公路工程地质勘察学习

公路工程地质勘察第一节概述第二节公路路基工程地质勘察第三节桥梁工程地质勘察第四节隧道工程地质勘察第五节勘察实例四川交通职业技术学院道桥系刘玉洁制作第一节概述一、公路工程地质勘察的目的、任务和阶段划分

工程地质勘察的目的：查明土木工程场地的工程地质条件、分析存在的工程地质问题、对工程场地做出工程地质评价。勘察阶段的划分：规划勘察；可行性研究勘察阶段；初步设计勘察阶段；

技术设计及施工勘察阶段二、公路工程地质勘察内容三、工程地质勘察的主要方法四、勘察资料的内业整理

(二)工程地质勘察的任务

1.查明并分析工程场地的工程地质条件；2.分析存在的工程地质问题，进行定性和定量分析；3.选择能满足要求的较优越的工程场地和环境；4.对选择的场地进一步勘察后，对照建筑物的适宜性对场地进行分区，提出各区段所适宜的建筑物类型、结构、规模、基础及地基处理的合理意见；5.预测工程建成后对地质环境的影响；6.提出工程地质条件的分析评价及改善不良地质条件的措施和建议。二、公路工程地质勘察内容（一）新建公路工程地质勘察的内容1.路线工程地质勘察2.路基、路面工程地质勘察3.桥涵工程地质勘察4.隧道工程地质勘察5.天然筑路材料工程地质勘察（二）改建公路工程地质勘察内容1.收集沿线的地形、地貌、工程地质、水文地质、气象、地震等资料。2.收集有关桥梁、隧道和防护、排水等构造物的新建、改建或加固工程所需的地质资料。3.收集原有公路路况资料。4.调查原有公路的路基、路面、小桥涵等人工构造物的状况及病害，研究病因及防治的效果。对原有公路的工程地质、不良地质地段的道路病害应力求根治。5.当路线因提高等级或绕避病害而另选新线的路段，应按新建公路的要求进行工程地质勘察工作。三、工程地质勘察的主要方法(一)工程地质测绘1.工程地质测绘的主要内容

2.工程地质测绘的工作方法

3.航片和卫片在工程地质测绘中的应用(二)工程地质勘探(三)工程地质试验及长期观测1.工程地质测绘的主要内容研究沿线地形地貌特征，划分地貌单元；查明沿线的地层、岩性、地层层序、成因、厚度、时代及岩相变化等；查明地质构造、土体的成层组合关系、大地构造、构造线方向、断裂褶皱形态、岩层产状和分布、构造形迹和构造体系以及它们之间的关系；研究水文地质条件，调查地下水的天然和人工露头--井、泉、矿坑和钻孔等；调查研究沿线不良地质现象及特殊地质问题的范围和性质、发生发展及分布规律；调查研究已有建筑物变形破坏情况及建筑经验；了解铁路沿线天然建筑材料的质量、数量及分布情况。2.工程地质测绘的工作方法测绘宽度的确定：一般采用沿程测绘的方法，其测绘宽度一般包括中线两侧各200300m.测绘线的布置：为了专门目的或地质条件的重点工程地段而进行的大面积工程地质测绘常采用路线穿越法和顺层追索法。观测点的选择：观测点的布置必须选在具有代表性的地质现象的天然露头工人工露头处。3.航片和卫片在工程地质测绘中的应用

航片的应用

(1)运用室内光学仪器编制地形图；

(2)通过地质专业判译编绘工程地质图；卫片的应用(优点)

(1)卫片拍摄地面范围大；

(2)反映宏观形态特征较清楚、解释效果比较好；

(3)卫片中包含的信息量大，可根据色调和形态特征，能够解决工程地质测绘中的很多问题。（二）工程地质勘探1.山地勘探：剥土、探坑、探槽、探井（分竖井、斜井）、平洞2.钻探3.物探4.工程地质坑探2.钻探采用钻探机具对深部的工程地质条件进行揭露的一种工作方法。它分为轻便钻探和钻探两种。

轻便钻探利用洛阳铲、锥探和小螺纹钻等进行钻探的方法；钻探一般是利用大型钻机进行钻探的方法，常用的钻机是机械回转钻机。钻探过程包括三个基本程序：

A．破碎岩土：采用人力和机械方法，使小部分岩土脱离整体而成为粉末、岩土块或岩土芯，破碎一般是借助冲击力、剪切力、研磨和压力来实现的。B．采取岩土：用冲洗液（或压缩空气）将孔底破碎的碎屑冲到孔外，或者用钻具（抽筒、勺形钻头、螺旋钻头、取土器、岩芯管等）靠人力或机械将孔底的碎屑或样心取出于地面。C．保全孔壁：一般采用套管或泥浆来护壁。

钻进方法有以下三种：

A．冲击钻进：采用底部圆环状的钻头，将钻具提升到一定高度，利用钻具自重，迅猛放落，钻具在下落时产生冲击动能，冲击孔底岩土层，使岩土达到破碎。

B．回转钻进：采用底部嵌焊有硬质合金的圆环状钻头进行钻进，钻进中施加钻压，使钻头在回转中切入岩土层，达到加深钻孔的目的。

C．振动钻进：采用机械动力所产生的振动力，通过连接杆和钻具传到圆筒形钻头周围土中。

D．综合式钻进：综合冲击回转两种钻进方法；在钻进过程中，钻头克取岩石时，施加一定的动力，对岩石产生冲击作用，使岩石的破碎速度加快，同时由于冲击力的作用使硬质合金刻人岩石深度增加，在回转中将岩石剪切掉。

3.物探探电法勘探探：可分分为自然然电场法法和人工工电场法法两种。。工程地地质勘探探中常采采用人工工电场法法的电阻阻率法，，它主要要利用仪仪器测定定岩、土土体导电电性的差差异来识识别地质质情况的的一种方方法弹性波法法：包括括地震勘勘探、声声波及超超声波探探测。它它是人式式激发振振动，来来研究地地质体中中的传播播规律，，以判定定地质情情况、岩岩体状态态及特性性。地球物理理测井：：利用地地层之间间的物性性差异，，采用不不同的物物理方法法，了解解钻井中中的地质质和水文文地质情情况的方方法。地质雷达达：是一种高高频电磁磁波，利利用电磁磁波在不不同介质质中的传传播规律律，探明明地质条条件的一一种方法法。3.工程程地质坑坑探(1)试试坑、浅浅井(2)探探槽(3)斜斜井和平平洞(三)工程地质质试验及及长期观观测1.室内内外试验验室内试验验：在现现场取有有代表性性的试样样，送到到试验室室进行相相关项目目的试验验。原位测试试：在野野外现场场进行测测试，主主要包括括：A.岩石石力学性性质指标标；静力力载荷试试验(CPT)、静力触探探试验、、圆锥动动力触探探、标准贯入入试验、十字板剪剪切试验验、扁铲铲侧胀试试验、旁压试验验、波速测试试、现场大型型直剪试试验、块体基础础振动试试验B.水文文地质实实验C.岩体体中地应应力的测测试D.地基基工程地地质实验验2.工程程地质长长期观测测与工程有有关的地地下水的的动态观观测；不良地质质现象的的观测；；建筑物修修建与周周围环境境相互作作用的动动态观测测。静力载荷荷

试验验(CPT)静力载荷荷试验指指在拟建建场地上上，在挖挖至设计计的基础础置深度度的平整整坑底放放置一定定规格的的方形或或圆形承承压板，，在其上上逐级加加荷载，，测定相相应荷载载作用下下地基土土的稳定定沉降量量，分析析研究地地基土的的强度与与变形特特性，求求得地基基土容许许承载力力与变形形模量等等力学数数据。静静力载何何试验分分为平板板载何试试验、螺螺旋板载载荷试验验、深层层平板载载荷试验验等。用用以确定定地基土土的临塑塑荷载、、极限荷荷载，为为评定地地基土的的承载力力提供依依据；估估算地基基土的变变形模量量、不排排水抗剪剪强度和和基床反反力系数数。其试试验装置置为承压压板、加加荷与传传压装置置及沉降降观测装装置等。。根根据实测测结果绘绘制沉降降与时间间(s~t)关关系曲线线及荷载载与沉降降(p~s)关关系曲线线，由此此确定地地基承载载力、地地基土的的变形模模量、估估算地基基土的不不排水抗抗剪强度度、估算算地地基基土基床床反力系系数。静力触探探试验静力触探探试验指指通过一一定的机机械装置置，将某某种规格格的金属属肩探头头用静力力压人土土层中，，同时用用传感器器或直接接量测仪仪表测试试土层对对触探头头的贯人人阻力，，以此来来判断、、分析、、确定地地基土的的物理力力学性质质。静力力触探试试验适用用于粘性性土、粉粉土和砂砂土，主主要用于于划分土土层、估估算地基基土的物物理力学学指标参参数、评评定地基基土的承承载力、、估算单单桩承载载力及判判定砂土土地基的的液化等等级等。。静静力触探探试验装装置主要要设备为为静力触触探仪，，其由贯贯人装置置（包括括反力装装置）、、传动系系统和量量测系统统三部分分组成。。常用的的静力触触探探头头分为单单桥探头头和双桥桥探头单桥探头头结构1-顶顶柱；2-电阻阻应变片片；3-传感器器；4-密封垫垫圈套；；5-四四芯电缆缆；6-外套筒筒双桥探头头结构1-传传力杆；；2-磨磨擦传感感器；3-摩擦擦筒；4-锥尖尖传感器器；5-顶柱；；6-电电阻应变变片；7-钢珠珠；8-锥尖头头圆锥动力力触探圆锥动力力触探指指利用锤锤击动能能，将一一定规格格的圆锥锥探头打打入土中中，根据据打人土土中的阻阻抗大小小判别土土层的变变化，对对土层进进行力学学分层，，并确定定土层的的物理力力学性质质，对地地基土作作出工程程地质评评价。动动力触探探试验适适用于强强风化、、全风化化的硬质质岩石、、各种软软质岩石石及各类类土。试试验验装置动动力触探探设备主主要由探探头和落落锤两部部分组成成，可分分为轻型型、重型型及超重重型三类类。标准贯入入试验1-穿心心锤；2-锤垫垫；3-钻杆杆；4-贯入入器头；；5-出水水孔；6-贯入入器身；；7-贯入入器靴标准贯入入试验是是动力触触探类型型之一，，其利用用规定重重量的穿穿心锤，，从恒定定高度上上自由落落下，将将一定规规格的探探头打人人士中，，根据打打人的难难易程度度判别土土的性质质。标准准贯入试试验可适适用于砂砂土、粉粉土和一一般粘性性土，最最适用于于N=2~50击的土土层。其其目目的为：：采取扰扰动样，，鉴别和和描述土土类，按按颗粒分分析结果果定名。。根据标标准贯入入击数N，利用用地区经经验，为为砂土的的密实度度和粉土土、粘性性土的状状态、土土的强度度参数、、变形模模量、地地基承载载力等作作出评价价。估算算单桩极极限承载载力和判判定沉桩桩可能性性。判定定饱和粉粉砂、砂砂质粉土土的地震震液化可可能性及及液化等等级。将十字板头压压入被测土层层中，施加一一定的扭转力力矩，将土体体剪坏，测定定土体对抵抗抗扭剪的最大大力矩，通过过换算得到土土体的抗剪强强度值。十十字板剪切试试验适用于灵灵敏度不大于于10，固结结系数不大于于100m2/年的均质质饱和软粘土土。其其目的为为：测定原位位应力条件下下软粘土的不不排水抗剪强强度Cu、估估算软粘性土土的灵敏度。。十字板剪切试试验1-手摇柄；；2-齿轮；3-蜗轮；4-开口钢环环；5-固定夹；；6-导杆；7-百分表；；8-转盘；9-底板；10-固定套套；11-弹弹子盘；12-底座；13-制紧轴轴；14-接接头；15-套管；；16-钻杆；；17-导轮；；18-轴杆；；19-十字板板头扁铲侧胀试验验指用静力将扁扁铲形探头贯贯入土中，达达试验深度后后，利用气压压使扁铲侧面面的圆形钢膜膜向外扩张进进行试验。扁扁铲侧胀试试验适用于一一般粘性土、、粉土、中密密以下砂土、、黄土等，不不适用于含碎碎石的土、风风化岩等试验成果主要要有：根据A、B、C压压力及△A、、△B计计算p0、p1、p2与与深度的变变化曲线；绘绘制扁胀模量量、水平应力力指数、扁胀胀指数、扁胀胀孔压力指数数与深度的变变化曲线。由由试验成果可可划分土类、、确定静止侧侧压力系数、、评定应力历历史、确定不不排水抗剪强强度、确定土土的变形参数数、确定水平平固结系数、、可设计侧向向受荷桩。旁压试验旁压试验（PMT）是将将圆柱形旁压压器竖直地放放人土中，通通过旁压器在在竖直的孔内内加压，使旁旁压膜膨胀，，并由旁压膜膜（或护套））将压力传给给周围土体（（或岩层），，使土体或岩岩层产生变形形直至破坏，，通过量测施施加的压力和和土变形之间间的关系，可可得到地基土土在水平方向向上的应力应应变关系。适用于测定定粘性土、、粉土、砂砂土、碎石石土、软质质岩石和风风化岩的承承载力、旁旁压模量和和应力应变变关系等旁压试验的的成果主要要为压力和和扩张体积积曲线、压压力和半径径增量曲线线。根据旁旁压曲线可可评定地基基承载力、、确定旁压压模量。波速测试波速测试就就是测定土土层的波速速，依据弹弹性波在岩岩土体内的的传播速度度间接测定定岩土体在在小应变条条件下（10-4～～10-6）动弹性性模量和泊泊松比。适用于测定定各类岩土土体的压缩缩波、剪切切波或瑞利利波的波速速。根据任任务要求可可采用单孔孔法、跨孔孔法或面波波法。根据波速，，可按有关关公式计算算动剪切模模量、动弹弹性模量和和泊松比。。a-检层法法；b-面面波法：c-试验布布置图现场大型直直剪试验大型直剪试试验适用于于求测各类类岩土体以以及岩土体体沿软弱结结构面和岩岩土体与混混凝土接触触面或滑动动面的抗剪剪强度，可可分为岩土土体试样在在法向应力力作用下沿沿剪切面剪剪切破坏的的抗剪断试试验、岩土土体剪断后后沿剪切面面继续剪切切的抗剪试试验（摩擦擦试验）、、法向应力力为零时岩岩体剪切的的抗切试验验。试试验验装置有大大剪仪、加加载设备、、量测设备备等1-手轮；；2-测力力计；3-剪切环；；4-压力力盖；5-垂压部分分；6-水水平框架；；7-地锚锚；8-水水平推力部部分块体基础振振动试验通过块体基基础振动试试验直接测测得地基土土的刚度、、阻尼比和和参振质量量等动力参参数，可分分为块体基基础强迫振振动试验和和块体基础础自由振动动试验两类类。根据块块体基础振振动试验实实测的频率率和振幅作作振幅随频频率变化的的共振幅频频曲线，依依据幅频曲曲线计算地地基阻尼比比、刚度及及参振质量量。(a)垂垂直振动试试验(b)垂垂直自由振振动试验(c)水平平回转振动动试验水文地质实实验高压粘性土土渗透变形形试验装置置大型三向电电阻网渗流流试验装置置岩体中地应应力的测试试第二节公路路路基工程程地质勘察察一、公路选选线的工程程地质论证证（1）沿河河线（2））山脊线（3）山坡坡线（4））越岭线二、公路路路基的主要要工程地质质问题路基边坡稳稳定性问题题；路基基基底稳定性性问题；公公路冻害问问题以及天天然建筑材材料问题等等三、公路路路基工程地地质勘察的的基本内容容四、公路路路基工程地地质勘察的的要点（一）初步步勘察阶段段（二）详详细勘察阶阶段第三节桥梁梁工程地质质勘察一般应包括括两项内容容：首先应对各各比较方案案进行调查查，配合路路线、桥梁梁专业人员员，选择地地质条件比比较好的桥桥位；然后后再对选定定的桥位进进行详细的的工程地质质勘察，为为桥梁及其其附属工程程的设计和和施工提供供所需要的的地质资料料。一、桥梁工工程地质问问题桥墩台地基基稳定性问问题；桥墩墩台地基的的冲刷问题题二、桥梁工工程地质勘勘察要点（一）初步步勘察（二二）详细勘勘察阶段第四节隧道道工程地质质勘察包括两项内内容：一是隧道方方案与位置置的选择；；二是隧道道洞口与洞洞身的勘察察。前者除隧道道方案的比比较外，有有时还包括括隧道展线线或明挖的的比较；对对重点隧道道或工程地地质和水文文地质条件件复杂的隧隧道，应进进行区域性性的工程地地质调查、、测绘。当当地下水对对隧道影响