

2)确定下套管层数时应综合考虑孔深和孔径情况,并且套管不能弯曲,各部位连接应牢固。同时,使用水泥或黏土将套管口封闭严密,以防止岩粉进入套管,给钻进工作造成干扰。

3)下钻时经过掉块或孔口管换径位置时应缓慢下钻,遇阻时应轻轻转动钻具,避免猛提和猛顿钻具。

1.3金刚石绳索取芯钻进技术

该技术较大特点为能在不提钻的状况下,利用绳索将包含岩心的内管提到地面上,进而能够方便地采取岩芯。因此被广泛应用到浅孔、深孔钻孔作业中。尤其在水利水电地质勘测过程中能有效避免孔壁掉块、坍塌情况的发生,能有效提高地质勘测效率。

1.4套钻技术

利用套钻技术能有效地从软弱层带中获取原状岩芯,尤其在软弱或破碎夹层中能较好地保障岩芯质量。具体施工时应做到:

1)在钻孔段的中心位置钻取36~46mm直径大小的钻孔,当钻孔深度达到1~1.5m时进行插筋并将黏结剂灌入其中。

2)等待黏结剂凝结后,使用直径110mm孔径套取岩芯。主要因为在黏结剂的作用下插入的细钢管和岩芯凝结在一起,因此能完整的取出软弱夹层且能使其保持较好的原有状态。该技术应用在众多的水利水电工程地质勘测中,取得了良好的效果。

1.5软弱夹层钻技术

在软弱夹层中使用一般的金刚石钻进法施工成功率较低,为此应使用专门的技术以提高软弱夹层钻进效率。在软弱夹层钻进施工时通常使用软夹层钻技术,该技术运用的取芯钻具包括岩芯阻塞报警装置、扶正装置、悬挂装置等部件构成。同时还包括一些减少振动、免受挤压和冲刷的保护系统。经实践证明该技术在水利水电工程地质勘测中发挥巨大的经济效益。

1.6大口径钻探技术

水利水电地质勘测中竖井的开凿很大程度上使用机械设备,一方面它能提高勘测施工效率,另一方面能降低劳动强度提高勘测作业安全系数,而且作业中能减小对岩体结构的影响。当前,大口径钻探技术使用的设备可开凿直径为800~1200mm的钻井,而且钻井深度可结合钻井方法调整,取芯操作时虽钻井直径不超过1200mm,但钻进深度可达50~60m。如进行全断面钻进孔径为800~1200mm,孔深可超过100m。总之,利用大口径钻探技术可通过孔壁和岩芯不但能观察地质风化、断层、透水性、岩性等状况,而且还可研究水文地质结构和岩体结构。

2遥感技术勘测方法

遥感技术在水利水电工程地质勘测上的应用,大大提高了地质勘测的灵活性和性。依据遥感平台高度可将遥感勘测技术分为地面遥感、航空遥感和航天遥感3种类型。且利用该技术获得的陆地摄影照片、航片、卫星照片等材料均是真实自然景观的图像,因此能够较清晰、的反映出岩溶、泥石流、崩塌、滑坡等地质现象,同时还能从中观察出地质构造、地层岩性和地貌形态。遥感勘测技术具有信息丰富、视野广阔、获得的影像具有一定周期性等优点,被广泛应用在水利水电工程地质勘测工作中。

2.1研究区域构造稳定性

利用遥感技术能够获得大量的高质量线性构造信息,因此能够地反映出地貌形态、水系分布以及地质特征等信息,进而帮助地质勘测技术人员更好地研究水利水电工程周围地区构造格架,评估工程周边地区构造稳定性提供素材。

2.2调查自然灾害

水利水电工程附近诸如泥石流、滑坡、崩塌自然灾害的调查是地质勘测工作的重要组成部分。针对该项内容的勘测如借助遥感技术提供的彩红外片或航卫片,结合现场勘查提供的资料进行的分析,能较详细的了解影响水利水电工程稳定性的自然灾害情况,对保障水利水电工程稳定性运行具有重要意义。

2.3调查岩溶情况

遥感技术提供的影像材料尤其彩红外影像,能为分析水利水电工程岩溶情况提供参考。一方面从影像中能很好的判读岩溶地貌状况,另一方面能从介质红外光谱差异性上分析泉水和地下水分布信息。国内很多水利水电工程地质勘测时,利用该方法研究岩溶及其渗漏问题取得较好效果。

2.4地质测绘填图

地质测绘时要求在保障成图现场校准和确保野外工作量的基础上,提倡使用遥感图进行地质测绘。而且部分地区大比例尺工程地质图应首先考虑遥感成图。这些要求均在我国水利水电工程勘测相关文件中有所体现。

2.5地质编录岩土工程开挖面

为更好的完成水利水电工程施工中存档备查、安全预报、反馈设计等环节工作,应借助遥感技术进行地质编录以指导水利水电工程地下工程开挖施工。为此,我国相关研究部门,在完善高边坡快速地质编录系统的基础上,成功应用到水利水电工程项目中。实际施工时结合使用数码摄像机,并进行现场采集和数据预处理,运用专门的软件系统进行处理后能够获得任意方位的线划图和连续的彩色影响。

2.6研究防洪、水土保持情况

我国相关科研单位曾利用TM卫片,对负责区域的水利水电工程附近的泥石流、滑坡情况进行解译,同时对其发育情况进行划分最终获得了区划图,并在此基础上提出了治理和建立预警系统意见,进而为负责区域的水利水电工程防洪、水土保持工作的开展提供价值较高的资料。

3工程物探方法

我国水利水电工程地质勘测中工程物探方法的应用起步较晚,直到20个世纪90年代,一些研究单位中才配备管线仪、声波仪、透视仪、电法仪以及综合测井仪等设备,使地质勘测野外数据采集精度得到较大提高,一定程度上促进了我国地质勘测技术的发展。

3.1地球物理层析成像技术

该技术借助已存在的钻孔或平洞,对发射和接受的投射波进行采集和处理,进而获得孔洞间波速值,最终对区间的岩体做出判断。实际勘测施工中如未找到有效且经济的方法,采用该技术往往能取得较好的效果,它不但减少操作劳动量,而且还能提高岩体物理力学整体评价质量。因此,我国非常重视该种技术在水利水电工程项目中的应用。

3.2钻孔彩色电视系统

该系统在确定泥化夹层位置、形状和尺寸方面发挥重要作用。经过多年的发展钻孔彩色电视系统经过了a91mm、a53mm、50mm阶段,其中a53mm彩色电视系统中的钻孔在a56mm金刚石钻孔基础上发展而来,50mm的钻孔彩色电视系统为在地质勘测中更好的观察水平风钻情况研制而成,该系统中首次运用了CCD光电耦合器件,具有性能稳定、集成度高、设计合理等优点。在科技发展推动下,钻孔彩色电视系统融合了数字和图像处理技术,功能越来越强大,例如主机将录像机、监视器、控制器融合为一体,能接入口径不同的钻孔电视探头,不但实现了数字化压缩存储,而且为后期的处理提供较大便利。

3.3高密度电法勘探

高密度电法工作依据的原理仍包含在电阻率法的范畴之内,不过其将地震勘探数据采集方法引入进来。进行野外实际勘测时能将所有电极设置在测点上,并利用电测仪和程控电极开关的转换实现数据的及时采集,同时将采集的数据进行处理进而获得地电剖面图。该方法融合了计算机和现代电子技术,能显著提高地电数据采集效率。

4总结

地质勘测质量对水利水电工程的长期运营具有重要影响,尤其地质结构较复杂地区,相关部门应结合地质结构特点,采取针对性方法以提高地质勘测数据性和完整性,为水利水电工程建设和运营提供良好的信息支撑。

作者:赵晖 单位:新疆水利水电勘测设计研究院

地质工程论文:水文地质勘察中岩土工程论文

1水文地质勘察的重要性

水文地质勘察是岩土工程勘察中必不可少的组成部分之一,它和岩土工程相互影响,互利共生,下面以地下水环境的建筑物为例研究水文地质的勘察的重要性。在建筑物周围存在这地下水,这些水影响建筑物周边的土壤和岩石的耐久性和寿命,建筑物也会同时受到很大的影响,同时地下水作为岩土资源的一部分,对于其他的岩土体的特性也有很大的影响,对于岩土工程的勘察工作的效率也会有很大的作用。在勘查工作中加强水文地质勘察,这不仅提高了岩土工程的勘察效率和质量,而且还为工程的后续开展提供了理论依据。然而在很多的官方和非官方的岩土工程勘查中,水文类的地质因素经常被忽视,被当做是象征性的工作之一,在后续的施工过程中,因为缺乏水文地质的资料和分布状态,往往会发生一些重大的安全事故。因此水文地质勘察对于岩土工程的勘察极为重要。

2岩土地质和水的关系

建筑和地下工程的稳定性和岩土的地质情况有着很大的关系,在建筑和土木工程中发生的事故往往是由于岩石的强度不够或者土壤的勘查工作不够充分造成的。在岩土中的材料主要分为两种,一种是土壤,一种是岩石,这两个材料的成形都和水息息相关,土壤中一般都含有大量的水,而岩石的形状的成形是河流冲刷之后形成的,因此岩土地质和水有着重要的联系,主要可以分为以下三个方面。2.1岩土体的胀缩性岩土体的胀缩性是在空气的气氛下,在失去水之后体积收缩或者在吸收水之后体积膨胀的物理反应。由于岩土存在着和周围的空气交换水的现象,土壤中的水因为温度的升高而蒸发,散发到空气中,体积减小;然而在下雨天或者湿润气候的时候,土壤颗粒之间的间隙提高,吸收了水之后,在表面形成了一层水薄膜,体积增大,因此岩土体因为水文地质而存在缩胀性。

2.2岩土的软化性质

由于岩土体的只要成分包含了土壤和岩石,土壤颗粒之间存在着大量的空气,是一种膨胀的物质,与之相反的是岩石颗粒之间的间隙较小,基本不会体积缩小,但是在水中浸泡之后会存在强度和硬度减小的现象,因此岩土体存在着软化效应。一般的岩土体都存在着软化的问题,例如页岩,泥岩,松土岩等等,由于岩土地质中的水文因素的存在,岩土表现出了很强的软化现象。2.3岩土体的透水性质岩土体的透水性岩土体由于重力的作用,其中吸收的水分会逐渐流失并穿过土壤颗粒的现象。相对而言,松散的岩土的透水性较强,而坚硬的泥土的透水性较强。在岩土工程过程中,由于土壤中透过了水,土壤的结构会受到很大的影响和破坏,还可能造成土壤直接混入水中形成泥石流等重大自然灾害。水分子没有透过土壤的部分可以把土壤黏在一起加强土壤的强度和硬度,因此水文因素在透水方面对于岩土工程的规划和勘察有着很多的影响,整体上改变了岩体的结构和强度。

3水文地质对岩土工程的危害

水是地球上最宝贵的东西,生命正是因为水而蕴育产生,因此水文地质对岩土工程有着很独特的作用,其中地下水对岩土工程有一定的危害。当地下水水位发生变化时,岩土体也会受到极大的伤害:水位上升,会造成一系列的问题,包括岩土沼泽化,斜体滑坡,山崩,溶洞坍塌,地下项目工程毁坏等等;当地下水水位降低时,往往是因为植被遭到破坏或者降雨不足引起的,这样会带来地质干枯,水质恶化,河流营养化等问题;地下水位频繁升降,由于地下水对岩土的软化作用和胀缩作用,岩土将会出现硬度发生改变,频繁的地下水水位升降会使得岩土层达到疲劳,土壤和岩石解体,造成土地坍塌,建筑损坏,土壤营养流失等问题。因此地下水位对岩土体的影响可以分为以下三类:

3.1地下水上升引起的岩土工程危害

水文地质的水位上升有很多的影响因素,主要的原因包括了气候因素如强降雨,降雪,气温变化等等以及人为因素如建筑工程如水坝建立,水电站的建造等等因素。这些问题会对岩土资源的分布和结构带来很大的影响,由于突然的软化效应,强降雨会造成泥石流和道路坍塌等问题,而由于岩土体的透水性,水位上升会导致过高的水位对地下项目如地铁,挖矿,隧道等等工程带来致命性的伤害,抑制项目的进度,同时由于水位过高,岩土的强度也会受到很大的影响,桥梁和山体的硬度都急剧降低,会导致山体崩塌和桥梁断裂的问题。因此水文地质的水位过高对岩土工程有着很大的伤害。

3.2地下水下降引起的岩土工程危害

地下水位过低会对岩土工程带来同样巨大的危害,水位降低主要是因为人为的因素造成的,人们大量的抽取地下水而浪费水资源,砍伐树木,毁坏植被,填湖造田等等,这些都会对地下水造成极大的伤害。地下水下降过多,会导致山崩地裂的问题,湖泊水源干枯,水中的生物死亡导致水质过于营养化,同时由于岩土体的胀缩性,岩土质量会受到很大的影响,土壤会过硬,导致植被也无法生存,农民的收入大幅度降低,农产品枯萎死亡。因此水文地质的水位过低对岩土工程有着很大的伤害。

3.3地下水频繁升降对建筑带来的影响

地下水的频繁升降会引起岩土产生不均匀,导致建筑的质量大幅度降低,由于地下水的大幅度升降会带来土壤中营养如铁,铝等缺失,同时频繁的地下水水位升降会使得岩土层达到疲劳,土壤和岩石解体,造成土地坍塌,建筑损坏,土壤营养流失等问题。

4结束语

在岩土工程的勘探过程中,水文地质的勘察有着十分关键作用,它影响了岩土体的结构和分布,由于岩土体具有胀缩性,软化性和透水性,岩土体的强度会受到水文地质的左右,为了防止水文地质对土岩工程的危害,我们需要认真的把握好水文地质勘察,按照规定的方法勘察岩土工程勘察概貌,切实地把水文地质融入到岩土工程中。

作者:刘冠红 单位:中国中铁四局集团有限公司市政工程分公司

地质工程论文:关于地质危害的隧道工程论文

1隧道及地下工程的概述

相较于市政工程与房屋工程,人们对于隧道及地下工程的了解并不多,因此,在进行其施工建设之前,相关企业和人员有必要对隧道及地下工程的概念和施工内容做到知晓和熟悉。所谓隧道及地下工程,主要是指从事研究及建造各种隧道及地下工程的一门应用科学和工程技术,其过程阶段包括规划、勘测、设计、施工及养护,隶属于土木工程下的一个分支,施工内容主要包括勘测和设计两个部分,前者主要负责隧道位置的选择,进而根据地形、地质环境来选择最合理、经济的路线走向,为后期的施工打好基础;而后者则是要按照设计图纸的要求来把纸上的构造框架落实实施,通过一些有效的方法使隧道及地下工程得以顺利进展。

2工程地质与隧道及地下工程的密切联系

由于隧道及地下工程一般是在岩体及土层中修建的通道和各种类型的地下建筑物,这就难免要涉及地质条件的影响,如果把隧道及地下工程比作一棵大树,那么工程地质就是这棵大树的根基,只有根基深厚,才能稳定保护整个大树健康成长,屹立不倒,所以工程地质的条件是否适宜对于隧道及地下工程的建设质量好坏起到了十分重要的作用,是其施工建设中不可忽略影响因素,因此,在隧道及地下工程项目施工之前,一定要对所处地质环境进行深一步的研究与分析,找出不利条件,采用不同的施工方法和技术来进行解决,做到因地制宜,结合实地情况,具体问题具体分析。例如:我国部分地区的一些特殊地质条件,对于软土地层,在施工建设中就应该变换有效的措施方案,采用符合地层要求的顶管、沉管和盾构;而对于长隧道需要采用水平钻井的方法来进行施工。

3隧道及地下工程的特点及容易产生的地质危害

(1)隧道及地下工程的特点。

任何一个工程的建设都有其自身的特性,隧道及地下工程的施工也有着自身的工程特点,首先,隧道及地下工程的施工周期较长,环境条件复杂,施工难度较大,作业面范围较为狭窄,这都在无形中增加了对施工技术的要求,使施工进程进行的十分艰难;其次,由于地质环境的变化多端,使得工程中的外界影响因素猛然增多,时常会发生一些突发意外的情况,这都要求相关单位及时做出相应调整,以应对不同的工程状况,对工程的协调组织管理都提出了新的挑战,同时隧道及地下工程的建设一般都需要投入较大资金,所以保障其施工的有序进行,减少或避免地质危害的影响显得非常重要;,隧道及地下工程会使城市的交通运作更加流畅,合理分担了城市拥挤的巨大压力,同时其建设的结构都具有强大的地震和爆炸承载能力,对于国防等建设工程具有重要的意义。

(2)隧道及地下工程中容易产生的地质危害。

隧道及地下工程的施工建设中很容易受到工程地质问题的影响,使得本来就不容易的施工工作变得更加举步维艰。比如:塌方的影响,在地下隧道开挖后,由于使用爆破的方式,会使围岩在经受土质松动以及变形压迫的情况之后,变得更脆弱,极易形成塌方,同时其与隧道开挖面的结构面非常容易产生土块变形塌落的隐患,由局部慢慢扩散形成整体塌方的趋势。与此同时,滑坡的产生也是影响隧道及地下工程进度质量的重要原因,很多滑坡的形成都在山区发生,多数源于地质活动引发的,在隧道的建设过程中,滑坡的现象常常出现在进出口、偏压以及浅埋等地段,一旦发生,后果不堪设想,势必造成生命财产上的重大损失。

4隧道及地下工程对于工程地质问题的处理方法

(1)严格做好地质勘测工作。

隧道及地下工程的建设工作中,地质勘测起到了十分重要的作用,正所谓:“知己知彼,百战不殆”,在施工开始之前,一定要对施工所处地点的地质条件有所了解,进行分析和研究,它是工程设计的重要资料,为以后的施工过程提供了宝贵的依据,否则,在还没摸清地质环境的情况下去进行施工工作,无疑会冒着很大风险,给整个工程都埋下了巨大的安全隐患,因此,开工之前的地质勘测调查工作是必不可少的。

(2)加强技术提高和责任监督。

伴随着科技的不断进步,施工建设中越来越多的新方法新工艺涌现出来,很多以前的老旧的施工方法已经不再适用,为了满足实际的工作要求,在隧道与地下工程的建设当中,已采用了很多新式的是施工方法或方案,比如:利用逆作法施工,坑内降水坑外注水等方法,有效地提高了其稳定性;另外,可以借助计算机等工具进行数据的分析,工程技术参数的计算。与此同时,大力加强对隧道及地下工程的施工建设的监督力度,以现场为重点,细致地整个工程的施工过程进行严密监控,不放过任何一个安全疑点,进而及时发现并解决,保障工程的施工质量和经济利润。

(3)反复论证审核施工方案,减少地质问题发生。

隧道及地下工程的施工方案是指导工人正确合理施工的重要根据,因此它的实施必须经过反复的推敲研究之后,确保没有问题之后,方可实行,否则无法做到在工程的复杂多变的建设过程中没有失误和安全危险。比如:降水设计方案的选取,就要预先通过论证、分析、找出其可行的地方与缺少的不足点,进而补充进去,使方案更、完整、实用,以此选择出的降水设计方案,让工程施工变得更有把握。由此可见,对于施工方案的对比分析与审核是施工前不可或缺的一项工作,只有提前对实际施工容易出现的情况做具体的分析总结,才能更好地避免地质危害对于隧道及地下工程项目的施工建设影响。

5总结

总之,在隧道及地下工程的施工建设中一定要考虑地质危害给工程带来的巨大影响,这关乎到整个工程建设的质量、安全和经济问题,不容忽视,只有提高自身技术施工水平,不断在实际工程中总结经验和教训,才能在未来的项目建设中取得更好的成绩,希望通过本文的论述,能给予广大地质工程建设者参考和启迪,进而获得更大的进步和提高。

作者:李欣 单位:江西金工建设有限公司

地质工程论文:岩土工程勘察水文地质论文

1岩土工程勘察中水文地质分析

在岩土工程勘察、设计和施工过程中,水文地质问题一直扮演着一个非常重要,但是很容易被忽视的角色,工程勘察的成果往往很少涉及对水文地质参数的利用,将其当做是一个象征性的工作。在一些水文地质状况比较复杂的区域,如果忽视水文地质勘测,地下水很容易会对工程造成各种各样的危害,影响工程的施工质量、施工进度和使用安全。现阶段,城市化进程的加快使得城市人地矛盾冲突问题日渐凸显,高层建筑成为城市建筑发展的主流方向。而为了保障建筑的稳定性,地基基础的深度也随之不断增加,对于区域内的地形和地下水位造成了巨大的影响,引发了非常严重的后果。在这种情况下,只有做好施工现场的水文地质勘察,了解和掌握水文地质变化情况,才能够尽可能减少风险和隐患,保障工程的安全性和性。虽然在工程项目建设中,水文地质是一个非常小的组成部分,但是其作用是极其巨大的,做好水文地质勘察和评价工作,能够在很大程度上提高岩土工程勘察的质量和效率,减少和消除勘察中存在的各种不确定因素。在水文地质勘察中,应该从工程的实际需求出发,结合相应的水文地质资料,通过钻孔、测试等方式,对区域内的水文地质情况进行分析,了解地质条件与地下水之间的相互关系。

2水文地质在岩土工程勘察中的影响

2.1地下水位变化的影响

水文地质对于岩土工程勘察的影响是非常巨大的,尤其是地下水位的升降变化,会改变岩层内部结构的稳定性和性,从而引发地表塌陷、沉降以及裂缝等问题,影响地表建筑的稳定和安全。造成地下水位上升的原因是多种多样的,如含水层结构、工程施工、降水量增加等,这些因素可能单独存在,也可能共同作用。正常情况下,地下水位上升并不会造成很大的影响,但是,如果其上升速度过快或者存在不正常的水位上升,则会造成建筑物的腐蚀,或者引发滑坡问题。如果地下水位出现大幅度下降,不仅可能会导致地面沉降、塌陷等灾害,还可能会造成水源枯竭、地下水质恶化等问题,在影响自然生态环境的同时,还会威胁人们的身体健康。如果一个区域的地下水位出现频繁升降,则会导致膨胀性岩层出现不均匀膨胀和收缩变形,引发地裂灾害,对建筑物造成严重的破坏。

2.2地下水动水压力的影响

地下水动水压力在岩土工程勘察中的影响是非常巨大的,如果出现人为触动,则会导致地下水自然条件出现不同程度的失衡,在地下水中产生强烈的动水压力,影响岩土勘察工作的进度和质量。同时,由于动水压力相对较大,会引发各种各样的地质灾害问题,影响工程建设的顺利进行。

2.3对基础埋深的影响

在岩土工程建设中,基础埋深直接影响着建筑工程整体的稳定和安全,是非常重要的。因此,在对基础埋深进行确定时,应该充分考虑各方面的影响因素,对水文地质条件及其发展变化进行详细把握。一般情况下,基础埋深应该位于地下水位以上,而如果地下水位较高,基础埋深必须深入到水位以下,则需要采取相应的降水措施。在对基础埋深进行确定时,还需要考虑承压水的作用,采取相应的防护措施,以免在深基坑开挖过程中,出现承压水冲破基坑底部土层的情况。立足建筑工程基础施工现状,天然地不仅施工便利,而且成本低廉,在工程施工中通常都会优先考虑,不过,如果地基稳定性差,或者基础沉降过大,无法充分满足工程设计要求,则需要对地基进行处理,提升其承载能力。不仅如此,地下水的存在,还会对工程基础的开挖施工造成一定的影响,必须采取有效措施进行预防和处理,以保障工程的顺利施工。

2.4对工程建筑的影响

基础对于工程建筑的作用是不言而喻的,一旦基础遭到破坏,建筑必然会受到相应的牵连,产生沉降、倾斜甚至倒塌等问题。当区域内地下水位较高时,会导致建筑地下结构或者地下水受潮,影响结构的稳固性,会导致土壤盐渍化,对建筑基础造成侵蚀,同时也可能导致整个建筑地基以及周围附着物的变形、塌陷和损毁。在施工中,如果采用人工降低地下水位的方式,应该充分考虑其对于地层的影响,避免出现地表坍塌等问题。

3水文地质在岩土工程勘察中的应用

在岩土工程勘察中,勘察人员应该充分重视水文地质,对其抱有一个客观、的形态,做好相应的分析和评价,以确保岩土工程勘察工作的效率和质量。在对水文地质进行评析时,一是必须做好防腐处理,充分考虑岩土体的透水性、胀缩性、崩解性及软化性,消除各种不确定因素对于勘察结果的影响,对可能出现的地质问题进行预测;二是应该根据工程设计施工要求,对水文地质评析问题进行深入探究,通过的水文参数,对岩土工程勘查中可能遇到的各种问题进行预测,并做好相应的防护措施。水文地质在岩土工程勘察中的实际应用,主要体现在以下几个方面:

3.1自然地理条件勘察

岩土工程勘察工作包括了多方面的内容,能够为工程项目的建设提供的岩土数据,而水位地质勘察能够为工程的安全施工提供依据。因此,在岩土工程勘察中,应用水文地质勘察是非常重要的。自然地理条件勘察是水文地质勘察的重要组成部分,主要是对区域内地形地貌和地下水文特征的勘察,帮助工程建设人员了解施工现场周边的地形地貌、水系、气候等特征。

3.2地质条件勘察

地质条件不仅影响着工程基础的施工质量,同时也在很大程度上影响着建筑整体结构的安全性、稳定性和耐久性。在岩土工程勘察中,地质条件勘察主要是针对工程建设区域的地质构造特征、地层岩性、构造运动等进行勘测,为岩土工程的建设提供必要的数据支持。

3.3地下水位勘察

上文中提到,地下水位的升降变化会对建筑主体和地基造成不容忽视的影响,因此,在正式施工前,做好地下水位的勘察工作,是非常重要的。通常情况下,地下水位勘察需要对最近3-5年的较高水位、低水位及水位变化情况进行勘测,并对地下水的排泄条件、与地表水的补排水关系等进行明确,进而对地下水位在岩土工程建设中的影响进行分析,做好相应的预防和应对。

4结语

总而言之,在岩土工程勘察中,应该充分重视水文地质勘察发工作,了解水位地质对于岩土工程勘察的影响,对水文地质进行评析,确保其能够在岩土工程勘察中得到有效利用,把握水文地质对于岩土工程勘察的实际危害和影响,充分重视水文地质工作,确保岩土工程建设的顺利开展。

作者:廖祥才 刘华 单位:江西赣南建研工程勘察有限公司

地质工程论文:岩土工程地质灾害论文

1岩土工程地质灾害主要类型特征及成因分析

1.1岩土工程地质灾害主要类型特征分析

从上世纪80年代开始,地质工程学就在我国诞生了,地质工程学主要就是对地质灾害的防治所进行研究的。地质灾害工程涵盖着对地质灾害的防治以及岩土两个重要的层面,其中的岩土工程则是施工间所设计到的开挖岩土体的加固处理。从岩土工程地质灾害的主要类型特征层面,不同的地质灾害类型就有着不同的特征,岩土工程中的泥石流地质灾害类型是降水作用下,沟谷以及山坡等出现的携带大量石块及泥沙物体的洪流,主要是表现为固体流动和液体流动相结合的混合物,这一地质灾害类型受到弃土弃渣的防护不合理所致,再有就是在开挖过程中没有科学化进行。再者,岩土工程地质灾害中的滑坡类型也比较常见,主要是地下水以及河流的冲刷等使得斜坡的岩体或者土地的软弱地带发生的下滑情况。滑坡地质灾害主要的由于强降雨或者强降雪所致,还有就是受到地表水冲刷、浸泡等也比较容易发生滑坡地质灾害。岩土工程地质灾害类型中的崩塌也是比较常见的灾害类型,这一地质灾害主要就是由于根部的虚空使得陡坡裂缝分割岩体而发生局部的折断等状况,这样就失去了原有的稳定性鞥发生翻滚。崩塌地质灾害主要是受到矿产资源开采及道路边坡开挖影响比较严重。另外,岩土工程地质灾害中的地面变形也是常见灾害之一,这一类型的地质灾害主要有地面的沉降额塌陷,或者是出现裂缝等。地面变形的地质灾害受到区域内地表水的大量抽取以及表面的熔岩和对矿产的不合理开采的影响比较严重,所以在对岩土工程中地质灾害的防治过程中就要能够结合实际进行处理。

1.2岩土工程地质灾害的成因分析

岩土工程地质灾害的成因根据类型的不同也会有着多种成因,主要体现在受到地形地貌的影响比较显著,我国是地质灾害最为严重的国家之一,每年由于地质灾害所造成的损失比较巨大,这对多个地区的经济发展有了限制。从岩土工程地质灾害的主要成因层面来看,分为自然因素及人为活动因素,其中的人为活动因素是造成地质灾害比较重要的影响因素,由于在一些建设和开发开采等活动的实施下,就对原有的地质自然形态造成了破坏,从而引发了一些列的灾害,其发生和地质本身的关系并不大,主要就是由于人为破坏的。对于岩土工程的地质灾害的发生是在自然地质演变和气候的变化下逐渐形成的不稳定状况,经过人为活动对这一不稳定活动的破坏,加快了地质灾害的发生。地质灾害的发生对人们的经济财产以及生命等都有着很大的危害,这也是灾难性的事故。另外就是岩土工程地质灾害的自然因素,这一影响因素也被称为是及时环境问题,不会因为历史变迁而发生变化。地形地貌的影响以及水文气候的特点和地质环境的特点等都会对岩土工程地质灾害的发生起到促进作用。

2岩土工程地质灾害的有效防治措施探究

及时,对岩土工程地质灾害的防治要从多方面进行考虑分析,采取多样化的防治措施,由于地质灾害的发生需要一定的条件促进才能形成,所以为能够将岩土工程地质灾害得到有效防治,就要从源头上进行消除。首先是对岩土工程的实施过程中,要能对地质灾害的勘察得到充分重视,地质灾害额发生和地质状况有着紧密的联系,这就要对地质的实际状态加强勘察,进而保障岩土工程施工中的安全性。具体的措施就是先成立地质勘察小组,对岩土工程施工的地区进行实际的勘察,对施工场地的地质特征以及形成原因加以详细化分析,然后对地质灾害发生可能程度进行评估,并要定期的到现场实施观察。第二,当前我国的科学技术有了很大程度的发展,将其在岩土工程施工的有效应用对地质灾害的防治就有着积极作用。从我国地质灾害监测预警体系的发展过程中来看,有的是通过先进仪器设备诶等进行的专业监测,还有的是通过群众参与的群测群防。总体而言,对岩土工程施工过程中的地质灾害防治要能将“感”、“传”、“知”、“用”这几个层面得到的掌握,其中的感就是对监测数据进行采集,再通过移动终端对所采集的信息加以传递,这样就能通过卫星传回监测的数据,然后再对这些数据加以处理分析并建立模型,对地质灾害的状态以及发展趋势加以判断,就是采取辅助性的决策对地质灾害监测预警以及搬迁转移等措施提出。第三,对岩土工程地质灾害的防治还需要开展相应的防治工程设计,结合实际岩土工程所受到的灾害情况进行对防治的途径加以确定,然后再按照灾害的发生程度以及对防治目标的确定等对防治的实际强度和工作量详细的制定,例如采取支挡或者排水以及加固等方面的措施进行实施。从工程层面来看采取工程型防治是地质灾害最为主要的防治措施,工程开展过程中要进行实施削方减载,并把缘地表排水及开展前缘支挡的方法对实际的施工要求加以满足,在工程防治方面要能结合实际来采取相关措施。第四,而采用生物防治的措施,则主要是通过植树造林以及草坡护理等方式实施防治,这在环境保护以及防治的时间上都有着较好效果的呈现。还可再用地质灾害的避让措施的实施,岩土工程施工过程中通过避让措施能够对地质灾害的损失降到低。对于灾害隐患点及变形斜坡在雨天所采取避让措施比较有效,如在下雨天可让比较容易发生地质灾害的群众及时的搬迁,在对这一措施实施过程中要能有效遵循就近以及不受灾害威胁的原则。对于有着较大危害的采取避让措施是比较有效的。

3结语

总而言之,结合我国地质灾害多这一特点,在岩土工程的施工过程中要能够考虑多方面的原因,对可能发生的地质灾害及时的进行防治,防止灾害的加重。通过当前的一些先进技术的应用,对岩土工程施工中地质灾害的防治有着重要的作用,所以作为施工人员也要能对地质灾害防治的长期性及艰巨性有一个充分的认识,在日常当中也要能够加强这一层面额研究。

作者:徐诗婷 单位:东北农业大学

地质工程论文:地质灾害危险性评估隧道工程论文

1.基本地质特征

1.1工程地质条件

地基土层主要由人工填土、第四系松散沉积层、以及第四系残积层组成。土体以人工填土、淤泥质土、粘性土、砂类土多层土体为主。底部隐伏基岩为古近系华涌组(E2h)泥质粉砂岩。

1.2水文地质条件

地下水类型主要有二种类型,为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。地下水主要赋存于第四系砂类土层中,属承压水,地下水埋深浅,水量贫乏,地表水系发育。

2.地质灾害危险性现状评估

在评估区范围内有4处不同程度的地面沉降地质灾害,主要表现为地面产生裂缝、房屋产生裂缝破坏等。

3.地质灾害危险性预测评估

工程建设可能引发或加剧的地质灾害类型有地面沉降和崩塌或滑坡2种。

3.1地面沉降:选取6个钻孔按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)中应力面积法计算路基沉降量,公式为s=ψss′=ψsnisioEP1(ziαi-zi-1αi-1)。计算结果为:工程沿线各孔最终沉降量为71.5mm、194.4mm、46.4mm、43.6mm、127.5mm、82.2mm。全线沉降量小,地质灾害危害程度小,危险性小。

3.2基坑边坡崩塌或滑坡

隧道基坑开挖深度0.5~11.0m。可用2种方法分析。

3.2.1坡率法

根据《工程地质手册》(第四版)第八篇第四章边坡工程中的土质边坡坡率允许值表,拟建隧道工程基坑开挖U型槽和框架段为垂直开挖,挡土墙部分为1:0.25坡率开挖,均大于其低坡率允许值,本拟建工程在基坑开挖过程中,基坑边坡不稳定。

3.2.2计算法

根据瑞典条分法,总应力模式计算天然和暴雨工况的边坡安全系数。计算结果显示:在K2+180截面的安全系数分别为0.78和0.66,K2+280截面的安全系数分别为0.94和0.76。坑壁不稳定,发生崩塌或滑坡的可能性大,此段整体开挖深度较大且局部地段地基有软土分布,总体评价地质灾害危害程度和危险性大。K2+180截面的安全系数分别为0.94和0.76,基坑坑壁较不稳定,由于此段开挖深度较小,总体评价其危险性中等。

4.评估结论

预测拟建项目在工程建设及使用过程中,可能引发或遭受的地质灾害类型有2种:地面沉降和基坑边坡崩塌或滑坡。

4.1地面沉降

工程全线沉降量小,发育程度弱,危害程度与危险性均小。

4.2基坑边坡崩塌或滑坡

工程沿线K1+895~K1+953.472段发生崩塌或滑坡的可能性小,地质灾害危害程度和危险性小;工程K1+953.472~K2+280段发生崩塌或滑坡的可能性大,地质灾害危害程度和危险性大;工程K2+800~K2+379.66段发生崩塌或滑坡的可能性中等,其危害程度中等,危险性中等。

5.工程建议

拟建工程主要为隧道工程,在基坑开挖深度范围内,坑壁岩土体其自稳性较差,注意采取相应的支护措施,场地紧邻重要的铁路及建筑物,须采取措施控制基坑开挖对周边环境的影响。

作者:颜秋实 谢伟华

地质工程论文:地质工程勘察论文

1各种成因不良土质的工程地质特性

1.1杂填土以及膨胀土

杂填土按照成分可以分为建筑垃圾土、工业垃圾土以及生活垃圾土。杂填土是由于人们活动造成的无规律积累物形成的,它具有厚薄不一、成分多样、颗粒不均匀、孔隙较大松散的显著特点。膨胀土具有失去水后收缩、遇到水变膨胀的特性,属于黏土。具有高度的塑造性,是部分地质工程勘察中的地基方案选择。

1.2饱和粉土和饱和粉细砂

饱和粉土和饱和粉细砂的特点有:结构松散,在静载作用力下能够保持较高的强度,但是在地震力或是振动力的作用下超孔隙水压增大,颗粒之间的作用力降低,土中排水不畅时可以使土悬浮,产生液化沉陷导致土的承载能力下降或地基发生失稳状态。应对于饱和粉细砂以及饱和粉土的液化程度和液化层分布范围进行查明。

1.3软弱黏性土

软弱粘性土是湖沼相和相泄湖海相三角洲的结合沉淀物,它在第四纪后期形成的软弱性土具有孔隙比大天然含水量高压缩性高抗剪强度低承载力低渗透性弱以及沉降稳定时间长的显著特点。

2地基基础方案的选择

地基方案选择的主要目的是为了提高软弱地基的承载能力、消除地基土的振动液化沉陷影响、减轻膨胀土的胀缩性、消除黄土的湿陷性、防止沉降量过大及不均匀沉降的产生、防止剪切破坏使地基失稳、满足上部结构对地基的要求。

2.1杂填土和膨胀土

杂填土一般是由建筑垃圾、生活垃圾、原土压实。杂填土一般不宜采用天然地基,但在填筑年代超过5年后,性能稳定的工业垃圾和建筑垃圾均会达到一定的密实度。此类地基在采取上部结构刚度的措施和加强基础措施后,可作为一般建筑物的天然地基持力层,但其地基承载力应根据其它原位测试手段或载荷试验取得。对于局部厚度较小的杂填土,可采用表层压实法、重锤夯实法、换土垫层法或将填土挖除,将基础直接置于稳定的土层上。对于深度较大的杂填土,可采用复合地基处理或强夯法处理。对于有机质含量较多的生活垃圾当厚度不大时可挖除回填好土,对于厚度较大的生活垃圾不宜采用强夯法、表层压、换土垫层,应当采用桩基础。由于膨胀土质具有失去水后收缩,遇到水变膨胀的特性,因此影响膨胀土质的重要因素即是含水量。对于膨胀土质需要调查当地的区域水质条件和气候条件,分析土质的含水量不同压力作用下土质的自由膨胀率和土质的膨胀率,确定地基土的膨胀等级。根据当地的区域水质条件、气候条件的实际情况,处理地基的膨胀力,保持地基不受变形的影响。对需要处理的膨胀土,要考虑到地下水位以及湿陷程度对膨胀土的影响。在地下水位深、膨胀土较厚的情况下,可以利用地基土的上部,对基础进行浅埋工作,减小地基土的膨胀变形量。当膨胀土的厚度在2m~1m,膨胀土处于地表3m~2m之间时,可以采用全部挖出膨胀土的方法,挖出膨胀土后进行砂土或者灰土黏性土的替换。当膨胀土埋藏很深并且土质的承载能力不能满足高层建筑物的要求时,使用桩基础的方法解决。换土垫层方法用来处理膨胀土埋藏较浅并且土质厚度很大的情况。

2.2饱和粉细砂以及饱和粉土

当处理饱和粉细砂以及饱和粉土的液化地基土时,要根据饱和粉细砂以及饱和粉土的液化等级以及建筑物的特性进行综合确定分析,不能一接触液化场就消除液化沉陷的影响比如,可以不采取任何消除液化措施的是丁类建筑物的轻微液化场地和丁类建筑物的中等液化场地,对于丁类建筑物的严重液化场地需要进行上部结构和基础结构的处理,对于丙类建筑物的轻微液化场地和丁类建筑物的中等液化场地也需要进行加强上部结构和基础结构的处理,对于丙类建筑物的严重液化场地需要进行全部消除或部分消除液化沉陷的影响,此外也需要进行加强上部结构和基础结构的处理,对于乙类建筑物的轻微液化场地需要进行部分消除液化沉陷的影响或进行加强上部结构和基础结构的处理。对于那些全部需要消除液化沉陷的场地,在处理深度时要保持处理深度高于液化深度的下限,通过改善排水条件或增加土地的密实程度,可以有效的处理液化的地基对碎石桩进行振冲挤密或振冲置换时消除超孔隙水压以及增加土地密实程度的有力措施,还可以选用强夯法灌浆法对土地密实程度进行加大处理,在使用桩基础时可以将桩端降到液化程度以下来稳定土层。

2.3软弱黏性土

面积不大的或是埋藏不深的软弱粘性土可以进行挖掘处理或是采用基础加深的措施。对于厚度很大的软弱粘性土可以采用灰土桩垫层换土法,对于宽度小的基础可以选用条形地梁跨越。排水固结法可以作用于不含水砂层的软弱粘性土。

2.4天然地基

天然地基是地质工程建设中选用的地基种类。在地质工程建设中遇到天然地基时,需要结合基础形式以及地基的上部结构进行综合处理分析。天然地基的每层土层的地基承载能力以及物理力学指标有很大的差异,天然地基的土质都是经过沉积循环后成层出现的,首先要做到把上部承载能力强的土层当成天然地基的支持力层,然后对其下部卧层土层的承载能力进行验算,看看能否满足承载力的要求。当天然地基下部卧层土层的承载能力不能保障承载力的要求时,为了加大厚度,需要对基础进行浅埋处理,在这个过程中要保持冻土的深度小于支持力层土层的厚度。对基础进行加宽处理可减少上部结构的天然地基单位承载能力需求。地基的边坡稳定性、地基的变形程度、地基的承载能力是选择天然地基的三个必要条件。在地基土的质地比较均匀、地基土的压缩性小、地基土的承载能力高时,在保障地基承载能力的同时就可以保障地基的边坡稳定性以及地基的变形程度。

3结论

在地质勘察工作中,勘察人员要在充分分析水文地质和工程地质的基础上,根据上部结构、基础和地基的共同作用,选择合理的地基处理方案。地基处理方案的选择,首先考虑的是充分利用天然地基的优势,在天然地基无法满足条件的情况下,再对几种方案进行比较,从中选出一种既经济又合理的地基方案。

作者:常德峰 单位:齐齐哈尔矿产勘查开发总院

地质工程论文:工程地质勘察水文地质论文

1.水文地质的重要意义

从特点上来看,工程地质与水文地质两者是相互影响,相互联系的,彼此间相互作用,两者之间并不是独立存在。众所周知,岩土上的一种重要组成结构是地下水,地下水不仅会影响到岩土体工程的特性,更会对基础工程造成一定影响,进而对建筑工程的耐久性和稳定性造成干扰。做好水文地质勘察工作,避免水文地质危害的影响,不仅能够保障勘察结果的质量,能够促进建筑质量的提升与强化,对于建筑行业的发展具有重要现实意义。通常情况下,对于那些具有较为复杂的水文地质地区而言,由于受到客观因素的影响和制约,使得我们不能够对水文地质进行深入研究和分析,如果在设计阶段没有做好充分的准备工作,那么就会出现各种问题,岩土工程也有可能受到地下水危害的影响。这就在一定程度上体现出了我们在进行工程地质的勘察过程中,必须做好水文地质的研究工作,在条件受限的情况下应当做好意外情况的预防和应对措施,保障工程勘查的质量和工程的稳定性。与此同时,我们在进行工程地质勘查的过程中不仅要将水文地质情况清除,还要将建筑物受到地下水的影响作为探讨的重点内容,根据勘查的实际情况来提出相应的预防和整治措施,较大限度上降低地下水对工程的危害和影响,保障工程建设的顺利进行,强化工程的质量和稳定性。

2.工程地质勘察中水文地质危害

工程地质勘察中水文地质的危害对工程建设来说具有重要的不良影响,无论是地下水位的升降变化,还是动力水压都有可能对岩土工程产生危害。通常情况下,造成地下水位变化的原因主要有两点,分别是自然因素和人为因素。一旦地下水位产生较大波动,超过了规定限值,将会促使岩土工程质量问题的产生。一般来说,水文地质的灾害主要分为三类:潜水位上升形成的危害。通常情况下,河流、湖泊等水位的上升,都会造成潜水位的升高,灌溉工程的渗漏问题也会影响到潜水位的变化。相关的调查统计显示,潜水位升高将会对建筑物的质量造成重要不良影响,一方面潜水位上升将会促使建筑物地基硬度的弱化,含水量增加,土壤的强度也将会得到不同程度上的下降,在这样的环境下建筑物极易产生沉降变形问题,影响到工程质量。地下水位下降造成的危害。一般来说,造成地下水位下降的主要原因在于人为因素,人们为了获取水源大多会采用开取地下水的方式来满足自身对于水源的需求,大量的地下取水造成了地下水位的下降。地下水位突然下降将会对地面造成重要的破坏,地面沉降、地裂等问题都是由于地下水位下降产生的,这些问题为人们的正常生产、生活带来了重要的干扰,也在一定程度上破坏了自然环境,造成了生态环境的恶化。地下水位波动所带来的危害。地下水位的波动对于岩土工程来说具有很大的影响,一般来说造成地下水位波动的因素有很多,自然因素中季节气候的变化、河流水位的变化等都会造成地下水位产生不同的变化和反应。具体来说,地下水位带来的危害主要有如下几点,地下水位的变化将会压密土地,增加土体的密度;建筑物的基础建筑材料的腐蚀程度也将会有所加剧;地下水位的波动还会促使岩土产生涨缩现象,在多次涨缩变化后,将会造成地裂问题的产生。对于地下水来说,如果其水位一直保持在较为平稳的状态,其动水压力也将极为有限,其破坏程度基本上可以忽略不计,很难影响到工程的质量。但如果地下水位在人为因素或自然因素的影响下出现了失衡变化,将会为岩土工程带来较大的干扰,甚至产生相应的灾害。

3.地质勘察中水文地质危害的预防措施

针对水文地质的危害对岩土工程的建设具有直接的影响,为了能够保障工程的建设质量,我们就要在工程地质勘察过程中处理好水位地质的危害,较大限度上避免水文地质危害的产生。为此,我们在现实的工程地质勘察过程中应当加大对水文地质的研究力度,将与岩土工程相关的水文地质因素查找出来,对这些因素的影响进行分析和探究,并对有可能形成的危害作出提前的预防和应对,将水文地质信息交给后期工程的施工单位,在这样的环境下工程的建设质量就能够得到很大的保障,使水文地质的危害处于一种可控状态。经过对水文地质危害的分析后,我们已经了解到其对岩土工程的重要影响,因此在未来的工程建设中,相关部门应当加大对地下给水管道和引水管道的巡视力度,如果发现渗漏现象要予以及时修复。对于地下取水行为也要予以严格规范,避免出现地下水位突然降低或大幅度降低现象的发生。

4、结束语

工程地质勘察中的水文地质危害不仅会影响到工程建设的正常进行,更会对自然环境造成破坏和影响,因此我们要在未来的发展中加大对水文地质的考察和研究力度,根据勘察结果来采取相应的预防和控制措施,确保建筑物的质量与安全。

作者:魏廷忠 单位:山东省鲁南地质工程勘察院

地质工程论文:工程地质灾害论文

1昆钢54万吨/年钢渣综合利用项目的地质勘察

1.1区域地质构造

安宁市境内构造复杂,东西两面为两条南北向大断裂,被普渡河大断裂和易门大断裂夹持。规模较小的褶皱构造较为发育。较大的褶皱构造位于中南部的黑风洞背斜,轴线成东西向经鸣矣河乡延伸到昆阳。轴部出露上元古震旦系地层,两翼为古生界地层,构成宽缓舒展背斜。受断裂活动影响,区域内温泉、崩塌、滑坡较为发育。工程区附近有两条大型断裂带,受断裂带影响,区域内出露岩体较为破碎。区域内主要发育有2条裂隙。勘察区从地质构造上看,位于普渡河大断裂和易门大断裂之间,区内地质结构较为复杂,存在多个小型断裂层。据历史地震资料,自1500年至今,安宁地区发生5级以上地震21次。

1.2变形破坏机理

该滑坡原始地形坡度按照工程地质测绘和钻探揭露为5°~12°,处于一种稳定的状态中。为了对昆钢54万吨/年钢渣综合利用厂区进行修建,前缘位置形成了陡坡(高10.0m、坡度为31°),因此应力在坡脚处集中分布。同时,含碎块石粉质粘土层在坡脚初露,局部地段的石含量较高,存在较为严重的架空现象,地表水下渗,而下伏粉砂质泥岩具有相对较好的隔水性,容易在基覆界面处形成一条活跃地带,便于地下水运移。因此,在降雨等因素的影响下,在8日下午5点出现了整体滑动现象,最终就形成了现在我们所看到的这种地貌特征

1.3工程地质灾害防治

本次设计选用2—2'剖面对各个该滑坡的整体和局部稳定性进行计算和分析。对该滑坡的整体稳定性选用勘察确定的滑动面计算其稳定性。根据分析显示,边坡稳定性系数降低的主要原因是:由于降雨作用,边坡土体含水量增加,引起的抗剪强度降低,说明水对边坡稳定性起着主要控制作用。因此,在工程建设中应做好边坡区及周边环境中的地表水的排水过程。同时,在边坡坡脚处应设置支挡结构,支挡结构形式应根据计算合理确定,以确保边坡的稳定性。

2工程地质灾害治理设计

2.1指导思想

在充分掌握滑坡和边坡的活动规律、影响因素等的基础上,充分利用合理的、科学的手段,坚持因地制宜、实事求是,对防治工程进行合理布设。将现阶段的灾害治理作为重点工作,寻找灾害治理与环境保护二者之间的结合点,这样才能利用最小的代价得到较大的收益。

2.2设计目标与原则

从变形机制的角度来看,因为受到于前缘开挖和地表水入等作用的影响,在前缘开挖过程中形成临空面,在其作用下使得原有坡体内部的应力状态将要发生变化,从而出现应力重分布等效应,最终出现斜坡变形。随着地表降水入渗,斜坡土体长时间受地下水的浸泡,特别是土体抗剪强度(基覆接触面)降低,直接导致变形体稳定性下降,因此防治工程治理应严格按照“根治变形”的原则,将防治前缘继续强烈变形作为基本目标。工程布局以防止滑坡继续发展,导致发生灾难性地质灾害为目标,在设置抗滑桩进行治理,确保变形区内设施和人员生命财产安全。在灾害防治过程中,应采用有效的治理措施对滑坡的继续发展进行限制,对其形成的诱发因素进行有效的控制;同时尽量减少治理工程对植被造成的破坏,并注意利用合理措施对坡面进行绿化,应按照地质单元的不同采用不同的处理措施。

2.3治理工程总体设计

根据滑坡的破坏特征、变形情况、影响因素及发展趋势,采用前缘设置支挡措施和坡面截排水的处理方式进行治理:(1)在滑坡体前缘的拟建公路内侧设置一排抗滑桩,桩长和截面根据计算剩余下滑力和边坡高度设置;(2)在滑坡后缘1.0m处设置截水沟。截水沟截面为0.4m×0.5m,采用M7.5砂浆砌筑MU30片石,砌筑厚度为0.3m;(3)在滑坡体上设置截水沟。截水沟截面为0.3m×0.4m,排水沟截面为0.4m×0.5m,采用M7.5砂浆砌筑MU30片石,砌筑厚度为0.3m;(4)根据边坡的整体稳定性和地形特征,对4-4剖面对应的边坡在其前缘设置抗滑桩进行整体支护并采用钢筋混凝土菱形格构进行坡面防护,对5-5剖面对应的边坡拟在坡脚设置护脚墙并采用钢筋混凝土菱形格构进行坡面防护,在边坡外设置截排水沟,截水沟截面为0.4m×0.5m;(5)对公路外侧的边坡拟采用局部放坡+桩板墙(或浆砌块石路肩墙)的治理措施进行治理,桩板墙设计桩长为12.0m,截面为1.0×1.5m,挡土板厚度为0.3m,设计墙高为6.4m;(6)对滑坡区道路,首先应将表层松散的土层开挖后,然后分层回填碾压。

3结语

综上所述,工程地质灾害防治对整个社会的稳定存在重要影响,因此工程地质灾害防治勘察与规划等相关问题一直以来都受到人们的重视和关注,尤其是近年来随着社会经济的不断发展,我国已经具有较高的技术水平和装备水平对工程地质灾害进行勘察,相信未来工程危害会得到逐渐的改善。

作者:申万江 王强军 单位:核工业西南勘察设计研究院有限公司,

地质工程论文:水利工程勘测地质环境论文

1.水利工程地质勘测的意义

在水利工程正式建设前,对水利工程环境中进行地质勘察意义非凡。对水利工程进行地质勘察,除了能够有效避免和降低水利工程在施工时的突发状况,比如地质滑坡以及坍塌等状况,还有助于保持自然环境的平衡稳定。湖北省三峡大坝的顺利建成,就很直观地表现出了地质勘察的重要性。三峡大坝工程在正式施工以前,水利工程师就对当地的地质环境作了非常细致和认真的勘察,所以在三峡大坝正式施工时,建筑工程师们便能够合理地使用新型材料和施工技术,很大程度上避免了混凝土开裂等问题,从而大大提高了三峡工程的安全系数,同时也为中国带来了巨大的经济效益。总而言之,水利工程地质勘察对于水利工程的建设是极其必要的,它能够在分析工程施工可行性的基础上,帮助建筑人员科学地设计和管理水利工程的设计方案与具体的施工措施,最终保障水利工程的环境能够得以完善的设计,同时又可以兼顾施工方面存在的特殊需求,从而建设出高质量的水利工程。

2.地质环境对水利工程的影响

地下水对水利工程的影响主要体现在以下两个方面:首先,由于岩土体与地下水的相互作用,会导致岩土的稳定性与强度降低,并且进一步引发多种地质灾害,如水坝渗漏,岩溶以及滑坡等,而这些灾害一般都会给建筑工程的施工和后期使用造成很大的影响,甚至引发安全事故。其次,因为地下水中富含大量的有害化学成分,容易破坏和侵蚀水位下的钢结构和混泥土结构,从而降低了建筑物的使用期。从地基和基础的层面来说,地下水水位的变化也会在对建筑工程造成不同程度的影响。如果地下水水位的变化在基础面之上,不会对建筑基础造成太大的损害;如果地下水水位变化在基础面以下,就会对建筑基础造成非常重大的损失。若是地下水水位上升,岩土体会软化,进而削弱建筑地基的强度。尤其当岩土体结构不稳定时,出现的软化现象会更加严重,而引发建筑物破坏、变形等后果。

3.水利工程地质勘测的主要手段

3.1山地勘探

山地勘探,是一种通过人工或机械剥土,开挖探坑、探槽、探井等,从而展示出地表浅层地质状况的勘探地质方法。山地勘探一方面可以直接有效地对地质现象进行试验、取样和观察,另一方面由于这种方法在使用的工具和技术方面不需要太高的要求,所以它大多数情况下是用来勘察地表浅层地质。由于它的勘探工具和技术简单,使得勘测的深度也有所限制,这也是山地勘探的缺点所在。

3.2工程物探

工程物探,它不同于山地勘探,它主要是用观测仪器对被勘探区的地球物理场进行直接的测量,然后对测量地球物理场所得的数据进一步处理来推断并预测地下可能存在的局部地质体、地质构造的位置等其他具体属性的科学。工程物探方法主要包括重力场勘探、磁场勘探、直流电场勘探等等,以及地震波勘探、电滋波勘探等。

3.3钻探

钻探,同山地勘探和工程物探一样,是一种勘察水利水电工程地质的重要方法。因为工程建设的地基条件和要求都变得越来越复杂,而且还出现了许多地质问题,比如软弱夹层的层位确定和取样,砂层取原状样,以及特硬地层的钻进等问题,如果只依靠常规的钻探方法,并不能得到理想的结果。我国的工程师为解决这些难题不断地钻研工作,最终取得一批效果良好的成果,如金刚石套钻取芯技术以及各种类型的砂层和软土层钻进及取样技术等。而且有很多技术都已达到了国际先进水平。

4.水利工程建设的工程地质环境分析

4.1地壳稳定性

地壳稳定性是指受到地球内因外因和工程共同作用下的断层移位,坡体的崩塌、滑坡、泥石流等。在水利工程地质勘察过程中主要对区域的地形地貌和地质构造等进行调查,分析制约系统应力场以及渗力场的规模以及强度的因素,获得这些工程地质现象发展的预测信息,从而可以提醒我们提前做准备,在较大程度上降低经济损失。除此之外,还要求对遭到破坏的现象进行应力应变反演算反分析,分析并找到影响稳定性的重要影响因素,然后尽可能地采取针对性的技术措施进行协调,从而达到系统的稳定。

4.2地基稳定性

水利工程中所指的地基稳定性指的不仅仅是水工构筑物的地基稳定性。坝基的稳定性所涉及的不仅仅是承载能力和变形问题,同时还涉及了坝体的抗滑移问题和坝基岩层的产状对坝基所产生的影响。由于水利工程的地基不仅要承受自身自重和水自重,同时还要承受水的作用所形成的各种荷载作用。地基在承受这些荷载之后,将会产生一定的变形,并且把应力能转化为应变能。尤其是岩基,在各种荷载作用之下,不仅是岩石的弹性发生变形,而且还会由于岩石的塑性变形或沿某节理裂隙发生剪切破坏引起基础沉降。

4.3地表稳定性

地表稳定性涉及的主要是地表层面的变形问题,它一般体现在动力工程地质现象中,各种地表变形破坏的情况中,以及地表岩土体的性质变化。仔细研究与勘测地表的稳定性会对这些工程地质现象的发育规模、发展速度及趋势的进一步预测带来便利。在研究地表稳定性的同时,还应该积极地提出工程技术措施来减弱这些变形破坏现象的发生。总而言之,在对地表稳定性进行分析时,要着重分析这些工程地质的物质基础岩土体的性质和这些岩土体在水作用前后性质的差异,而且要及时且科学地预测这些工程地质现象的规模、强度及发展趋势。

5.结束语

水利建设事业中的一个重要环节是工程地质勘察,它与水利工程特别是大型工程建设的好坏,有着密切的关系。因此在建设水利工程的时候,认真审视我国水利工程的各种勘测手段及其应用水平是很有必要的,只有这样,才能够积极推动各种水利工程地质勘察的勘测方法的进一步发展与应用。水利工程本身就是一项造福于民的重大福祉,在水利工程正式开工之前,有关负责人员一定要充分意识到地质勘察的重要意义,并且一定要认真地对工程地质环境进行严格地考察,除此之外,还要积极地把当地实际情况充分考虑在内,提高地质勘察工作的预见性和实用性,从而为我国水利工程的发展和建设奠定更好的基础,同时也为我国社会主义经济的进一步发展创造动力。

作者:李圣凡 单位:萍乡市水利水电勘察设计院

地质工程论文:黄土地质隧道工程论文

一、黄土地质对隧道工程的影响

1.黄土节理对施工的影响黄土沿着各方向上的构造节理都发育,多数节理为原生节理并呈X形的成对出现,无限向外延生,产生危险截面。在隧道开挖的过程中,土体容易在危险截面上,顺着节理松弛和断裂。水会顺着裂缝流入土体,使土体的湿度发生改变,随之产生相当大的应力,极易给隧道施工带来预想不到的危险。比如发生较大的坍塌。

2.黄土溶洞与陷穴对施工的影响黄土溶洞与陷穴,是黄土地区常见的不容忽视的不良地质现象。如果将隧道修建在黄土地质的上方,则会有隧道基底下沉的可能。如果将隧道修建在黄土地质的下方,则会有冒顶的可能。若果将隧道修建在黄土地质的附近地区,则会有偏压受力的可能,使得围岩与衬砌处于不利的受力状态。总之,若不采取相应的措施,都将酿成无可挽回的局面。

3.水对黄土隧道施工的影响黄土在干燥环境下时十分坚固,承压的能力较高,隧道的施工能得以顺利的进行。但是,在含地下水较丰富的黄土地层,黄土一旦遇水,就会地质松软、不稳定、孔隙大,承载力急剧降低,遇水下沉产生凹陷。最重要的是,黄土的这种湿陷变形是相当突然的,没有征兆的不可挽回的。当黄土被丰富的地下水浸湿后,土体会发生不同程度的湿陷性,从而发生突然性的不均匀沉降,因此隧道开挖后的围岩就会迅速的丧失自稳能力,如果施工中的支护措施不足,就极易给隧道施工带来预想不到的危险。比如发生坍塌。

二、黄土隧道的施工方法

1.黄土地质为隧道施工的正常进行带来了巨大的困难,但是对于隧道施工的建设者们,这是一个不得不克服的难题。在黄土的特性和对隧道施工的影响中,我们可以分析到,在隧道施工中,处理黄土地质问题应该着重从影响其物理性质变化的内在因素和外在因素上共同考虑,通过改变图的力学性质达到处理的目的。但是对于不同的工程,具有不同的施工条件,因此还需要根据不同的情况进行不同的处理。总而言之,黄土地质下隧道施工的要点大致如下:应做好黄土构造节理的产状与分布的调查;根据不同地域的不同水文地质条件选择合理的施工方法,对围岩进行合理的支护,宜采用复合式衬砌;做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程,并妥善处理陷穴和裂缝;遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”的施工原则。在黄土地质环境下进行隧道施工时,对于因构造节理切割而形成的不稳定部位,应加强支护措施,以保障施工能安全顺利的进行。同时,开挖方式宜采用短台阶法或分布开挖法,初期支护必须在开挖断面后尽快施作。下面对施工细节进行说明:

2.洞顶陷穴的处理针对黄土的湿陷性,为了保障隧道能安全顺利的施工,在隧道开挖前应对洞顶周围陷穴进行适当的处理,防止水从陷穴和裂缝渗入到隧道内部,侵蚀洞体周围,引起隧道的坍塌。及时步将陷穴中的杂物清除,第二部对陷穴加以加工使之成为较规则的形状,以便于后期的回填,夯实陷穴底部。对于较深的陷穴可采用灌浆充填,对于较浅的陷穴可采取素土或灰土分层夯实回填。除上述处理方法之外,也可结合坡顶建筑物地基处理,采用挤密法处理黄土陷穴现象。

3.洞口防护及地表加固根据不同洞口的特点和“自然进洞”的施工原则,借助地表注浆加固等辅助施工措施提前进洞,这样就能有效的解决洞口的工程危害,保护洞口边仰坡稳定,降低洞口的防护成本。常用的防护和加固方法有深孔注浆、地面锚杆、高压喷射注浆等。支护措施黄土地质的围岩开挖后,如果若暴露时间过长,围岩风化至内部岩体加速松弛,进而发生坍方现象。因此,对于支护宜采用复合式衬砌,开挖时少扰动,开挖后以喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢支撑作初期支护,一起构成较强的支护体系,防止因支护措施不当而发生的工程事故。必要时也可采用超前锚杆、管棚支护加固围岩。在初期支护基本稳定后,进行作用长期支护衬砌。衬砌背后尤其是拱顶回填要密实。监控检测监控检测是所有施工过程中不可缺少的环节。在隧道施工的过程中,应定期对围岩支护体系的稳定性进行相关的监测和评价,为初期支护和二次衬砌设计参数的调整提供有利的依据,从而确保施工能安全顺利的进行。

三、结束语

通过对黄土地质的一般理论的探究和实际施工的方法探究,我们可以看出,黄土地质对我们隧道施工带来了相当大的难度及众多危害。但是,随着我国科技的不断进步和发展,在理论与实际的共同帮助下,我们也找到了解决黄土地质隧道施工的方法。地质条件千变万化,黄土地质只是其中的冰山一角,只有我们不断的去探究和思考才能解决更多的施工问题,提高隧道的施工质量,保障隧道的安全性。

作者:李珈瑶单位:西南交通大学峨眉校区

地质工程论文:地质灾害治理工程设计论文

1地质灾害治理工程初步设计特点

地质灾害治理初步设计阶段的设计特点:①以避让优先,避大治小,避重治轻;②不能仅治理地质灾害,而要重点关注危害管道的因素;③从对管道危害最轻的部位通过;④尽量减少对灾害体的扰动;⑤对已知地质灾害进行长期根治,不留后患。各种地质灾害治理工程初步设计特点各有不同。(1)滑坡。线路优化、进行避让,无法避让时从滑坡后缘滑体厚度较薄处通过,以较少的治理工程量满足管道的安全要求,杜绝从滑体中前部滑体厚度较大处经过。管道上、下山坡段遇滑坡而不能规避时,管道应纵向正穿滑坡体,尽量避免斜穿,减少对滑坡体的扰动。此外,明确地灾治理施工与管道施工的先后顺序。(2)泥石流。避免管道从泥石流沟中经过,当不能避开泥石流沟时,则从泥石流堆积区通过,并且适当加大管道埋深。当管道穿越小型泥石流沟(或活动性冲沟)时,选择基岩埋深浅的位置且使管道埋于基岩内。(3)崩塌。管道线路应避开危岩、危石发育的陡崖、厚大的松散堆积体。当不能避开时,则从地形相对较缓且易拦挡落石、滚石的堆积区通过,并避开危石滚落冲击破坏区。(4)岩溶。管道线路应该首先避开地表塌陷坑发育地区或者地表岩溶漏斗、溶槽、溶坑发育地区。对于地表岩溶现象不发育而勘察发现的岩溶,管道以垂直岩溶带通过。对于浅层干溶洞,以碎石回填。对于岩溶向下延伸较大的溶洞,无论是否有水皆不宜填塞溶洞,亦不宜采用灌浆、灌混凝土的方法处理溶洞。对于该类溶洞,当跨度较小、两壁较完整时,以楼板形式覆盖;当两壁完整性较差且跨度较大时,则以梁跨形式穿过。

2地质灾害治理工程施工图审点

地质灾害防治工程设计文件及图纸审查工作首先以贯彻初步设计的理念为基础,以现行标准规范、法律法规为依据,以避让方式优先进行管道优化,以管道与地质灾害体的空间关系为根基,对施工图阶段的设计文件和图纸进行审查。各类地质灾害设计的审点不同。滑坡治理工程的审点:①滑坡范围、规模是否己查清,滑动面(带)判别是否合理,力学参数取值是否;②影响滑坡稳定的主要因素是否清楚;③滑坡的力学类型及地质模型、宏观稳定性评价是否正确,稳定性系数计算和剩余下滑力(推力)计算是否正确;④管道线路是否有优化和避让空间;⑤选择的支挡方式是否合理,支挡位置是否可行;⑥支挡参数的取值是否合理,设计选择工况是否合理,设计计算方法是否正确,计算结果是否;⑦支挡工程量是否恰当,支挡工程与管道施工的先后顺序及结合方法是否合理。崩塌治理工程的审点:①危岩、危石分布范围;②崩塌落石范围,危险区域是否己查清;③危岩(危石)崩落路径分析是否合理,落石滚落速度计算及冲击破坏的冲击力计算方法是否合理、计算结果是否正确;④拦挡防护方案是否可行,拦挡设置工程位置是否有效,工程量是否合理恰当;⑤拦挡工程是否与自然地形有效结合,是否与管道施工、管道运营有效结合;⑥崩塌堆积体会否产生滑动及其对管道的危害。泥石流治理工程的审点:①泥石流的形成区、流通区、堆积区是否已经查清;②管道经过断面的地质结构和岩土特征;③泥石流的流速、冲刷深度,尤其是管道通过处的泥石流冲刷深度和建议管道埋深;④对管道形成破坏力的各种因素分析是否透彻,防护措施是否得当;⑤泥石流沟与大沟的关系,尤其是泥石流堆积挤占大沟时使得大沟变窄,大沟流速加大,冲刷深度加大,冲切侧蚀能力增强,该情况下管道防护设计是否加强。岩溶治理工程的审点:①岩溶延伸方向、规模大小是否已查清,岩溶与管道的空间关系等;②溶洞壁、洞顶岩性及其完整程度,溶洞的稳定性评价是否正确;③治理设计方案是否合理可行,以及治理后对周围环境的影响;④设计计算是否正确,治理工程量是否合理。

3结论

针对中缅油气管道沿线不良地质作用发育的特点,对管道工程沿线的滑坡、崩塌、泥石流、岩溶塌陷等地质灾害开展了专项勘察评价,并有针对性地进行了灾害点防治设计工作,提出了将地质灾害纳入油气管道总体设计文件中的设计原则和油气管道工程地质灾害“防治结合”的工作思路,在施工图阶段针对每个地质灾害类型的特点进行针对性的审查,确保了设计图纸的合理性,既保障了管道施工期间设备人员的安全,也保障了管道在运营期间的安全。

作者:沈茂丁王峰徐文毅赵庆磊单位:中国石油天然气管道工程有限公司中国人民武装警察部队学院

地质工程论文:基于地质水文的隧道工程论文

1水文地质条件

勘测期间勘测深度内未见地下水及地表水,隧道洞身含少量第四系及第三系孔隙潜水,雨季洞身含少量第三系孔隙潜水。

2刘家梁隧道工程的设计方法

2.1隧道建筑界限及衬砌内轮廓①建筑限界:建筑限界采用“隧限-2B”,曲线地段考虑加宽。②衬砌内轮廓:隧道为单洞双线隧道,标准线间距为4米,除曲线处按要求加宽外,接触网关节根据要求考虑加宽、加高。

2.2轨下基础类型隧道采用60千克/米钢轨(重车方向预留75千克/米钢轨条件),区间无缝线路。采用有砟轨道,轨道结构高度1.107米。

2.3洞门及洞口工程①隧道进口采用偏压式明洞门(W=0),明洞13米;出口采用直切式洞门(W=60),明洞48米。明洞回填高度应大于2米,并施作50厘米厚粘土隔水层。②进口边仰坡坡率:新黄土1:1.0,老黄土1:0.75,粉质黏土1:1.0,并加强防护及排水措施。③洞顶截水天沟排水与路基天沟顺接。

2.4衬砌支护设计①暗挖隧道按新奥法设计与施工,采用复合式衬砌,复合式衬砌由初期支护、防水隔离层与二次衬砌组成,Ⅳ—Ⅴ级围岩隧道均采用曲墙带仰拱的衬砌结构形式。②DK29+377~DK29+390、DK29+850~DK29+876、DK32+465~DK32+513段采用整体式明洞衬砌。③隧道DK29+545~DK29+690、DK30+780—DK30+945、DK31+950~DK32+115段,采用锚段关节衬砌。

2.5结构耐久性设计①隧道结构应具有足够的耐久性,主体结构按满足100年正常使用的要求设计。②氯离子渗透能力<1500库仑。③严格控制混凝土碱骨料反应和水泥中的碱量。④衬砌结构混凝土原材料品质、材料使用量等耐久性指标要求,根据环境作用等级,按相关规范标准执行。⑤衬砌结构钢筋外侧混凝土净保护层最小厚度按相关规范标准执行。⑥衬砌施工控制要求、跟踪检测要求以及养护维修按相关规范标准执行。

2.6隧道防排水设计隧道防排水采取“防、排、截、堵结合,因地制宜,综合治理“的原则。在地下水发育且水文环境有严格要求的隧道,防排水采用“以堵为主,限量排放“的原则。无法满足过水要求的,应适当加宽、加深水沟。

2.7辅助工程措施①大管棚超前支护。隧道进、出口暗洞进洞地段DK29+390—DK29+420、DK29+820~DK29+850、DK29+876—DK29+906、DK32+435~DK32+465拱部140°范围内施作覫108毫米大管棚超前支护,环向间距为3根/米,长度为30米。②超前小导管支护。隧道Ⅳ级、Ⅳ级加强、Ⅴ级、Ⅴ级加强地段,拱部140°范围施作超前小导管支护,采用外径覫42毫米热轧无缝钢管,t=3.5毫米,环向间距为30根/米,纵向每两榀格栅施作一环。③锁脚锚管。台阶法开挖时,台阶底部两侧每个的钢架脚部打设3根锁脚锚管,锁脚锚管采用外径覫42毫米热轧无缝钢管,t=3.5毫米,锁脚锚管应与钢架焊接牢固。

2.8洞内附属构筑物

2.8.1电缆槽①隧道内设置双侧电缆槽,电缆槽设盖板,能开启维护;电力电缆槽位于线路大里程放线左侧,通信、信号电缆槽位于线路大里程方向右侧,通信、信号电缆槽合设。②隧道内电力电缆槽尺寸:宽×深为320×300毫米,槽道内用粗砂填实。③通信、信号电缆槽尺寸:宽×深为320×300毫米,槽道内用粗砂填实。

2.8.2避车洞隧道按要求设置避车洞室,小避车洞单侧间距为60米,深1.0米,洞室沿隧道两侧交错布置;大避车洞单侧间距300米,深2.5米,洞室沿隧道两侧交错布置。隧道共设置15个大避车洞,83个小避车洞。

2.8.3综合接地①隧道信号电缆槽内通常设置贯通地线。②通信机械室内预留出供通信设备接地用的接地端子两处,接地端子设在高出地面约200毫米,与防静电地板基本平齐。

2.9施工方法隧道Ⅳ级围岩、Ⅳ级围岩(粘土)采用台阶法施工;黄土Ⅳ级及加强采用台阶法施工;深埋Ⅴ级围岩采用短台阶法,并增设临时仰拱,每两榀设置一道;浅埋、断层破碎带Ⅴ级围岩结合超前预加固措施采用短台阶(临时仰拱)法;黄土Ⅴ级围岩采用三台阶法施工,并增设临时仰拱,每两榀设置一道;隧道开挖采用光面爆破,严格控制超欠挖,初期支护喷射混凝土应采用湿喷工艺。

3总结

本文主要介绍了一下刘家梁隧道工程的基本概况、基本水文情况,提出了针对刘家梁隧道工程的具体设计方案和施工方法。

作者:刘建华单位:中铁十二局集团第二工程有限公司

地质工程论文:超前地质预报的隧道工程论文

1常用隧道预报方法的基本原理

1.1TSP隧道地震波探测超前地质预报方法隧道地震超前预报测量系统简称TSP(TunnelSeismicPredic-tion),是我国20世纪90年代从瑞士安伯格(AMBERG)测量技术公司引进的一套先进的地质超前预报探测系统,也是我国目前应用较为广泛的一种。TSP和其他的反射地震波方法一样,采用了回声测量原理:地震波在指定的震源点(通常在隧道的左边墙或右边墙,大约24个炮点布成一条直线)用小量炸药激发产生,产生的地震波在岩石中以面波的形式向前传播,当地震波遇到岩石物性界面(即波阻抗界面,例如断层,岩石破碎带,岩性突变等)时,一部分地震信号返回来,一部分地震信号透射进入前方介质,反射的地震信号被两个三维高灵敏度的地震检波器(一般左边墙和右边墙各一个)接收。通过对接收信号的运动学和动力学特征进行分析,便可推断空洞断层,岩石破碎等不良地质体的位置、规模、产状及岩石力学参数。

1.2红外探水超前地质预报方法对地球表层岩体的温度起到主导作用的是地球地热场。在一定深度范围内,深度方向每增加1km,地热场的温度则相应的增加30℃,而与其垂直的水平方向,地热场的温度变化却非常小,由此得出结论,在一定深度下,开挖隧道的岩体,可将其看做位于一恒定温度场中,为一常温场,温度的变化几乎为零。所以,当预计即将开挖的掌子面后方存在含有水的岩层,如溶洞、裂隙水等,且该含水岩层与开挖岩体存在一定的温度差时,岩体中会产生相应的热传导和对流作用,那么温度场即不再为恒温场,故而会产生一定的温度异常场,由于这种异常的存在,故掌子面上会存在着温度的差异,所以利用红外辐射测温法测定这种温度变化差异,就可预报掌子面前方的含水层情况。这种方法就是红外探水超前地质预报方法。

1.3其他几种超前预报方法超前预报法除了上述介绍的几种之外,还包括HSP水平声波刨面法、声波CT技术等几种方法,相对而言,这几种方法运用较少。以下简要的介绍这几种方法的原理:1)HSP水平声波剖面超前地质预报方法。由于波的传播过程遵循惠更斯—菲涅尔原理和费马原理,故该方法的原理是建立在弹性波理论的基础之上。HSP水平声波剖面超前地质预报方法有其局限性,探测时的前提条件是岩溶洞穴及充填物与周边地质体间存在较明显的声学特性差异。预报时,在隧道的施工掌子面或边墙处发射低频声波信号,同时,在隧道内其他地点接收反射波的信号,通过对探测到的反射波信号进行时域、频域等方法的分析,就可以了解掌子面前方岩体的变化情况。2)声波CT超前地质预报方法。声波CT超前地质预报方法的基本原理与医学CT技术原理相同,在做预报时也有相应的物理前提,即物性差异不同的介质,在其内部声波的传播速度也不同,通过这种预报方法,在密集对穿的测试方式下,可以通过声波在不同介质中传播速度的不同来计算模拟出物体内部不同物性的具体性质,再通过现场收集到的地质资料的分析,从而达到对预报的掌子面前方的岩体内部的地质体进行三维图像的直观展示。

2常用隧道探测方法的特点

2.1TSP超前地质预测预报法的特点优点:1)该方法适用的范围比较广,适用于各类地质情况;2)对掌子面前方的距离预报较长,能预报掌子面前方达500m深度;3)不影响隧道施工,只是在接收信号时短暂停止施工即可;4)用时短,每次的探测时间约为45min;5)投入费用较少,单位长度隧道的超前地质预报费用非常低;6)成果报告快,仅需要24小时时间即可完成成果报告。缺点:1)存在部分因断层、大型节理带与掌子面角度为钝角时,活隧道因开挖空腔挡住地震震源产生的地震波,使其无法穿透,不能经过反射镜面反射,使得待接收装置无法接收,而导致局部断层等不被识别。2)TSP的成果质量受到现场起爆点、接收点钻孔的位置、长度以及角度等的影响非常严重。3)因为所使用的设备均为进口设备,所以成本较高,在普通隧道施工中应用较少。

2.2红外探水超前地质预报法的特点优点:预测速度快,占用施工时间较少;数据分析快,预测工作结束时,就可以得到初步结论。缺点:仅仅可以预测出含水岩体的大致方位,不能给出含水岩体的具体位置及所含水量及水压等详细数据。

3结语

经过前面的总结分析,我们从总体上了解了隧道工程超前地质预报的发展概况以及现阶段我国所常用的几种超前探测方法,并对其优缺点进行了简要的分析。近年来,随着计算机技术的不断发展,将会越来越多地采用数值模拟计算方法来模拟隧道围岩的变形。

作者:朱飞刘国正彭红明单位:青海省环境地质勘查局

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