1、9 特殊工程的工程地質(zhì)勘察,9.1 高層建筑工程地質(zhì)勘察,9.2 公路工程地質(zhì)勘察,9.3 橋梁工程地質(zhì)勘察,9.4 地下洞室的工程地質(zhì)勘察,本章小結(jié),2,9.1 高層建筑工程地質(zhì)勘察,12層稱為低層建筑，37層稱為多層建筑，819層且高度小于60 m的房屋建筑稱為高層建筑，20層及20層以上且高度大于60 m則劃為超高層。,高層建筑安全等級劃分標(biāo)準(zhǔn),3,4,框筒結(jié)構(gòu),筒中筒結(jié)構(gòu),高層建筑的結(jié)構(gòu)常采用剛度較大的鋼筋混凝土框架一剪力墻結(jié)構(gòu)或剪力墻結(jié)構(gòu)體系。特別是超高層建筑則常采用剛度更大的筒體結(jié)構(gòu)或筒中筒結(jié)構(gòu)。,高層建筑的特點,5,高層建筑的結(jié)構(gòu)類型,6,片筏基礎(chǔ)（滿堂紅基礎(chǔ)）,高層建筑的基礎(chǔ)常

2、采用整體性較好的筏式基礎(chǔ)和箱式基礎(chǔ)；當(dāng)?shù)鼗休d力不能滿足要求時，常采用樁基礎(chǔ)或墩基。,7,箱形基礎(chǔ),8,樁基礎(chǔ),9,9.1 高層建筑工程地質(zhì)勘察,基底荷載大，每增加一層，基底平均壓力大約增加1215 kPa，10層以上建筑物都超過180200 kPa。由于建筑物荷載大，因而所需考慮的地基影響深度也大，并且由于建筑物可能產(chǎn)生較大的沉降，必須考慮地基的不均勻性而產(chǎn)生差異沉降(傾斜)的可能性。,10,9.1 高層建筑工程地質(zhì)勘察,高層建筑工程地質(zhì)勘察的基本要求,地基承載力：高；不能滿足時(包括下臥層)，需進(jìn)行地基加固或采用樁基,變形和傾斜：查清地基在縱橫兩個方向的不均勻性,差異沉降：處理好高層建筑主

3、體與 之間的差異沉降,深基坑開挖： 處理好邊坡穩(wěn)定性、基坑回彈、人工降水、地下室防水等,判明建筑場地內(nèi)及其附近有無影響工程穩(wěn)定性的不良現(xiàn)象。,裙房,11,裙房指與高層建筑物相連，建筑高度不超過24米的輔助建筑。由多層建筑組成的裙房也叫群樓。,12,9.1 高層建筑工程地質(zhì)勘察,樁、墩基礎(chǔ) ：選擇經(jīng)濟(jì)合理的樁基類型、查明持力層和軟弱下臥層的分布，分層提出樁周摩擦力及樁端持力層的承載力,查明地下水類型、埋藏情況、滲透性、腐蝕性以及地下水的季節(jié)性變化幅度，判斷基坑開挖降低地下水位的可能性和對已有的相鄰建筑的影響，提供降低地下水位的有關(guān)資料，必要時提出降水方案。,13,9.1 高層建筑工程地質(zhì)勘察,環(huán)

4、境問題： 施工過程中的基坑開挖、人工降低水位、打樁震動和噪聲以及建筑物建成后地基沉降對相鄰建筑物的影響等。,抗震設(shè)計：設(shè)防烈度大于或等于6度的地區(qū)，應(yīng)對場地土類型、建設(shè)場地類型作出判定；設(shè)防烈度79度地區(qū)，應(yīng)對其地基液化、震陷、震動強度、地震影響系數(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析，并做出可靠的結(jié)論。,14,9.2 公路工程地質(zhì)勘察,公路是一種延伸度極大的線形建筑物。公路建筑物由三類建筑構(gòu)成：,路基工程：線路的主體建筑物，包括路堤和路塹。,橋隧工程：如橋梁、隧道、涵洞等，是為了使線路跨越河流、深谷、不良地質(zhì)現(xiàn)象和水文地質(zhì)地段、穿越高山峻嶺或使線路從河、湖、海底下通過。,防護(hù)建筑物：如明洞、擋土墻、護(hù)坡、排水盲溝等

5、。,15,16,17,9.2 公路工程地質(zhì)勘察,選線的工程地質(zhì)論證,線路的基本類型,河谷線,山脊線,山坡線,越嶺線,跨谷線,18,9.2 公路工程地質(zhì)勘察,河谷線：優(yōu)點是坡度緩、挖方少、施工方便。但 在平原區(qū)河谷常發(fā)育有低地沼澤、洪水泛濫； 丘陵山區(qū)河谷坡度大、流水沖刷路基，常遇有 泥石流，橋隧工程量大。,山脊線：優(yōu)點是地形平坦，挖方量少，橋隧工 程量少；但山脊寬度小，不便施工。,19,9.2 公路工程地質(zhì)勘察,山坡線：優(yōu)點是可以任意選擇線路坡度，路基多采用半填半挖；但線路曲折，土石方量大，橋隧工程多。 越嶺線：優(yōu)點是可以通過巨大山脈，縮短距離；但地形崎嶇，不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育。 跨谷線：需要造橋

6、，可縮短距離和降低坡度；但工程量大，費用高。,20,9.2 公路工程地質(zhì)勘察,地質(zhì)構(gòu)造的影響,斷裂帶巖層破碎裂隙發(fā)育,盡量避開,不能避開時應(yīng)盡量使線路垂直斷裂帶走向，在短距離內(nèi)穿過,巖層褶皺的地段,線路方向與巖層走向大致平行,向斜,兩側(cè)邊坡對路基穩(wěn)定皆有利,背斜,兩側(cè)邊坡對路基穩(wěn)定都不利,單斜,背向巖層傾向的山坡對路基穩(wěn)定性有利,順向巖層傾向的一側(cè)山坡相對不利,交角大于40 o時有利,21,22,9.2 公路工程地質(zhì)勘察,滑坡地帶選線,對于小型滑坡(滑體厚度小于5 m)，線路不必避讓，根據(jù)滑坡的滑動類型采取排水、清方、支擋等防治措,對于中型滑坡(滑體厚度520 m)，線路一般可以通過，但必須慎

7、重考慮滑坡的穩(wěn)定性，采取綜合處理措施。線路從滑坡的上緣通過時路基宜設(shè)計成路塹，以減輕滑體自重；下緣通過時宜設(shè)計成路堤以增加抗滑能力。,對于大型滑坡(滑體厚度大于20 m)應(yīng)避開為好。,23,24,9.2 公路工程地質(zhì)勘察,路基的主要工程地質(zhì)問題,路基邊坡穩(wěn)定性,路基基底穩(wěn)定性,建筑材料,公路凍害,25,9.2 公路工程地質(zhì)勘察,路基邊坡包括天然邊坡、半填半挖的路基邊坡以及深路塹的人工邊坡等。因具有一定坡度和高度，邊坡在重力作用、河流沖刷等因素影響下會發(fā)生不同形式的變形和破壞，其主要表現(xiàn)為滑坡和崩塌。 路塹邊坡在一定條件下還能引起古滑坡復(fù)活。,26,9.2 公路工程地質(zhì)勘察,基底土的變形性質(zhì)和變

8、形量的大小主要取決于基底土的力學(xué)性質(zhì)、基底面的傾斜程度、軟弱夾層或軟弱結(jié)構(gòu)面的性質(zhì)與產(chǎn)狀等。此外，水文地質(zhì)條件也是促進(jìn)基底不穩(wěn)定的因素，它往往使基底產(chǎn)生巨大的塑性變形而造成路基的破壞。,27,9.2 公路工程地質(zhì)勘察,路基工程需要天然建筑材料不僅種類多，如道砟、土料、片石、砂和碎石等，而且數(shù)量也較大，并且要求各種建筑材料產(chǎn)地沿線路兩側(cè)零散分布。建筑材料的質(zhì)量和運輸距離常常會影響工程的質(zhì)量和造價。,28,9.2 公路工程地質(zhì)勘察,公路凍害具有季節(jié)性，冬季在負(fù)氣溫長期作用下，土體中水分重新分布，并平行于凍結(jié)界面形成數(shù)層凍層，局部還會有冰透鏡體。因而土體體積增大(約9)，產(chǎn)生路基隆起現(xiàn)象。春季地表冰

9、層融化早，而下層尚未解凍，融化層的水分難以下滲，致使上層土的含水量增大而軟化，在外荷載作用下，路基出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象。,29,9.2 公路工程地質(zhì)勘察,公路工程地質(zhì)勘察的基本內(nèi)容,查明線路上的工程地質(zhì)條件，選擇地質(zhì)條件相對良好的路線方案。,特殊巖土及不良地質(zhì)現(xiàn)象地段， 查明其類型、規(guī)模、性質(zhì)、發(fā)生原因、發(fā)展趨勢和危害程度，并提出處理措施。,應(yīng)充分發(fā)掘、改造和利用沿線的一切就近材料。,30,31,32,33,9.3 橋梁工程地質(zhì)勘察,當(dāng)?shù)缆房缭胶恿鳌⑸焦然蚺c其它交通線路交叉時，往往需要修建橋梁。 橋梁由正橋、引橋和導(dǎo)流等工程組成。正橋是主體，位于河岸橋臺之間。橋墩均位于河中。引橋是連接正橋與路線的建筑

10、物，常位于河漫灘或階地之上，它可以是高路堤或橋梁，導(dǎo)流建筑物包括護(hù)岸、護(hù)坡、導(dǎo)流堤和丁壩等，是保護(hù)橋梁等各種建筑物穩(wěn)定，不受河流沖刷破壞的附屬工程。,34,橋梁、涵洞按跨徑分類,35,9.3 橋梁工程地質(zhì)勘察,橋梁結(jié)構(gòu)可分為梁橋、拱橋和鋼架橋等，不同類型的橋梁對地質(zhì)有不同的要求，工程地質(zhì)條件是選擇橋梁結(jié)構(gòu)的主要依據(jù)。 橋梁工程地質(zhì)勘察一般有兩項內(nèi)容：一是選擇工程地質(zhì)條件較好的橋位。 二是對選定的橋位進(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)計和施工提供地質(zhì)資料。,36,9.3 橋梁工程地質(zhì)勘察,橋梁工程主要工程地質(zhì)問題,橋墩臺地基穩(wěn)定性,橋臺的偏心受壓,橋墩臺地基的沖刷,墩臺巖土地基的容許

11、承載力,橋臺,側(cè)向主動土壓力,滑坡的水平推力,橋墩,列車在橋梁上行駛突然中斷,河槽過水?dāng)嗝鏈p小，局部增大了河水流速，改變了流態(tài)，對橋基產(chǎn)生強烈沖刷,37,9.3 橋梁工程地質(zhì)勘察,橋梁的工程地質(zhì)勘察要點,初步勘察階段,橋位選擇,工程地質(zhì)條件,地形、地貌、地物,詳細(xì)勘察階段,38,9.3 橋梁工程地質(zhì)勘察,橋位應(yīng)選在基巖和堅硬土層外露或埋藏較淺、地質(zhì)條件簡單、地基穩(wěn)定處。 橋位不宜選在活動斷層、滑坡、泥石流、巖溶以及其它不良地質(zhì)發(fā)育的地段。,39,9.3 橋梁工程地質(zhì)勘察,橋位應(yīng)盡量選擇在兩岸有山嘴或高地等河岸穩(wěn)固的地段；平原區(qū)河流的順直河段；兩岸便于接線的較開闊的地段。 橋位應(yīng)避免選在其上、下

12、游有山嘴、石梁、沙洲等干擾水流暢通的地段。 橋位應(yīng)盡量避免選在地面、地下已有重要設(shè)施而需要拆遷的地段。 橋位選擇應(yīng)考慮施工場地布置和材料運輸?shù)确矫娴囊蟆?40,9.3 橋梁工程地質(zhì)勘察,查明橋位區(qū)地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象的分布及工程地質(zhì)特性。 探明橋墩臺地層的覆蓋層及基巖風(fēng)化層的厚度、巖體的風(fēng)化與構(gòu)造破碎程度、軟弱夾層情況和地下水狀態(tài)。 測試巖土的物理力學(xué)性質(zhì)，提供地基的基本承載力、樁壁摩阻力、鉆孔樁極限摩阻力。,41,9.3 橋梁工程地質(zhì)勘察,對邊坡及地基的穩(wěn)定性、不良地質(zhì)現(xiàn)象的危害程度和地下水對地基的影響程度作出評價。 結(jié)合設(shè)計要求，對沿線筑路材料場進(jìn)行復(fù)查。 對地質(zhì)條件復(fù)雜的橋

13、基或特大的塔墩，錨錠基礎(chǔ)應(yīng)采用綜合勘察。,42,9.4 地下洞室的工程地質(zhì)勘察,地下洞室是指建筑在地面以下及山體內(nèi)部的各類建筑物。由于地下洞室完全被包圍在巖土體介質(zhì)中，它的安全、經(jīng)濟(jì)和正常使用與其所處的工程地質(zhì)環(huán)境密切相關(guān)。,43,9.4 地下洞室的工程地質(zhì)勘察,地下洞室的主要工程地質(zhì)問題,地下洞室位置的選擇,圍巖穩(wěn)定性與山巖壓力,地下水與洞室涌水問題,有害氣體與巖爆,44,地下洞室總體位置應(yīng)選在區(qū)域穩(wěn)定性較好，地震活動相對穩(wěn)定，工程場區(qū)無區(qū)域性斷裂通過，第四紀(jì)以來沒有明顯構(gòu)造活動地段。 洞軸線宜與巖層走向方向垂直或以大角度相交，有利于洞室的穩(wěn)定；洞室軸線應(yīng)避開褶曲軸部，因背斜軸部往往破碎，而

14、像向斜軸部往往富集大量地下水，對洞室工程極為不利。,9.4 地下洞室的工程地質(zhì)勘察,45,9.4 地下洞室的工程地質(zhì)勘察,建洞山體應(yīng)選擇山形完整，沖溝、滑坡、崩塌不發(fā)育，山體高度或土層厚度能滿足工程需要的地段。洞室應(yīng)盡量選擇建在地層巖性均一、厚度大、產(chǎn)狀穩(wěn)定，構(gòu)造裂隙間距大、組數(shù)少，風(fēng)化輕微、強度較大的巖層中。 洞口宜選在山體坡度較大(大于30)，巖層完整，松散覆蓋層較薄或基巖裸露的地段。洞口標(biāo)高一般應(yīng)高于谷底，且高于千年或百年一遇洪水水位0.51.0 m。,46,9.4 地下洞室的工程地質(zhì)勘察,圍巖是指地下洞室周圍一定范圍內(nèi)，對工程穩(wěn)定性能產(chǎn)生影響的巖體。由于地下開挖破壞了巖土體初始應(yīng)力平衡

15、條件，地下出現(xiàn)了自由空間，原來處于擠壓狀態(tài)的圍巖解除束縛向洞室空間松脹變形，當(dāng)變形超過圍巖本身的承受能力時，便發(fā)生破壞。,47,9.4 地下洞室的工程地質(zhì)勘察,山巖壓力通常是指圍巖發(fā)生變形或破壞作用在洞室襯砌上的力。山巖壓力是評價洞室圍巖穩(wěn)定性的主要內(nèi)容，也是襯砌設(shè)計的主要依據(jù)。影響山巖壓力和圍巖穩(wěn)定性的主要因素是巖體完整性與巖石強度。,48,圍巖自穩(wěn)能力,49,9.4 地下洞室的工程地質(zhì)勘察,在地下水長期作用下將降低巖石強度，并使軟弱夾層泥化易于造成層間滑動； 石膏、巖鹽及富含蒙脫石的粘土巖在地下水作用下發(fā)生溶解或膨脹而產(chǎn)生附加的山巖壓力； 地下水以靜水壓力的形式作用于洞室的襯砌，當(dāng)?shù)叵滤?/p>

16、學(xué)成分具有腐蝕性時，對襯砌將產(chǎn)生侵蝕破壞；,50,9.4 地下洞室的工程地質(zhì)勘察,當(dāng)?shù)叵鹿こ檀┻^水層時，有時會發(fā)生突然涌水，常造成停工和傷亡事故。造成突然涌水的原因，大多是有豐富的地表水沿著溶洞、暗河或斷層破碎帶等良好通道涌入地下洞室。因此應(yīng)密切注意隧道等地下工程與地表水體的連通關(guān)系。,51,有害氣體的危害性,52,9.4 地下洞室的工程地質(zhì)勘察,在堅硬巖體深部開挖時，巖石突然飛出和劇烈破壞的現(xiàn)象稱為巖爆，一般認(rèn)為其發(fā)生的條件是： 巖層經(jīng)受過較強的地應(yīng)力作用； 巖石具有較高的彈性強度； 埋藏位置具有較嚴(yán)密的圍限條件。一旦圍限解除便發(fā)生巖爆。巖爆多發(fā)生在區(qū)域性壓扭性大斷裂帶附近和埋藏較深的硅質(zhì)巖

17、層中。,53,9.4 地下洞室的工程地質(zhì)勘察,地下洞室工程地質(zhì)勘察要點,可行性研究與初步勘察階段,搜集已有資料，通過物探和工程地質(zhì)測繪，初步查明各擬選方案的地質(zhì)條件,詳細(xì)勘察階段,查明所選洞址的洞口及圍巖的工程地質(zhì)條件；分段進(jìn)行圍巖分類，為設(shè)計支護(hù)結(jié)構(gòu)和確定施工方案提供依據(jù)。,施工勘察階段,配合導(dǎo)洞或毛洞的開挖進(jìn)行工程地質(zhì)測繪。測定圍巖的變形和松弛范圍，對將開挖地段可能出現(xiàn)的不良地質(zhì)現(xiàn)象做好施工的超前地質(zhì)預(yù)報。,54,本章小結(jié),(1)高層建筑在我國越來越多，其結(jié)構(gòu)常采用剛度較大的鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)或剪力墻結(jié)構(gòu)體系。特別是超高層建筑則常采用剛度更大的筒體結(jié)構(gòu)或筒中筒結(jié)構(gòu)。由于其基底荷載大，

18、易產(chǎn)生過大沉降或不均勻沉降，故基礎(chǔ)常采用整體性較好的筏式基礎(chǔ)或箱式基礎(chǔ)，當(dāng)?shù)鼗休d力不能滿足要求時，常采用樁基礎(chǔ)或墩基。,55,本章小結(jié),(2)高層建筑工程地質(zhì)勘察主要考慮地基承載力及其均勻性，深基坑開挖過程中可能引起的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及環(huán)境等問題，提出經(jīng)濟(jì)合理的持力層、樁基類型，并對場地土類型、建筑場地類型作出判定。 (3)公路建筑物主要由路基工程、橋隧工程及防護(hù)建筑物等構(gòu)成。,56,本章小結(jié),(4)在公路選線中，工程地質(zhì)工作的任務(wù)是查明各比較線路方案沿線的工程地質(zhì)條件，在滿足設(shè)計規(guī)范要求的前提下，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選出最優(yōu)方案。在選線中，需考慮地質(zhì)構(gòu)造的影響，在滑坡地帶選線，應(yīng)根據(jù)滑坡規(guī)模大小采取相應(yīng)對策。 (5)路基的主要工程地質(zhì)問題，包括路基邊坡穩(wěn)定性、路基基底穩(wěn)定性、建筑材料和公路凍害等問題。,57,本章小結(jié),(6)公路工程地質(zhì)勘察的主要內(nèi)容，包括根據(jù)工程地質(zhì)條件選線，并對沿線一定范圍內(nèi)的工程地質(zhì)條件、特殊巖土及不良地質(zhì)現(xiàn)象以及建筑材料等進(jìn)行勘察。 (7)橋梁工程地質(zhì)勘察一般有兩項內(nèi)容：一是選擇工程地質(zhì)條件較好的橋位，二是對選定的橋位進(jìn)行詳細(xì)的工程地質(zhì)勘察。,58,本章小結(jié),(8)橋梁工程地質(zhì)問題主要有：橋墩臺地基穩(wěn)定性、橋臺的偏心受壓、橋墩臺地基的沖刷等問題。 (9)橋梁工程地質(zhì)勘察要點為：在初勘階段，著