复习题库--勘察与规划部分山岭(共8页)

1、第二章 山岭隧道的地质调查(dio ch)与勘测二、隧道工程地质调查(dio ch)与勘测的内容1、地形(dxng)地貌主要是查明隧道通过地段的山体的自然情况，其中包括山坡的形态和坡度、河流两岸阶地对称情况、山体垭口和鞍部的分水岭的分布。分析上述自然情况与河流切割、地质构造、岩层分布的关系。2、地层岩性要查明隧道通过地段的地层时代、地层程序、地层岩性及岩性变化，查明地层接触关系。要特别注意查明岩层的顺序和厚度、岩性特征和物理力学性质以及岩石的风化程度（表2-2-1）。调查中，要特别注意软弱岩层的分布和厚度，如泥岩、煤层、盐类地层、膨胀性地层和含大量黄铁矿的地层等，因为它们是隧道围岩中的不稳定岩

2、层。在岩溶发育地区，还要特别注意可溶性岩层与不透水岩层接触界面的分布，因为它们是岩溶发育的有力场所。3、水文地质隧道通过地段的水文地质工作包括下列内容：（1）查明隧道通过地段的井、泉情况，分析水文地质条件，判明地下水的类型、水质、侵蚀性、补给来源等，预测洞身最大及正常分段涌水量，并取样作水质分析；（2）在岩溶发育区，应分析突水、突泥的危险，充分估计隧道施工诱发地面塌陷和地表水漏失等破坏环境条件的问题，并提出相应工程措施意见；（3）特长隧道与水文地质条件复杂的中、长隧道应进行专门的水文地质勘查与评价工作。4、区域地质构造地质构造与隧道围岩稳定性和施工地质灾害关系最密切，所以它是隧道工程地质勘察的

3、核心工作。调查的重点是褶皱、断层、节理、侵入体或岩脉等。褶皱调查的主要内容包括：褶皱的基本类型、形态类型、两翼的地层时代和岩性、褶皱核部的位置、褶皱轴线走向、轴面产状等。断层调查的主要内容包括：断层的存在和证据，断层的位置和产状，断层的破碎带宽度和物质组成，断层的力学性质等。节理调查的主要内容包括：节理的组数和发育程度，主要节理的产状（特别是节理走向）和力学性质，风化裂隙的影响范围和深度等。5、不良地质不良地质主要包括破碎带、滑坡、泥石流、岩堆、岩溶、膨胀土等，地质调查中主要查明这些不良地质是否存在及其性质，存在的位置及其范围，不良地质的规模及其对隧道施工和隧道本身的影响。特别地，地温对深埋长

4、大隧道的施工有很大影响。因为，在地壳恒温层（距地表1035m）以下，深度每增加100m，温度将增加3，当温度超过38时，在潮湿的隧道内施工将有很大困难，所以在高地温地区要进行地温测试。五、勘探、测试工作(gngzu)要求勘探测试工作是隧道工程地质勘测的重要(zhngyo)内容，特别是对复杂地质、复杂地形条件下施工的长大、重点隧道更是如此。1、总体(zngt)要求（1）地质条件复杂的隧道宜采用综合勘探方法。地质条件复杂的深钻孔应综合利用。（2）钻孔位置和数量应视地质复杂程度而定。洞门附近覆土较厚时，应布置勘探孔；地质复杂，长度大于1000m的隧道，洞身应按不同地貌及地质单元布置勘探孔查明地质条件

5、；主要的地质界线，重要的不良地质、特殊岩土地段，可能产生突泥危害地段等处应有钻孔控制；洞身地段的钻孔位置宜布置在中线外侧810m；钻探完毕，应回填封孔。（3）钻探深度应至路肩以下35m；遇溶洞、暗河及其他不良地质时，应适当加深至溶洞及暗河底以下5m。（4）钻探中应作好水位观测和记录，探明含水层的位置和厚度，并取样作水质分析。水文地质条件复杂的隧道，应做水文地质试验，测定地下水的流向、流速及岩土的渗透性，计算涌水量，必要时应进行地下水动态观测。（5）应取代表性岩土试样进行物理力学性质试验。（6）对有害矿体和气体，应取样作定性、定量分析。2、探测的阶段及其工作要求隧道工程地质勘测的勘探工作分为初测

6、阶段和定测阶段。第三节 围岩的基本工程性质与围岩分级一、岩体中的初始应力场初始地应力场是指隧道开挖前的围岩的初始静应力场，它的形成与围岩构造、性质、埋藏条件以及构造运动的历史有密切关系，问题比较复杂。围岩的初始地应力状态与施工引起的附加应力状态是不同的，它对坑道开挖后围岩应力分布、变形和破坏有着极其重要的影响。可以说，不了解围岩初始应力状态就无法对坑道开挖后一系列力学过程和现象做出正确评价。围岩的初始应力状态一般受到两类因素的影响：第一类因素有重力、温度、围岩的物理力学性质及构造、地形等经常性的因素；第二类因素有地壳运动、地下水活动、人类的长期活动等暂时性的或局部性的因素。因此，初始地应力场由

7、两种力系构成，即 （2-3-1）式中：自重应力分量；构造应力分量。（1）自重应力场这里以压应力为正；为岩体的重度；H为埋深。当上覆岩体为多层不同的岩石时，则 （2-3-2）式中：第层岩体的重度；第层岩体的厚度(hud)。该点的水平(shupng)应力、主要是由岩体的泊松效应引起(ynq)的，按弹性理论应为 （2-3-3）式中：计算应力处岩体的泊松比。设，并谓之侧压力系数，则上式可以写成 （2-3-4）显然，当垂直应力已知时，水平应力的大小取决于围岩的泊松比。大多数围岩的泊松比在0.150.35左右，因此，在自重应力场中，水平应力通常是小于垂直应力的。（2）构造应力场由于形成构造应力场的原因非常

8、复杂，至今仍未被人类完全认识和解决，它在空间的分布极不均匀，且随时间的推移还不断发生变化，是一个具有相对稳定性的非稳定应力场。因此，目前还很难用函数形式表达出构造应力场，它在整个初始应力场中的作用只能通过某些量测数据加以分析，找出一些规律性。据已发表的一些地应力量测资料表明：二、围岩的基本工程性质隧道围岩是指地壳中受开挖隧道影响的那一部分岩体。应该指出，这里所定义的围岩并不具有尺寸大小的限制，它所包括的范围是相对的，视研究对象而定。从力学分析的角度来看，围岩的边界应划再因开挖隧道而引起的应力变化可以忽略不计的地方，或者说在围岩的边界上因开挖隧道而产生的位移应该为零，这个范围在横断面上约为610

9、倍的洞径。若从区域地质构造的观点来研究围岩，其范围要比上述数字大得多。围岩的工程性质，一般包括三个方面：物理性质、水理性质和力学性质。而对围岩稳定性最有影响的则是力学性质，即围岩抵抗变形和破坏的性能。围岩既可以是岩体，也可以是土体。有关岩体的力学性质可参看岩石力学中有关内容，有关土体的力学性质可参看土力学中有关内容。本书就不做进一步赘述。试验和实践都已证明，岩体的变形、破坏以及应力在岩体中的传播途径，除了受结构体岩石和结构面控制外，还有一个重要因素，就是岩体的构造特征。和宇宙间一切物体一样，岩土体也是以它特有的结构形式存在着，并彼此相区别。不同块度、形状、产状的结构体构成了各种岩体结构类型。岩

10、体结构与隧道开挖空间以及后续衬砌结构的组合，形成了一个嵌入(qin r)人工建造的围岩结构体系。所以隧道围岩的变形、稳定或失稳与岩体结构的关系十分密切，根据工程实践的观察，围岩破坏大致有以下五种情况。1、脆性(cuxng)破坏整体状和块状结构岩体，岩性坚硬，在一般工程开挖(ki w)条件下表现稳定，仅产生局部掉块。但再高应力区，洞周应力集中可引起“岩爆”，岩石成碎片射出并发出破裂响声，属于脆性破裂。2、块状运动当块状或层状岩体受明显的少数软弱结构面切割而形成块体或数量有限的块体时，由于块体间的联系很弱，在自重作用下，有向临空面运动的趋势，逐渐形成块体塌落、滑动、转动、倾倒以及块体挤出等失稳破坏

11、性态。块体挤出是其受周围岩体传来的应力作用的结果。在支护结构和围岩之间，如有较大孔隙而又未回填密实或根本没有回填，块体运动可能对支护结构产生冲击荷载，而使支护结构破坏，见图2-3-2（a）。3、弯曲折断破坏层状岩体尤其是有软弱夹层的互层岩体，由于层间结合力差，易于错动，所以，抗弯能力较低。洞顶岩体受重力作用易产生向下弯曲，进而张裂、折断形成塌落体，见图2-3-2（b）。边墙岩体在侧向水平力作用下弯曲变形而鼓出，也将对支护结构产生压力，严重时可使支护结构折断而坍塌。4、松动解脱破裂结构岩体基本上是由碎块组合而成的，在张拉力、单轴压力、振动力作用下容易松动，溃散（解脱）而成碎块脱落。一般在洞顶表现

12、为崩塌，在边墙则为滑塌、坍塌，见图2-3-2（c）。5、塑性变形和剪切破坏散体结构岩体（含土质岩体）或破碎结构岩体，若其中含有较多的软弱结构面，加之地下水的作用，隧道开挖后再围岩应力作用下，将产生塑性变形和剪切破坏。往往表现为坍方、边墙挤入、底鼓以及洞径缩小等，而且变形的时间效应比较明显。有些含蒙脱土或高岭土等矿物的膨胀性岩体或结构面，遇水膨胀并向洞内挤入，也属于塑性变形性质，见图2-3-2（d）。三、围岩的分级方法1、概述隧道围岩的稳定需要一定的条件，判定这个条件，创造这个条件，就是隧道围岩分级研究的主要内容。由于隧道工程所处的地质环境十分复杂，隧道的地质条件从松散的流砂到坚硬的岩石，从完整

13、的岩体到极破碎的断裂构造带等，范围极广，人们对它的认识还远不够完善。根据长期的工程实践，人们认识到在不同的岩体条件中开挖隧道后岩体所表现出的性态是不同的，可归纳为充分稳定、基本稳定、暂时稳定和不稳定四种。同时各种围岩的物理性质之间存在一定的内在联系和规律，依照这些联系和规律，可将围岩划分为若干级，这就是围岩分级。围岩分级的目的是：作为选择施工方法的依据；进行科学管理及正确评价经济效益；确定衬砌结构上的荷载（松散荷载）；给出衬砌结构的类型及其尺寸；制定劳动定额、材料消耗标准的基础等。四、我国铁路隧道围岩分级(fn j)方法我国铁路隧道围岩分级，参照国家标准(u ji bio zhn)工程岩体分级

14、标准，依据围岩主要工程地质条件的定性描述、岩体的抗压强度、围岩开挖后的稳定状态及围岩弹性的速度Vp值作为辅助指标，围岩基本分级根据坚硬程度和围岩完整程度两个因素确定，两个因素由定性划分和定量划分两种方法确定。并指出围岩级别(jbi)应在基本级别基础上，考虑地下水状态和初始应力状态修正。第三章 隧道与线路工程规划第一节 隧道位置的选择要选择好隧道线路位置，一般说来，主要应对沿线的地形、地质作详尽的了解，充分掌握这两方面的资料，认识它们之间的内在联系，分清主次，统筹研究，处理好近期与远期、隧道工程与其它工程的关系，就可选择出较为理想的隧道线路位置和恰当的隧道进出口位置。一、地形条件与隧道位置的选择

15、隧道是客服地形障碍的有利手段，隧道位置的选择很大程度上受地形的制约。地形障碍有高程障碍和平面障碍两方面。1、高程障碍不管是铁路还是公路，在前进方向上如遇到高山，由于线路的坡度有严格的限制，不能在一定距离内拔起越过山峰，于是高山就成了线路上的高程障碍。要客服这种障碍，可以有三种方案供选择。（1）绕行方案当附近地形开阔，山坡地带宽敞时，可以避开前方的山峰，迂回绕行而过。若是上述条件具备，这是一个比较简易的办法。工程容易，工期较短，工程费用也较少。可是绕行势必路线要延长，今后长期的运程必然增加；路线弯道增多，曲线半径也可能减少，使长期的运行条件恶化，行车速度和牵引能力都会有所降低。尤其对于高速铁路，

16、或对运输任务提出更高的要求时，就会给技术改造带来困难。此外，绕行方案靠近山坡，地质条件复杂，易于产生塌方、滑坡等线路病害，工程难度较大。所以，从长远的利益来看，这一方案是不可取的，只有具备条件相宜时，才宜采用。（2）深路堑方案当地形比较开阔，有山谷台地可以展线时，就可以尽量地把线路展长、坡度用足以争取把线路高程抬起到可能的高度。然而抬高高程尚有不足之处，需在山顶部位开凿深路堑通过。这种展线比绕行方案略少一点，但前者的缺点依然存在。而且在山顶开挖深路堑，破坏植被和环境，甚至对数百万年形成的生态平衡造成不可逆转的破坏，这是最为严重的教训(jio xun)。另外往往工程量也很大，施工困难，边坡稳定性

17、差，易引起塌方落石，后期养护工程量也很大。现在随着隧道工程能力的增强，应当尽量避免深路堑方案。（3）越岭隧道(sudo)方案当地形紧迫，山坡陡峭，不具备上述条件时，开凿隧道，穿山通过，就成为唯一可行，而且是比较有利的方案。修建隧道可能工程量要大一些，工期也会长一些，但是，它能使线路平缓顺直，不需要较大的坡度，不需设置太多、太急的曲线。今后(jnhu)在长期的运营中，由于技术条件好，可以牵引更大的重量，可以提高行驶速度，缩短运程，还不受外界干扰，战争时期将是良好的掩护所。因此，从全局和长期考虑，越岭隧道方案是比较合理的。二、地质条件与隧道位置的选择无论是越岭线路或沿河傍山线路，在选择隧道位置时，

18、都应力求选择在地质构造简单，岩性较好的稳固地层中通过。尽量避免通过断层、崩坍、滑坡、流砂、溶洞、陷穴以及偏压显著、地下水丰富等地质不良地段，当绕避有困难时，应尽量采取必要的工程措施。1、单斜构造与隧道位置的选择按岩层的倾角不同，可分为三种情况：（1）水平或缓倾角岩层当隧道通过坚硬的厚层岩层时，单斜构造是指成层的岩层向一个方向倾斜的地质构造。常见的工程地质问题为不均匀的地层压力、偏压、顺层滑动等现象，故隧道中线以垂直走向穿越最为有利。稳定。若通过很薄的岩层，则施较为工时顶部易产生掉块现象，此时，以不透水的坚硬岩层作顶板为最好。2、褶皱构造与隧道位置的选择褶皱构造有向斜和背斜两种基本类型，当隧道通

19、过褶皱构造时，应尽量避免将隧道置于向斜或背斜的轴部，而应将隧道置于翼部，则隧道所处的地质条件类似于单斜构造。因背斜或向斜的轴部岩层均比翼部破碎，节理裂隙发育，施工时可能发生坍塌。当隧道通过向斜和背斜轴部作比较时，则背斜较向斜略好，若向斜轴部位于含水层中，洞身开挖所出现的涌水及坍塌将比背斜严重。三、不良地质与特殊地质地区隧道位置的选择（4）岩溶地区隧道位置选择当隧道通过岩溶地区时，应力求避免穿越岩溶严重发育的网状洞穴区、巨大空洞区及有利于岩溶发育的构造带，尽量避开洞身置于碳酸盐岩与非碳酸盐岩（可溶岩与非可溶岩）的接触带。当不可能时，应选择在较狭窄地段，以垂直或大角度穿过，使通过岩溶地段为最短。当

20、洞身不能避开时，宜使隧道与岩溶间壁（特别是顶板与底板）有足够的岩壁厚度，或采取相应的工程处理措施，如图3-1-16所示，并要选择在岩溶水不发育的地带通过，特别注意岩溶水突然袭击的可能性。（6）地震区隧道(sudo)位置的选择地震对隧道影响的大小，与地形、地质及隧道埋藏深度有着密切的关系(gun x)，地震的破坏作用，由地表向地下隧道深度增加而迅速减弱，故一般对深埋隧道影响较小、对浅埋，偏压的隧道及明洞和洞门等结构的影响较大。另外，一般在松散的山坡堆积层或滑坡地段、断层破碎带、泥石流发育地区、不稳定的悬崖深谷、易坍陷的地下空洞等处，由于地震波的冲击作用，对抗震均属不利作用。一旦地震发生，将可能导

21、致隧道洞口地面塌陷、衬砌出现开裂破损等病害，直接威胁行车安全。因此，在选择隧道位置和洞口位置时，应特别注意地形、地质及洞身埋藏深度等问题。对土质松散或地层破碎及地质构造不利的傍山隧道，更应注意采取必要措施，以保证洞身稳定和洞口工程的安全。第二节 隧道洞口位置(wi zhi)的选择洞口是隧道进出的咽喉，又是隧道施工中的主要通道。洞口位置选择是否合理，将对隧道的施工工期、造价运营安全等产生重大的影响。所以在隧道线路设计中，洞口位置的选择是一项很重要的工作。隧道的进出口是隧道建筑物唯一的暴露部分，也是整个隧道的薄弱环节。由于洞口处地质条件差，多为严重风化的堆积体；覆盖层厚度较薄，若地形倾斜又易造成浅

22、埋测压；还受地表水的冲刷，加上隧道一旦开挖，山体受扰动等原因，容易造成山体失稳，产生滑动和坍塌。如洞口位置选择不当，可能导致洞口坍方而无法进洞，或病害整治工程量过大，甚至遗留后患。根据我国多年实践经验，总结出“早进晚出”的原则。即在决定隧道洞口位置时，为了确保施工、运营的安全，宁可早一点进洞，晚一点出洞，这样做，虽然隧道修长了一些，却安全可靠。当然，并不意味着进洞越早越好，出洞越晚越好，而是应当从安全等多方面比较确定。一、隧道洞口位置选择原则理想的洞口位置应选择地质条件良好，地势开阔，施工方便，技术、经济合理之处。在选择隧道洞口位置时，应遵循以下原则：1、洞口不宜设在垭口沟谷的中心或沟底低洼处

23、，在一般情况下，垭口沟谷在地质构造上是最薄弱的环节，常会遇到断层带、古坍方、冲积土等不良地质。此外，地表流水都汇集在沟底，再加上洞口路堑开挖，破坏了山体原有的平衡，更容易引起坍方，甚至不能进洞。所以，洞口最好选在沟谷一侧。2、洞口应避开不良地质地段，如断层、滑坡、岩堆、岩溶、流砂、泥石流、盐岩、多年冻土、雪崩、冰川等，以及避开地表水汇集处。3、当隧道线路通过岩壁陡立、基岩裸露处时，最好不刷动或少刷动原生地表，以保持山体的天然平衡。此时，洞口位置应根据具体情况，采取贴壁进洞或设置一段明洞（当山坡上有落石、掉块而难以清除时）。4、减少洞口路堑段长度，延长隧道，提前进洞。对处于漫坡地形(dxng)的隧道，其洞口位置变动范围较大，一般应采取延长隧道的办法，以解决路堑弃土及排水的困难。5、洞口线路宜与等高线正交，使隧道正面进入山体，洞口结构物不致(bzh)受到偏侧压力；此时，一般情况下都会采用斜切式、斜切帽檐(moyn)式或喇叭口斜切式洞门。6、对于傍山隧道因限于地形，有时无法与等高线正交，只能斜交进洞时，其交角不应太小（不小于45），此时按隧道低侧基础不露空并有足够的承载力及稳定性、高侧边坡挖方高度不超过15m确定洞口里程，洞门型式根据地面横坡及仰坡情况采用台阶式洞门或明洞门。7、当线路位于有可能被水淹没的河滩或水库回水影响范围以内时，隧道洞口标高