This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
10.3.210.3.2 山地的类型山地的类型山地可以按形态或地貌成因分类。按形态分类一般是根据山地的海拔高度、相对山地可以按形态或地貌成因分类。按形态分类一般是根据山地的海拔高度、相对高度和坡度等特点进行划分。根据地貌成因,可以将山岭地貌划分为以下类型。高度和坡度等特点进行划分。根据地貌成因,可以将山岭地貌划分为以下类型。(( 1) 1) 构造变动形成的山岭构造变动形成的山岭① ① 平顶山平顶山② ② 单面山单面山当单斜层的倾角较大,形成两坡对称的山体时,称为猪背山(脊当单斜层的倾角较大,形成两坡对称的山体时,称为猪背山(脊 )) ,它多发生在,它多发生在已被破坏的背斜陡翼上。已被破坏的背斜陡翼上。单面山的形成受构造控制,也与岩性有关,只在岩性坚硬的单斜岩层区出现。单单面山的形成受构造控制,也与岩性有关,只在岩性坚硬的单斜岩层区出现。单面山多见于由砂、页岩组成的褶曲的翼部,在四川盆地较为常见。面山多见于由砂、页岩组成的褶曲的翼部,在四川盆地较为常见。③ ③ 褶皱山褶皱山褶皱山是岩层受构造作用发生褶皱而形成的山。根据褶皱构造形态及褶皱山发育褶皱山是岩层受构造作用发生褶皱而形成的山。根据褶皱构造形态及褶皱山发育的部位不同,褶皱构造山又可分为背斜山和向斜山。的部位不同,褶皱构造山又可分为背斜山和向斜山。
④ ④ 断块山断块山断块山是因断层使岩层发生错断并相对抬升而形成的山,它可能只在一侧有断裂,也可能两侧均为断断块山是因断层使岩层发生错断并相对抬升而形成的山,它可能只在一侧有断裂,也可能两侧均为断裂所控制。断层断块山垂直位移愈大,山势也就越陡,如陕西境内的秦岭就是典型的断层断块山。断裂所控制。断层断块山垂直位移愈大,山势也就越陡,如陕西境内的秦岭就是典型的断层断块山。断块山的山麓地带发育断层崖、断层三角面。块山的山麓地带发育断层崖、断层三角面。断块山由断层的仰冲盘组成。若形成较晚,或在晚近时期还有过明显活动,断层将表现为陡岩地形,断块山由断层的仰冲盘组成。若形成较晚,或在晚近时期还有过明显活动,断层将表现为陡岩地形,这种地貌称为断层崖。当断层崖受到侵蚀,会被分隔成三角形的岩面,这种地貌叫做断层三角面。断这种地貌称为断层崖。当断层崖受到侵蚀,会被分隔成三角形的岩面,这种地貌叫做断层三角面。断层崖和断层三角面都是野外识别断层的主要标志。层崖和断层三角面都是野外识别断层的主要标志。断块山影响河谷发育。断块翘起的一坡河谷切割深,谷坡陡,谷地横剖面呈断块山影响河谷发育。断块翘起的一坡河谷切割深,谷坡陡,谷地横剖面呈 VV 形峡谷,纵剖面坡度大,形峡谷,纵剖面坡度大,多跌水、裂点。在断块的缓倾掀起的一坡,沟谷切割较浅,谷地较宽,纵剖面较缓。断块山的断层活多跌水、裂点。在断块的缓倾掀起的一坡,沟谷切割较浅,谷地较宽,纵剖面较缓。断块山的断层活动常使阶地错断变形。动常使阶地错断变形。⑤ ⑤ 褶皱断块山褶皱断块山上述山地都是由单一的构造形态所形成,但在更多情况下,山地常常是由它们的组合形态所构成,由上述山地都是由单一的构造形态所形成,但在更多情况下,山地常常是由它们的组合形态所构成,由褶皱和断裂构造的组合形态构成的山地,称为褶皱断块山。褶皱断块山的基本地貌特征由断层形式决褶皱和断裂构造的组合形态构成的山地,称为褶皱断块山。褶皱断块山的基本地貌特征由断层形式决定,具有高大而明显的外貌。定,具有高大而明显的外貌。(2) (2) 火山作用形成的山岭火山作用形成的山岭火山是岩浆喷出地面后形成的山体,它由火山口和火山锥两部分组成。火山是岩浆喷出地面后形成的山体,它由火山口和火山锥两部分组成。① ① 火山口火山口② ② 火山锥火山锥火山锥是以火山口为中心,四周堆积着由火山熔岩及火山碎屑物(包括火山灰、火山砂、火山砾、火火山锥是以火山口为中心,四周堆积着由火山熔岩及火山碎屑物(包括火山灰、火山砂、火山砾、火山渣和火山弹等)组成的山体。火山锥的形态与喷发的熔岩性质有关,主要有锥形火山、盾形火山和山渣和火山弹等)组成的山体。火山锥的形态与喷发的熔岩性质有关,主要有锥形火山、盾形火山和低平火山低平火山 33 种。种。锥形火山是多次火山活动造成的,其熔岩黏性较大、流动性小,冷却后便在火山口附近堆积,形成坡锥形火山是多次火山活动造成的,其熔岩黏性较大、流动性小,冷却后便在火山口附近堆积,形成坡度较大的锥形外貌。盾形火山是由黏性较小、流动性大的熔岩冷却形成,故其外形呈基部较大、坡度度较大的锥形外貌。盾形火山是由黏性较小、流动性大的熔岩冷却形成,故其外形呈基部较大、坡度较小的盾形。低平火山是由岩浆水汽相互作用发生爆炸而形成的,在地表下形成了深切到围岩的圆形较小的盾形。低平火山是由岩浆水汽相互作用发生爆炸而形成的,在地表下形成了深切到围岩的圆形火山口,并被一个低矮的碎屑环包围。火山口,并被一个低矮的碎屑环包围。(3) (3) 剥蚀作用形成的山岭剥蚀作用形成的山岭这种山岭是在山体地质构造的基础上,经过长期外力剥蚀作用所形成的。如地表流水侵蚀作用所形成这种山岭是在山体地质构造的基础上,经过长期外力剥蚀作用所形成的。如地表流水侵蚀作用所形成的河间分水岭,冰川剥蚀作用所形成的刃脊、角峰、冰斗,地下水溶蚀作用所形成的峰林、峰丛等。的河间分水岭,冰川剥蚀作用所形成的刃脊、角峰、冰斗,地下水溶蚀作用所形成的峰林、峰丛等。由于此类山岭的形成是以外力剥蚀作用为主,山体的构造形态对地貌形成的影响已退居不明显地位,由于此类山岭的形成是以外力剥蚀作用为主,山体的构造形态对地貌形成的影响已退居不明显地位,所以此类山岭的形态特征主要取决于山体的岩性、外力的性质及剥蚀作用的强度和规模。所以此类山岭的形态特征主要取决于山体的岩性、外力的性质及剥蚀作用的强度和规模。
10.3.310.3.3垭口和山坡垭口和山坡在山区公路勘测中,通常需要解决的是选择过岭垭口和展线山坡。在山区公路勘测中,通常需要解决的是选择过岭垭口和展线山坡。(1) (1) 垭口垭口垭口是指相连的两山顶之间较低的部分,是在山地地质构造的基础上经外力剥蚀作用形成的。垭口常垭口是指相连的两山顶之间较低的部分,是在山地地质构造的基础上经外力剥蚀作用形成的。垭口常常是越岭线的控制点,若能找到合适的垭口越岭,可以降低公路高程和减少展线工程量。从地质作用常是越岭线的控制点,若能找到合适的垭口越岭,可以降低公路高程和减少展线工程量。从地质作用看,可将垭口归纳为以下几种类型。看,可将垭口归纳为以下几种类型。① ① 构造型垭口构造型垭口构造型垭口是由构造破碎带或软弱岩层经外力剥蚀所形成的垭口。常见的有断层破碎带型垭口、背斜构造型垭口是由构造破碎带或软弱岩层经外力剥蚀所形成的垭口。常见的有断层破碎带型垭口、背斜张裂带型垭口、单斜软弱层型垭口张裂带型垭口、单斜软弱层型垭口 33 种。种。a.a.断层破碎带型垭口。这种垭口的工程地质条件较差,由于岩体破碎严重,不宜采用隧道方案,一般断层破碎带型垭口。这种垭口的工程地质条件较差,由于岩体破碎严重,不宜采用隧道方案,一般以低路堤、浅路堑通过,以保证地面原有的稳定性。如需采用路堑,也需控制开挖深度或考虑边坡防以低路堤、浅路堑通过,以保证地面原有的稳定性。如需采用路堑,也需控制开挖深度或考虑边坡防护,以防止边坡发生崩塌。护,以防止边坡发生崩塌。b.b.背斜张裂带型垭口。这种垭口虽然构造裂隙发育、岩层破碎,但工程地质条件较断层破碎带型好一背斜张裂带型垭口。这种垭口虽然构造裂隙发育、岩层破碎,但工程地质条件较断层破碎带型好一些,这是因为两侧岩层外倾,岩层相对稳定,有利于排除地下水。因此可采用较陡的边坡坡度,挖方些,这是因为两侧岩层外倾,岩层相对稳定,有利于排除地下水。因此可采用较陡的边坡坡度,挖方工程量和防护工程量较小。如果选用隧道方案,施工费用和洞内衬砌也较节省,是一种较好的垭口类工程量和防护工程量较小。如果选用隧道方案,施工费用和洞内衬砌也较节省,是一种较好的垭口类型。型。c.c. 单斜软弱层型垭口。这种垭口主要由页岩、千枚岩等易于风化的软弱岩层构成。两侧边坡多不对称,单斜软弱层型垭口。这种垭口主要由页岩、千枚岩等易于风化的软弱岩层构成。两侧边坡多不对称,一坡岩层外倾可略陡一些。由于岩性松软,风化严重,稳定性差,故不宜大挖,以浅路堑或路堤形式一坡岩层外倾可略陡一些。由于岩性松软,风化严重,稳定性差,故不宜大挖,以浅路堑或路堤形式通过,否则须放缓边坡并采取防护措施。也可考虑隧道方案,可避免因风化带来的路基病害,还有利通过,否则须放缓边坡并采取防护措施。也可考虑隧道方案,可避免因风化带来的路基病害,还有利于降低越岭线的高程,缩短展线工程量或提高公路线形标准。于降低越岭线的高程,缩短展线工程量或提高公路线形标准。② ② 剥蚀型垭口剥蚀型垭口剥蚀型垭口主要是以外力强烈剥蚀为主所形成的垭口,其形态特征与山体地质结构无明显联系,共同剥蚀型垭口主要是以外力强烈剥蚀为主所形成的垭口,其形态特征与山体地质结构无明显联系,共同特点是松散覆盖层很薄,基岩多半裸露。垭口的形态特点主要取决于岩性、气候及外力的切割程度等特点是松散覆盖层很薄,基岩多半裸露。垭口的形态特点主要取决于岩性、气候及外力的切割程度等因素。岩石坚硬而切割较深时,垭口多瘦薄,宜采用隧道方案,采用中堑深挖也比较有利,是一种良因素。岩石坚硬而切割较深时,垭口多瘦薄,宜采用隧道方案,采用中堑深挖也比较有利,是一种良好的垭口类型;反之,则肥厚,采用深挖路堑或隧道对穿都比较稳定,但工程量较大。由石灰岩等构好的垭口类型;反之,则肥厚,采用深挖路堑或隧道对穿都比较稳定,但工程量较大。由石灰岩等构成的溶蚀性垭口也属于这种类型,在开挖路堑或隧道时需注重溶洞或其他地下溶蚀地貌等的不利影响。成的溶蚀性垭口也属于这种类型,在开挖路堑或隧道时需注重溶洞或其他地下溶蚀地貌等的不利影响。③ ③ 剥蚀 堆积型垭口剥蚀 堆积型垭口剥蚀 堆积型垭口主要是在山体地质结构的基础上,以剥蚀和堆积作用为主要因素形成的垭口。其开剥蚀 堆积型垭口主要是在山体地质结构的基础上,以剥蚀和堆积作用为主要因素形成的垭口。其开挖后的稳定性主要取决于堆积层的地质特征和水文地质条件。这类垭口的外形浑圆、宽厚,松散堆积挖后的稳定性主要取决于堆积层的地质特征和水文地质条件。这类垭口的外形浑圆、宽厚,松散堆积层厚度较大,有时还发育有湿地或高地沼泽,水文地质条件较差,故不宜降低过岭标高,道路通常多层厚度较大,有时还发育有湿地或高地沼泽,水文地质条件较差,故不宜降低过岭标高,道路通常多以低填或浅挖通过。以低填或浅挖通过。
(2) (2) 山坡山坡山顶和山脚间的斜坡地段为山坡,它是组成山地的基本要素之一。山脊线与越岭线在山坡上常常需要山顶和山脚间的斜坡地段为山坡,它是组成山地的基本要素之一。山脊线与越岭线在山坡上常常需要进行相应的展线,所以在路线勘测中总是把越岭垭口和展线山坡作为一个整体通盘考虑。进行相应的展线,所以在路线勘测中总是把越岭垭口和展线山坡作为一个整体通盘考虑。山坡的外部形态特征包括山坡的高度、坡度及纵向轮廓。山坡的外形是各种各样的,根据山坡的纵向山坡的外部形态特征包括山坡的高度、坡度及纵向轮廓。山坡的外形是各种各样的,根据山坡的纵向轮廓和坡度,可将山坡分为以下几种类型。轮廓和坡度,可将山坡分为以下几种类型。① ① 按山坡的纵向轮廓分类按山坡的纵向轮廓分类a.a.直线形坡。在野外见到的直线形山坡,一般可分为直线形坡。在野外见到的直线形山坡,一般可分为 33 种情况:由单一岩性构成的,经长期的强烈种情况:由单一岩性构成的,经长期的强烈冲刷侵蚀而形成的山坡,其稳定性较高。由单斜岩层构成的,这种山坡在介绍单面山时曾经指出过,冲刷侵蚀而形成的山坡,其稳定性较高。由单斜岩层构成的,这种山坡在介绍单面山时曾经指出过,其外形在山岭的两侧不对称,一侧坡度陡峻,另一侧则与岩层层面一致,坡度均匀平缓。从地形上看,其外形在山岭的两侧不对称,一侧坡度陡峻,另一侧则与岩层层面一致,坡度均匀平缓。从地形上看,有利于布设路线,但开挖路基后遇到的都是顺倾向边坡,在不利的岩性和水文地质条件下,易发生大有利于布设路线,但开挖路基后遇到的都是顺倾向边坡,在不利的岩性和水文地质条件下,易发生大规模的顺层滑坡。由于山体岩性松软或岩体相当破碎,经长期剥蚀碎落和坡面堆积而形成的直线形规模的顺层滑坡。由于山体岩性松软或岩体相当破碎,经长期剥蚀碎落和坡面堆积而形成的直线形山坡,这种山坡在青藏高原和川西峡谷较发育,其稳定性最差,选做傍山公路的路基,应注意避免挖山坡,这种山坡在青藏高原和川西峡谷较发育,其稳定性最差,选做傍山公路的路基,应注意避免挖方内侧的塌方和路基沿山坡滑塌。方内侧的塌方和路基沿山坡滑塌。b.b.凸形坡。一般上缓下陡,自上而下坡度渐增,下部甚至呈直立状态,坡脚界限明显。这类山坡往往凸形坡。一般上缓下陡,自上而下坡度渐增,下部甚至呈直立状态,坡脚界限明显。这类山坡往往是由新构造运动加速上升、河流的强烈下切形成的。其稳定性取决于岩体结构,一旦发生山坡变形,是由新构造运动加速上升、河流的强烈下切形成的。其稳定性取决于岩体结构,一旦发生山坡变形,则会形成大规模的崩塌或滑坡。凸形坡上部的缓坡可选做公路路基,但应注意考察岩体结构,避免因则会形成大规模的崩塌或滑坡。凸形坡上部的缓坡可选做公路路基,但应注意考察岩体结构,避免因人工扰动和加速风化导致失去稳定。人工扰动和加速风化导致失去稳定。c.c.凹形坡。山坡上陡下缓,坡脚界限很不明显。这种山坡可能是新构造运动的减速上升、河流缓慢下凹形坡。山坡上陡下缓,坡脚界限很不明显。这种山坡可能是新构造运动的减速上升、河流缓慢下切形成的,也可能是山坡上部的破坏作用与山麓风化产物的堆积作用相结合的结果。分布在松软岩层切形成的,也可能是山坡上部的破坏作用与山麓风化产物的堆积作用相结合的结果。分布在松软岩层中的凹形山坡,不少都是在过去特定条件下由大规模的滑坡、崩塌等山坡变形现象形成,凹形坡往往中的凹形山坡,不少都是在过去特定条件下由大规模的滑坡、崩塌等山坡变形现象形成,凹形坡往往就是古滑坡的滑动面或崩塌体的依附面。地貌调查表明,凹形山坡在各种山坡地貌形态中是稳定性比就是古滑坡的滑动面或崩塌体的依附面。地貌调查表明,凹形山坡在各种山坡地貌形态中是稳定性比较差的一种。在凹形坡的下部缓坡上,也可进行公路布线,但设计路基时,应注意稳定平衡,沿河谷较差的一种。在凹形坡的下部缓坡上,也可进行公路布线,但设计路基时,应注意稳定平衡,沿河谷的路基应注意冲刷防护。的路基应注意冲刷防护。d.d.阶梯形坡。阶梯形坡的形态其有阶梯形坡。阶梯形坡的形态其有 33 种不同的情况:由软硬不同的水平或近于水平的岩层经风化形种不同的情况:由软硬不同的水平或近于水平的岩层经风化形成的,其表面剥蚀强烈,覆盖层薄,基岩外露,稳定性较高;由于山坡曾经发生过大规模的滑坡变成的,其表面剥蚀强烈,覆盖层薄,基岩外露,稳定性较高;由于山坡曾经发生过大规模的滑坡变形。由滑坡台阶组成的次生阶梯状斜坡,多存在于山坡中下部,如果坡脚受到强烈冲刷或不合理的切形。由滑坡台阶组成的次生阶梯状斜坡,多存在于山坡中下部,如果坡脚受到强烈冲刷或不合理的切坡,或者受到地震的影响,可能引起古滑坡复活,威胁建筑物的稳定;由经过多次地壳抬升后的河坡,或者受到地震的影响,可能引起古滑坡复活,威胁建筑物的稳定;由经过多次地壳抬升后的河流阶地组成,其工程地质性质取决于河流堆积物的厚度。流阶地组成,其工程地质性质取决于河流堆积物的厚度。② ② 按山坡的纵向坡度分类按山坡的纵向坡度分类山坡按其纵向坡度分为微坡(小于山坡按其纵向坡度分为微坡(小于 15°15°)、缓坡()、缓坡( 16°16°~~ 30°30°)、陡坡()、陡坡( 31°31°~~ 70°70°)、垂直坡)、垂直坡(大(大于于 70°70°)。)。
10.4.310.4.3 桥墩台地基稳定与冲刷问题桥墩台地基稳定与冲刷问题(1) (1) 桥墩台地基稳定问题桥墩台地基稳定问题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型式起决定作用。当桥梁为静定结构时,由于各孔是独立的,相互之间没有定桥梁的结构型式起决定作用。当桥梁为静定结构时,由于各孔是独立的,相互之间没有联系,对工程地质的适应范围较广。但对超静定结构的桥梁,对各桥墩台之间的不均匀沉联系,对工程地质的适应范围较广。但对超静定结构的桥梁,对各桥墩台之间的不均匀沉降特别敏感,故取用其地基容许承载力时应予慎重考虑。岩质地基容许承载力的确定取决降特别敏感,故取用其地基容许承载力时应予慎重考虑。岩质地基容许承载力的确定取决于岩体的力学性质及水文地质条件等,应通过室内试验和原位测试等综合判定。于岩体的力学性质及水文地质条件等,应通过室内试验和原位测试等综合判定。桥墩和桥台的基底面积虽然不大,但是由于桥梁工程处于地质条件比较复杂的地段,不良桥墩和桥台的基底面积虽然不大,但是由于桥梁工程处于地质条件比较复杂的地段,不良地质现象严重影响桥基的稳定性。如在溪谷沟底、河流阶地、古河湾及古老洪积扇等处修地质现象严重影响桥基的稳定性。如在溪谷沟底、河流阶地、古河湾及古老洪积扇等处修建桥墩和桥台时,往往遇到强度很低的饱水淤泥和淤泥质软土层、较大的断层破碎带、基建桥墩和桥台时,往往遇到强度很低的饱水淤泥和淤泥质软土层、较大的断层破碎带、基岩面高低不平、风化深槽、软弱夹层、深埋的古滑坡等地段,这些均能使桥墩台基础产生岩面高低不平、风化深槽、软弱夹层、深埋的古滑坡等地段,这些均能使桥墩台基础产生过大沉降或不均匀下沉,甚至造成整体滑动。过大沉降或不均匀下沉,甚至造成整体滑动。(( 22 ) 桥台的偏心受压) 桥台的偏心受压桥台承受垂直压力、岸坡的侧向主动土压力、滑坡的水平推力作用,使桥台产生偏心荷载。桥台承受垂直压力、岸坡的侧向主动土压力、滑坡的水平推力作用,使桥台产生偏心荷载。由于车辆在桥梁上行驶突然中断而产生作用力,这种作用对桥台的稳定性影响很大。由于车辆在桥梁上行驶突然中断而产生作用力,这种作用对桥台的稳定性影响很大。(( 33 ) 桥墩台的冲刷问题) 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减小,局部增大了河水流速,改变了流态,对桥墩和桥台的修建,使原来的河槽过水断面减小,局部增大了河水流速,改变了流态,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的冲刷,威胁桥墩台的安全。因此,桥墩台基础的埋深,除取决于持力层的部位外,到流水的冲刷,威胁桥墩台的安全。因此,桥墩台基础的埋深,除取决于持力层的部位外,还应满足下列要求:还应满足下列要求:① ① 桥位应尽可能选在河道顺直、水流集中、河床稳定的地段,以保护桥梁在使用期间不桥位应尽可能选在河道顺直、水流集中、河床稳定的地段,以保护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。因河流改道而失去作用或受到河流的强烈冲刷而破坏。② ② 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。③ ③ 桥位要选在岸坡稳定,基底岩石坚硬完整,无严重不良地质现象的地段。桥位要选在岸坡稳定,基底岩石坚硬完整,无严重不良地质现象的地段。④ ④ 在有冲刷处,应埋置在墩台附近最大冲刷线以下。当基础建于抗冲刷较差的岩石上时,在有冲刷处,应埋置在墩台附近最大冲刷线以下。当基础建于抗冲刷较差的岩石上时,应适当加深。应适当加深。
4 4 桥基承载力确定桥基承载力确定桥基承载力的确定有三种方法:载荷试验法、公式计算法和应用规范查表法。桥基承载力的确定有三种方法:载荷试验法、公式计算法和应用规范查表法。载荷实验是在建筑物场址进行原位试验的方法。由载荷试验测得的数据能反映地载荷实验是在建筑物场址进行原位试验的方法。由载荷试验测得的数据能反映地基土的真实情况,一些重要建筑物多由载荷试验确定地基承载力,一些地质条件基土的真实情况,一些重要建筑物多由载荷试验确定地基承载力,一些地质条件复杂的场地,也经常作载荷试验。有关载荷实验的具体方法后续课程有详细介绍。复杂的场地,也经常作载荷试验。有关载荷实验的具体方法后续课程有详细介绍。公式计算法有多个理论公式,这些公式是以某些假定条件为基础而推导出来的。公式计算法有多个理论公式,这些公式是以某些假定条件为基础而推导出来的。公式中一般要考虑基础形式、基础埋置深度、土的物理力学性质和状态等因素。公式中一般要考虑基础形式、基础埋置深度、土的物理力学性质和状态等因素。规范查表法是一种经验方法,它是在多年实践经验中,根据地基土的某些物理力规范查表法是一种经验方法,它是在多年实践经验中,根据地基土的某些物理力学指标与承载力之间的相关统计关系而总结、制定出相应的表格。根据表中某些学指标与承载力之间的相关统计关系而总结、制定出相应的表格。根据表中某些指标查取承载力。规范法是以大量的实践经验为基础,因而比较准确、可靠,使指标查取承载力。规范法是以大量的实践经验为基础,因而比较准确、可靠,使用方便,为现场普遍采用。用方便,为现场普遍采用。此外,地基承载力的确定,还可以由旁压仪、触探仪、十字板剪切仪等原位测试此外,地基承载力的确定,还可以由旁压仪、触探仪、十字板剪切仪等原位测试方法来测定。方法来测定。5 5 路桥工程与河流的关系路桥工程与河流的关系路桥工程与河流关系非常密切。道路一般沿河前进,线路在河谷横断面上所处位路桥工程与河流关系非常密切。道路一般沿河前进,线路在河谷横断面上所处位置的选择,河谷斜坡和河流阶地上路基的稳定,也都与河流地质作用密切相关。置的选择,河谷斜坡和河流阶地上路基的稳定,也都与河流地质作用密切相关。道路跨过河流必须架桥,桥梁墩台基础、桥渡位置选择都应充分考虑河流的地质道路跨过河流必须架桥,桥梁墩台基础、桥渡位置选择都应充分考虑河流的地质作用。对于桥渡,首先应当选择在河流顺直地段过河,以避免在河曲处过河遭受作用。对于桥渡,首先应当选择在河流顺直地段过河,以避免在河曲处过河遭受侧蚀而危及一侧桥台安全;应尽量使桥梁中线与河流垂直,以免桥梁长度增大。侧蚀而危及一侧桥台安全;应尽量使桥梁中线与河流垂直,以免桥梁长度增大。其次墩台基础位置应当选择在强度足够、安全稳定的岩层上,对于那些岩性软弱其次墩台基础位置应当选择在强度足够、安全稳定的岩层上,对于那些岩性软弱的土层、地质构造不良地带,不宜设置墩台。如图所示,的土层、地质构造不良地带,不宜设置墩台。如图所示, AA台不稳定,可能由于台不稳定,可能由于岩层滑动而破坏;岩层滑动而破坏; CC 墩位于断层上,断层两侧岩石不同,或断层带内岩石破碎,墩位于断层上,断层两侧岩石不同,或断层带内岩石破碎,均不利台基稳定;均不利台基稳定; BB墩台位置较好,台基稳定。墩台位置确定之后,还必须准确墩台位置较好,台基稳定。墩台位置确定之后,还必须准确地决定墩台基础的埋置深度,埋置深度太浅会由于河流冲刷河底使基础暴露甚至地决定墩台基础的埋置深度,埋置深度太浅会由于河流冲刷河底使基础暴露甚至破坏;埋置过深将大大增加工程费用和工期。破坏;埋置过深将大大增加工程费用和工期。
A 台易产生顺层滑动
B 台较为有利
C 台位于断层带上
跨越断裂构造带的建筑物
对于沿河线路来说,一段线路位置的选择和路基在河谷横断面上位置的选择,从工程地质观点要求,对于沿河线路来说,一段线路位置的选择和路基在河谷横断面上位置的选择,从工程地质观点要求,主要包括边坡和基底稳定两方面。线路沿峡谷行进,路基多置于高陡的河谷斜坡上,经常遇到崩塌、主要包括边坡和基底稳定两方面。线路沿峡谷行进,路基多置于高陡的河谷斜坡上,经常遇到崩塌、滑坡等边坡不良地质现象,是山区道路的主要病害,这部分内容将在后面有关章节中专门论述。线路滑坡等边坡不良地质现象,是山区道路的主要病害,这部分内容将在后面有关章节中专门论述。线路沿宽谷或山间盆地行进,路基多置于河流阶地或较缓的河谷斜坡上,经常遇到各种第四纪沉积层。线沿宽谷或山间盆地行进,路基多置于河流阶地或较缓的河谷斜坡上,经常遇到各种第四纪沉积层。线路在平原上行进也常把路基置于冲积层上,常见的病害是受河流冲刷或路基基底含有软弱土层等。路在平原上行进也常把路基置于冲积层上,常见的病害是受河流冲刷或路基基底含有软弱土层等。10.510.5隧道隧道隧道是公路工程中与地质条件关系最密切的工程建筑物。它的优点是线路短、裁弯取直、减少开挖和隧道是公路工程中与地质条件关系最密切的工程建筑物。它的优点是线路短、裁弯取直、减少开挖和填方工程量、抗震及国防安全性高。填方工程量、抗震及国防安全性高。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。而围隧道位于地下,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。而围岩的稳定性与岩体的地质条件、应力状态、洞室形状及规模、施工方法等因素有关。岩的稳定性与岩体的地质条件、应力状态、洞室形状及规模、施工方法等因素有关。10.5.110.5.1隧道位置选择的工程地质评价隧道位置选择的工程地质评价在进行工程规划和设计时,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在进行工程规划和设计时,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,还需要考虑区域稳定性、山体的总体稳定性及地形、岩性、地质构造、地下水、地应力等因素求外,还需要考虑区域稳定性、山体的总体稳定性及地形、岩性、地质构造、地下水、地应力等因素的影响。的影响。(1) (1) 区域稳定性及山体的总体稳定性的影响区域稳定性及山体的总体稳定性的影响一般要求,建洞地区应是区域地质构造稳定,无区域性大断裂通过,附近没有发震构造,地震基本烈一般要求,建洞地区应是区域地质构造稳定,无区域性大断裂通过,附近没有发震构造,地震基本烈度应小于度应小于 88 度。根据经验,具有下述条件的山体,不宜于修建隧道。度。根据经验,具有下述条件的山体,不宜于修建隧道。① ① 山体单薄,受冲沟切割剧烈,风化带或卸荷裂隙带发育很深,洞室顶部或侧墙可利用的新鲜岩体山体单薄,受冲沟切割剧烈,风化带或卸荷裂隙带发育很深,洞室顶部或侧墙可利用的新鲜岩体厚度不够(一般要求有压隧洞的上覆岩体厚度大于厚度不够(一般要求有压隧洞的上覆岩体厚度大于 0.2~0.50.2~0.5 倍压力水头,无压隧洞的上覆岩体厚度大倍压力水头,无压隧洞的上覆岩体厚度大于于 33倍洞的跨度)。倍洞的跨度)。② ② 山体岩性极不均一,坚硬完整岩层的厚度不够。山体岩性极不均一,坚硬完整岩层的厚度不够。③ ③ 地质构造复杂,岩层强烈褶皱,断裂带发育规模大,山体的完整性遭受严重破坏。地质构造复杂,岩层强烈褶皱,断裂带发育规模大,山体的完整性遭受严重破坏。④ ④ 物理地质作用剧烈,山坡稳定性差,或山坡已产生滑坡、塌方等早期埋藏和近期破坏的地形。可物理地质作用剧烈,山坡稳定性差,或山坡已产生滑坡、塌方等早期埋藏和近期破坏的地形。可溶性岩石地区,岩溶发育。溶性岩石地区,岩溶发育。⑤ ⑤ 地下水影响大。地下水影响大。⑥ ⑥ 存在严重的有害气体和异常地热。存在严重的有害气体和异常地热。
(( 22) 其他影响因素) 其他影响因素当山体的整体稳定性不存在问题,可以利用时,地下洞室位置及方向的选择,主要受地形、当山体的整体稳定性不存在问题,可以利用时,地下洞室位置及方向的选择,主要受地形、岩性、地质构造、地下水等地质条件的影响。岩性、地质构造、地下水等地质条件的影响。① ① 地形条件地形条件隧洞进出口最好选择基岩出露比较完整或坡积层较薄,地形边坡应下陡上缓,并尽量垂直隧洞进出口最好选择基岩出露比较完整或坡积层较薄,地形边坡应下陡上缓,并尽量垂直于地形等高线(交角不宜小于于地形等高线(交角不宜小于 30°30°)的地段。洞口岩层最好倾向山里以保证洞口边坡的安)的地段。洞口岩层最好倾向山里以保证洞口边坡的安全。在地形陡的高边坡开挖洞口时,应不削坡或少削坡即进洞,必要时可做人工洞口先行全。在地形陡的高边坡开挖洞口时,应不削坡或少削坡即进洞,必要时可做人工洞口先行进洞,以保证边坡的稳定性。进洞,以保证边坡的稳定性。洞口要避开滑坡、崩塌、冲沟、泥石流等不良地质现象发育地段,避开山麓残积、坡积、洞口要避开滑坡、崩塌、冲沟、泥石流等不良地质现象发育地段,避开山麓残积、坡积、洪积物等第四纪松散沉积物。隧洞进出口不宜选在排水困难的低洼处,也不应选在傍河山洪积物等第四纪松散沉积物。隧洞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,洞口高程要高于百年一遇洪水位。嘴及谷口等易受流水冲刷的地段,洞口高程要高于百年一遇洪水位。② ② 岩性条件岩性条件岩性是影响围岩稳定的基本因素之一。在工程中,按岩石饱和抗压强度岩性是影响围岩稳定的基本因素之一。在工程中,按岩石饱和抗压强度 RgRg将岩体分为硬将岩体分为硬质岩(质岩( RgRg 大于或等于大于或等于 30MPa30MPa)和软质岩()和软质岩( RgRg 小于小于 30MPa30MPa)。一般来说,坚硬完整的)。一般来说,坚硬完整的硬质岩,围岩的稳定性较好,能适应各种断面形状的地下洞室。而软质岩如黏土岩类、破硬质岩,围岩的稳定性较好,能适应各种断面形状的地下洞室。而软质岩如黏土岩类、破碎及风化岩体,则强度低、抗水性差,围岩往往是不稳定的。碎及风化岩体,则强度低、抗水性差,围岩往往是不稳定的。因此,洞室位置应尽量选在坚硬完整的岩石中。一般在坚硬完整岩石中掘进,围岩稳定,因此,洞室位置应尽量选在坚硬完整的岩石中。一般在坚硬完整岩石中掘进,围岩稳定,日进尺快,造价低。在软弱、破碎、松散岩层中掘进,顶板易坍塌,侧壁和底板易产生鼓日进尺快,造价低。在软弱、破碎、松散岩层中掘进,顶板易坍塌,侧壁和底板易产生鼓胀挤出变形,容易出现事故,需要边掘进边支护或超前支护,进尺慢胀挤出变形,容易出现事故,需要边掘进边支护或超前支护,进尺慢 ,, 工期长,造价高。工期长,造价高。岩浆岩、厚层坚硬的沉积层及变质岩,围岩的稳定性好,可以修建大型的地下工程。岩浆岩、厚层坚硬的沉积层及变质岩,围岩的稳定性好,可以修建大型的地下工程。软弱岩石如凝灰岩、黏土岩、页岩、胶结不好的砂砾岩、千枚岩及某些片岩等,稳定性差。软弱岩石如凝灰岩、黏土岩、页岩、胶结不好的砂砾岩、千枚岩及某些片岩等,稳定性差。松散及破碎岩石稳定性极差,选址时应尽量避开。松散及破碎岩石稳定性极差,选址时应尽量避开。此外,岩层的组合特征对围岩的稳定性也有重要影响。一般软硬互层或含软弱夹层的岩体,此外,岩层的组合特征对围岩的稳定性也有重要影响。一般软硬互层或含软弱夹层的岩体,稳定性差。层状岩体的层次愈多,单层厚度愈薄,稳定性愈差。均质厚层及块状岩体稳定稳定性差。层状岩体的层次愈多,单层厚度愈薄,稳定性愈差。均质厚层及块状岩体稳定性好。性好。
③ ③ 地质构造地质构造地质构造是控制岩体的完整性及渗漏条件的重要因素。选址时应尽量避开地质构造复杂的地质构造是控制岩体的完整性及渗漏条件的重要因素。选址时应尽量避开地质构造复杂的地区,否则会给工程带来困难。如意大利的辛普朗隧道,长地区,否则会给工程带来困难。如意大利的辛普朗隧道,长 20km20km ,由于地层严重褶皱、,由于地层严重褶皱、倒转并伴有大型的逆断层,岩石破碎,施工中多次发生塌方,经多次停工处理后才打通。倒转并伴有大型的逆断层,岩石破碎,施工中多次发生塌方,经多次停工处理后才打通。下面就褶皱、断层及岩层产状对围岩稳定性的影响进行简要的分析。下面就褶皱、断层及岩层产状对围岩稳定性的影响进行简要的分析。a.a.褶皱的影响褶皱的影响褶皱剧烈地区,一般断裂也发育,特别是褶皱核部岩石的完整性最差。向斜核部,辐射状褶皱剧烈地区,一般断裂也发育,特别是褶皱核部岩石的完整性最差。向斜核部,辐射状张裂隙将岩石切割成上窄下宽的楔形块体,洞室开挖后顶部易于掉块坍塌。另外,向斜核张裂隙将岩石切割成上窄下宽的楔形块体,洞室开挖后顶部易于掉块坍塌。另外,向斜核部还经常有地下水,对围岩稳定与施工不利。背斜核部比向斜稍好,虽也有辐射状张裂隙,部还经常有地下水,对围岩稳定与施工不利。背斜核部比向斜稍好,虽也有辐射状张裂隙,但其切割的岩块上宽下窄,较为稳定。但应注意,挤压强烈的褶皱,不论背斜或向斜,核但其切割的岩块上宽下窄,较为稳定。但应注意,挤压强烈的褶皱,不论背斜或向斜,核部岩石均较破碎,稳定性差。因此,地下洞室不要沿褶皱核部布置,应选择在褶皱翼部。部岩石均较破碎,稳定性差。因此,地下洞室不要沿褶皱核部布置,应选择在褶皱翼部。b.b.断层的影响断层的影响断层破碎带及断层交汇区,稳定性极差,地下掘进如遇较大规模的断层,几乎都要产生塌断层破碎带及断层交汇区,稳定性极差,地下掘进如遇较大规模的断层,几乎都要产生塌方甚至冒顶,如黄河小浪底枢纽工程,在地下洞室掘进时遇到大断层,因支护不及时造成方甚至冒顶,如黄河小浪底枢纽工程,在地下洞室掘进时遇到大断层,因支护不及时造成了极其严重的坍塌冒顶事故。因此,选址时应尽量避开大断层。了极其严重的坍塌冒顶事故。因此,选址时应尽量避开大断层。c.c. 岩层产状的影响岩层产状的影响洞室轴线与岩层走向垂直。这种情况,围岩的稳定性较好,特别是对边墙稳定有利。洞室轴线与岩层走向垂直。这种情况,围岩的稳定性较好,特别是对边墙稳定有利。当岩层较陡时,稳定性最好。当岩层倾角较平缓且节理发育时,在洞顶易发生局部岩块坍当岩层较陡时,稳定性最好。当岩层倾角较平缓且节理发育时,在洞顶易发生局部岩块坍落现象,洞室顶部常出现阶梯形超挖。落现象,洞室顶部常出现阶梯形超挖。洞室轴线与岩层走向平行。在水平或缓倾岩层中(倾角小于洞室轴线与岩层走向平行。在水平或缓倾岩层中(倾角小于 10°10°),应尽量使洞室位),应尽量使洞室位于厚层均质岩层中,若切穿不同岩性时,应选择坚硬岩层作为顶板,不能使软弱岩层展布于厚层均质岩层中,若切穿不同岩性时,应选择坚硬岩层作为顶板,不能使软弱岩层展布于洞顶。例如,水槽子地下厂房,由于岩体中有凝灰岩夹层,影响边墙和顶拱的稳定,因于洞顶。例如,水槽子地下厂房,由于岩体中有凝灰岩夹层,影响边墙和顶拱的稳定,因此,选址时将洞室移至夹层以下此,选址时将洞室移至夹层以下 25m25m 。。在倾斜岩层中布置洞室,一般是不利的。当洞身通过软硬相间或破碎的倾斜岩层时,顺倾在倾斜岩层中布置洞室,一般是不利的。当洞身通过软硬相间或破碎的倾斜岩层时,顺倾向一侧的围岩易于变形或滑动,造成很大的偏压,逆倾向一侧的围岩侧压力小,有利于稳向一侧的围岩易于变形或滑动,造成很大的偏压,逆倾向一侧的围岩侧压力小,有利于稳定。因此,在倾斜岩层中最好将洞室选在均一完整坚硬的岩石中。定。因此,在倾斜岩层中最好将洞室选在均一完整坚硬的岩石中。此外,岩层的倾角对稳定性也有影响,选址时应结合其他因素综合考虑。此外,岩层的倾角对稳定性也有影响,选址时应结合其他因素综合考虑。