工程地质学作业

1、 这学期我们迎来了全新的一门课工程地质学，在课堂上，刘老师绘声绘色地给我们讲了岩石与岩体的工程地质性质，土的工程地质与分类，地下水的有关知识等。虽然学的是基础，但是我却对其产生了浓厚的兴趣，上回我们还到长江边去实践中学习，让我觉得大自然真的是太神奇了，特别是当时在讲有关大桥建设的问题时，觉得甚是有味道。现在就结合我自己的印象和自己找的相关资料，就桥梁的建设以及工程地质的关系作一个浅显的分析。首先来看下桥的概念和分类：桥是一种用来跨越障碍的大型构造物。确切的说是用来将交通路线 (如道路、铁路、水道等)或者其他设施 (如管道、电缆等)跨越天然障碍 (如河流、海峡、峡谷等)或人工障碍 (高速公路、铁

2、路线)的构造物。桥的目的是允许人、车辆、火车或船舶穿过障碍。桥可以打横搭着谷河或者海峡两边，又或者起在地上升高，槛过下面的河或者路，让下面交通畅通无阻。按结构及外观可以分为分梁桥、浮桥、索桥和拱桥这四种基本类型。 梁桥。又称平桥、跨空梁桥，是以桥墩做水平距离承托，然后架梁并平铺桥面的桥。这是应用最为普遍的一种桥，在历史上也较其它桥形出现为早。它有木、石或木石混合等形式。中小型的石梁或石板桥，构造方便，材料耐久，维修省力，是民间最为喜用的一种桥形，尤其是南宋后，在福建泉州地区十分盛行，创造了许多长大的石梁桥。梁桥若中间无桥墩者，称单跨梁桥；若水中有一桥墩，使桥身形成两孔者，便称双跨梁桥；若两墩以

3、上者，便称多跨梁桥。 浮桥。又称舟桥、浮航、浮桁，因其架设便易，常用于军事目的，故也称“战桥”浮桥的优点：一是施工快速。二是造价低廉。三是开合随意，拆除和架设都很方便。缺点是载重量小，随波上下动荡不定，且抵御洪水能力弱，常需及时拆撤，并要人照看，管理繁琐，舟船、桥板与系船的缆绳要经常修葺和更换，维护费用昂贵。因此，很多浮桥的最后归宿，都向木梁桥、石梁桥或石拱桥发展。 索桥。也称吊桥、绳桥、悬索桥等，是用竹索或藤索、铁索等为骨干相拼悬吊起的大桥。多建于水流急不易做桥墩的陡岸险谷，主要见于西南地区。其做法是在两岸建屋，屋内各设系绳的立柱和绞绳的转柱，然后以粗绳索若干根平铺系紧，再在绳索上横铺木板，

4、有的在两侧还加一至两根绳索作为扶栏。” 拱桥。在我国桥梁史上出现较晚，但拱桥结构一经采用，便迅猛发展，成为古桥中最富有生命力的一种桥型，即使在今天，它也仍有继续发展的广阔前景。拱桥有石拱、砖拱和木拱之分，其中砖拱桥极少见，只在庙宇或园林里偶见使用。一般常见的是石拱桥，它又有单拱、双拱、多拱之分，拱的多少视河的宽度来定。 我们上课的时候问的问题是现在的三峡工程对于水质的影响以及长江大桥的桥墩对于38滩的影响。那么建造一座大桥究竟要考虑什么事情呢？工程地质的勘察，材料的选择，质量的监控，资金的管理，成本的控制，气候的因素等一个都不能少。再着，我们看看现实生活中关于桥的实例：“512”特大地震造成桥

5、梁结构变形破坏的成因十分复杂，与桥型、场地地形、地质条件、地震动参数、及结构物抗震性能、环境及施工等因素均有一定关联。因此，桥梁选址引起了众多专家的关注。 据了解，此次汶川地震中，桥梁主要是因两方面原因受损。一是由地基失效引起的破坏，二是桥梁结构强烈震动引起的破坏。就地基失效这一原因，大部分破损的桥梁都有着鲜明的体现。比如损毁较为严重的百花大桥、寿江大桥、蒙子沟中桥等，位于断裂带附近破坏的小鱼洞大桥、广元井田坝大桥、平武南坝大桥等，这些大桥的受损与其所处的特殊地质条件有着密切的联系。寿江大桥基础采用嵌岩桩基础，都江堰侧岸坡较陡(倾角35°53°)，堆积层为冰水堆积块碎石及坡

6、积角砾，映秀侧岸坡38°，桥位堆积层较厚(49 m)，其中有12 m松散的粉土层，地震波作用下映秀侧的粉土层向临空方向滑移变形势必引起1#、2#墩的变形，导致第1跨即将落梁。都汶路映秀顺河大桥桥位在映秀一北川断裂带上，桥位桩基全部埋在断裂带的破碎岩体和河流的冲积层上，这次地震造成全部垮塌；庙子坪大桥也穿过一个支断裂，造成一孔落梁；新房子大桥左右线破坏的不一致性，右幅穿过一个支断裂，并且覆盖层厚于左线，变形破坏主要表现在右半幅桥。显然，震害与桥梁所处的地质环之间存在着密切的联系。 经过多方调研，专家提出，在桥梁选址时，尽量避开活动断层及其临近地段，避开危及桥梁结构安全、有可能滑坡或崩塌

7、地段，避开有可能液化的软弱土层地段。所以，桥梁选址应该慎重选择，周密分析，科学调研。   首先，发震断裂带及次级断裂是影响桥梁破坏的控制因素。在高烈度地区桥位的选择应避开断裂带，特别是避免跨越断裂带，将桥位选择在断裂带的一盘(最好是下盘)。   其次，高烈度地震区，桥位跨越沟谷或山区河流时，大于30°的岸坡地震时其上覆盖层易发生滑移变形。所以在大于30°并有松散覆盖的岸坡，应避免设墩。“512”地震引发桥位上边坡的崩滑例子也比较多，所以桥位选择也要注意上边坡的稳定性。这次的大灾难损伤无数，各种建筑该垮的垮，该断的断，留给我们

8、的是无限悲伤的回忆。其实在日本，他们这样的小国家为什么可以将地震的损失降到最低，除了他们的教育，还有他们过硬的房屋质量，在日本人很少有豆腐渣工程，他们的房屋都有一定的防震指标。我们是否也可以做到呢？这充分说明一项工程的建立，就必须要首先考虑老百姓的安全。做放心的桥梁，为老百姓真正作点事情，才称得上是一名合格的工程师。而在其中，桥的选址又是重中之重的问题，现在就关于如何选址的问题进行简要的谈论。一桥梁岩土工程勘察要点桥梁是道路建筑的附属建筑物，除特大型或重要桥梁外，一般不单独编制设计任务书，而桥梁的设计仅包括初步设计和技术设计两个阶段，且只有当道路初步设计被批准之后，才编制桥梁初步设计，对于工程

9、规模较小而工程地质条件又简单的桥梁，其工程地质勘察工作可在一个阶段完成。(一)初步设计阶段工程地质勘察要点初步设计阶段工程地质勘察任务是在几条桥线比较方案范围内，全面查明各桥线方案的一般工程地质条件，并着重对桥线方案起控制作用的重大复杂地段进行详细勘察，特别是对其中关键性工程地质问题与不良地质现象的深部情况加以深入剖析，从技术可能性和经济合理性进行综合对比，为选择一条最优的桥线方案提供重要的工程地质依据。(二)技术设计阶段工程地质勘察要点技术设计阶段工程地质勘察任务是在已选的最优方案基础上，进一步大量进行钻探、试验和原位测试工作，着重查明个别墩基特殊的工程地质条件和局部地段存在的严重工程地质问

10、题，为桥线选择基础类型及其最佳位置以及施工方法等提供必要的工程地质资料。二桥址选择工程地质论证桥址的选择应从经济、技术和使用观点出发，使桥址与线路互相协调配合，尤其是在城市中选择铁路与公路两用大桥的桥址时，除考虑河谷水文、工程地质条件外，尚要考虑市区内的交通特点，线路要服从于桥址，而桥址的选择一般要考虑下列几个方面的问题：(1)桥址应选在河床较窄、河道顺直、河槽变迁不大、水流平稳、两岸地势较高而稳定、施工方便的地方。避免选在具有迁移性(强烈冲刷的、淤积的、经常改道的)河床，活动性大河湾，大砂洲或大支流汇合处。(2)选择覆盖层薄、河床基底为坚硬完整的岩体。若覆盖层太厚，应选在无漫滩相和牛轭湖相淤

11、泥或泥炭的地段，避免选在尖灭层发育和非均质土层的地区。(3)选择在区域稳定性条件较好、地质构造简单、断裂不发育的地段，桥线方向应与主要构造线垂直或大交角通过。桥墩和桥台尽量不置于断层破碎带和褶皱轴线上，特别在高地震基本烈度区，必须远离活动断裂和主断裂带。(4)尽可能避开滑坡、岩溶、可液化土层等发育的地段。(5)在山区峡谷河流选择桥址时，力争采用单孔跨越。在较宽的深切河谷，应选择两岸较低的地方通过，要求两岸岩质坚硬完整，地形稍宽一些，适当降低桥台的高度，降低造价，减少施工的困难。三桥基勘察中应注意的问题桥基工程地质勘察的任务是为桥梁墩台设计提供地质资料。方法是在调查与测绘的基础上进行勘探工作。对

12、于大、中桥，目前均采用以钻探为主，辅以物探的方法。这种综合的勘探方法，能够互相补充，可收到事半功倍的效果。勘察的结果应提出：桥位处的河床地质断面图；钻孔柱状断面图与钻探记录；水、土的化验与试验资料。桥基工程地质勘察应注意的主要问题有：1、钻孔布设钻孔布设应在桥位工程地质调查与测绘的基础上进行，以避免盲目性。钻孔数量取决于：设计阶段；桥位地质条件；拟采用的基础类型。在初步设计阶段，一般布设35个钻孔；在技术设计阶段，钻孔数应不少于墩台数。如采用沉井基础，或基础在倾斜、锯齿状的基岩面上时，应增加辅助钻孔，复杂时每一墩台需要45个钻孔。钻孔一般布设在桥梁中心线上。为了避免钻穿具有承压水的岩层而引起基

13、础施工困难，也可布设在墩台以外。为了解沿河床方向基岩面的倾斜情况，在桥梁的上下游可加设辅助钻孔。2、钻孔深度钻孔深度取决于河床地质条件、基础类型与基底埋深。河床地质条件包括：河床地层结构、基岩埋深、地基承载力、可能的冲刷深度等。基础类型要区分明挖、深井与桩基等。如遇基岩，要求钻入基岩风化层13m。这一点在山区河流上尤应注意，以免把孤石错定为基岩。钻孔的大概深度可参考表1。表1  钻孔的大概深度表顺 序 号土层名称钻孔深度(m)大桥中桥1岩石应在风化岩石下不少于3m2砂砾由河底最大计算冲刷标高算起15103砂20154粘质土30255软性粘土低于荷重土层表面以下不得少于15m

14、 3、操作规程为保证钻探工作的质量，钻进过程中要认真对待取样、鉴别、记录这些环节。每隔1m深度应取样，每次变层要取样。为使样品尽可能保持原来状态，应注意选择钻头和钻进方法。记录要仔细，对所使用的钻具、进尺、取样以及钻进中的感觉等均应详细记录。在鉴别样品时，应与调查测绘结果对照，避免发生重大错误。补充：（桥基钻孔位置的布设主要参考这个桥梁的预设桥墩的位置，目前，常采用的布设原则是按照桥墩中心布设，要求尽量不超出桥墩的范围，以使得勘探资料能够为将来的桥梁施工提供切合实际的参考。而对于桥墩的位置设定可以参照有关规范首先进行桥梁大小的确定，再是桥梁类型的确定，然后是桥墩数量的确定，最后对于桥身均匀布设桥墩，而对于引桥合理布设桥墩当然，也可以由桥梁专业的人员专门提供桥墩的位置图或者经纬坐标。 桥梁选址的目的是保证桥梁建设经济效益和建成后安全性、稳定性与耐久性。一般根据桥梁的实际用途和现实需要来进行，期间也应当考虑工程地质条件、施工的便利条件等因素。如果桥梁跨越活动断层，桥梁两肩岩体不稳定，桥梁所处位置处交通不便利，桥梁所带来的效益小于其带来的破坏等等情况出现时就认为该桥梁选址出现了失误。）当然，在选址时还要考虑当时已有的建筑格局，人民的意见等等，还有很多其他的因素