特殊工程的工程地质勘察

9特殊工程的工程地质勘察9.1高层建筑工程地质勘察9.2公路工程地质勘察9.3桥梁工程地质勘察9.4地下洞室的工程地质勘察本章小结29.1高层建筑工程地质勘察1～2层称为低层建筑，3～7层称为多层建筑，8～19层且高度小于60m的房屋建筑称为高层建筑，20层及20层以上且高度大于60m则划为超高层。安全等级破坏后果

建筑物类型

一级很严重20层和20层以上的高层建筑，体型复杂的14层和14层以上的高层建筑，75m和75m以上的重要建筑物，150m和150m以上的高耸构筑物

二级严重低于20层的高层建筑，体型复杂的低于14层的高层建筑，低于75m的重要构筑物，低于150m的高耸构筑物高层建筑安全等级划分标准34框筒结构筒中筒结构高层建筑的结构常采用刚度较大的钢筋混凝土框架一剪力墙结构或剪力墙结构体系。特别是超高层建筑则常采用刚度更大的筒体结构或筒中筒结构。高层建筑的特点5结构类型承受荷载情况刚度和位移适用建筑物层数框架结构由柱和梁连接组成，荷载由梁通过柱传至基础抗侧向变形的刚度较小，侧向位移较大15层以下

剪力墙结构在横向布置有剪力墙，水平荷载主要由剪力墙承担

抗侧向变形的刚度较大，侧向位移较小12～30层筒体结构水平荷载由实腹简体承担，也有双层简体，成为筒中筒结构抗侧向变形的刚度很大，侧向位移很小30层以上高层建筑的结构类型6

片筏基础（满堂红基础）高层建筑的基础常采用整体性较好的筏式基础和箱式基础；当地基承载力不能满足要求时，常采用桩基础或墩基。7箱形基础8桩基础99.1高层建筑工程地质勘察

基底荷载大，每增加一层，基底平均压力大约增加12～15kPa，10层以上建筑物都超过180～200kPa。由于建筑物荷载大，因而所需考虑的地基影响深度也大，并且由于建筑物可能产生较大的沉降，必须考虑地基的不均匀性而产生差异沉降(倾斜)的可能性。109.1高层建筑工程地质勘察高层建筑工程地质勘察的基本要求地基承载力：高；不能满足时(包括下卧层)，需进行地基加固或采用桩基变形和倾斜：查清地基在纵横两个方向的不均匀性差异沉降：处理好高层建筑主体与之间的差异沉降深基坑开挖：处理好边坡稳定性、基坑回弹、人工降水、地下室防水等判明建筑场地内及其附近有无影响工程稳定性的不良现象。裙房11

裙房指与高层建筑物相连，建筑高度不超过24米的辅助建筑。由多层建筑组成的裙房也叫群楼。

129.1高层建筑工程地质勘察桩、墩基础：选择经济合理的桩基类型、查明持力层和软弱下卧层的分布，分层提出桩周摩擦力及桩端持力层的承载力查明地下水类型、埋藏情况、渗透性、腐蚀性以及地下水的季节性变化幅度，判断基坑开挖降低地下水位的可能性和对已有的相邻建筑的影响，提供降低地下水位的有关资料，必要时提出降水方案。139.1高层建筑工程地质勘察环境问题：施工过程中的基坑开挖、人工降低水位、打桩震动和噪声以及建筑物建成后地基沉降对相邻建筑物的影响等。抗震设计：设防烈度大于或等于6度的地区，应对场地土类型、建设场地类型作出判定；设防烈度7～9度地区，应对其地基液化、震陷、震动强度、地震影响系数进行详细分析，并做出可靠的结论。149.2公路工程地质勘察

公路是一种延伸度极大的线形建筑物。公路建筑物由三类建筑构成：路基工程：线路的主体建筑物，包括路堤和路堑。桥隧工程：如桥梁、隧道、涵洞等，是为了使线路跨越河流、深谷、不良地质现象和水文地质地段、穿越高山峻岭或使线路从河、湖、海底下通过。防护建筑物：如明洞、挡土墙、护坡、排水盲沟等。1516179.2公路工程地质勘察选线的工程地质论证线路的基本类型河谷线山脊线山坡线越岭线跨谷线189.2公路工程地质勘察河谷线：优点是坡度缓、挖方少、施工方便。但在平原区河谷常发育有低地沼泽、洪水泛滥；丘陵山区河谷坡度大、流水冲刷路基，常遇有泥石流，桥隧工程量大。山脊线：优点是地形平坦，挖方量少，桥隧工程量少；但山脊宽度小，不便施工。199.2公路工程地质勘察山坡线：优点是可以任意选择线路坡度，路基多采用半填半挖；但线路曲折，土石方量大，桥隧工程多。越岭线：优点是可以通过巨大山脉，缩短距离；但地形崎岖，不良地质现象发育。跨谷线：需要造桥，可缩短距离和降低坡度；但工程量大，费用高。209.2公路工程地质勘察地质构造的影响断裂带岩层破碎裂隙发育尽量避开不能避开时应尽量使线路垂直断裂带走向，在短距离内穿过岩层褶皱的地段线路方向与岩层走向大致平行向斜两侧边坡对路基稳定皆有利背斜两侧边坡对路基稳定都不利单斜背向岩层倾向的山坡对路基稳定性有利顺向岩层倾向的一侧山坡相对不利交角大于40o时有利21229.2公路工程地质勘察滑坡地带选线对于小型滑坡(滑体厚度小于5m)，线路不必避让，根据滑坡的滑动类型采取排水、清方、支挡等防治措对于中型滑坡(滑体厚度5～20m)，线路一般可以通过，但必须慎重考虑滑坡的稳定性，采取综合处理措施。线路从滑坡的上缘通过时路基宜设计成路堑，以减轻滑体自重；下缘通过时宜设计成路堤以增加抗滑能力。

对于大型滑坡(滑体厚度大于20m)应避开为好。23249.2公路工程地质勘察路基的主要工程地质问题路基边坡稳定性路基基底稳定性建筑材料公路冻害259.2公路工程地质勘察

路基边坡包括天然边坡、半填半挖的路基边坡以及深路堑的人工边坡等。因具有一定坡度和高度，边坡在重力作用、河流冲刷等因素影响下会发生不同形式的变形和破坏，其主要表现为滑坡和崩塌。路堑边坡在一定条件下还能引起古滑坡复活。269.2公路工程地质勘察

基底土的变形性质和变形量的大小主要取决于基底土的力学性质、基底面的倾斜程度、软弱夹层或软弱结构面的性质与产状等。此外，水文地质条件也是促进基底不稳定的因素，它往往使基底产生巨大的塑性变形而造成路基的破坏。279.2公路工程地质勘察

路基工程需要天然建筑材料不仅种类多，如道砟、土料、片石、砂和碎石等，而且数量也较大，并且要求各种建筑材料产地沿线路两侧零散分布。建筑材料的质量和运输距离常常会影响工程的质量和造价。289.2公路工程地质勘察

公路冻害具有季节性，冬季在负气温长期作用下，土体中水分重新分布，并平行于冻结界面形成数层冻层，局部还会有冰透镜体。因而土体体积增大(约9％)，产生路基隆起现象。春季地表冰层融化早，而下层尚未解冻，融化层的水分难以下渗，致使上层土的含水量增大而软化，在外荷载作用下，路基出现翻浆现象。299.2公路工程地质勘察公路工程地质勘察的基本内容查明线路上的工程地质条件，选择地质条件相对良好的路线方案。特殊岩土及不良地质现象地段，查明其类型、规模、性质、发生原因、发展趋势和危害程度，并提出处理措施。应充分发掘、改造和利用沿线的一切就近材料。30工作内容初勘内容详勘内容公路选线1．按不同地形、地貌条件进行工程地质选线；2．按不良地质路段进行工程地质选线；3．按特殊岩土进行工程地质选线

对有价值的局部方案，新发现的不良地质条件和特殊性岩土地段，增设的大型工程的场地和新增沿线筑路材料场地，进一步核实、补充和修正初勘资料，进一步查明沿线的工程地质条件小桥涵勘察地层岩性、地质构造，重点是查明地基覆盖层厚度及承载力，基岩埋深、风化程度及承载力

对存在不良地质问题的地基地层岩性、地质构造及承载力进行补充勘探互通式立交工程调查工程区段内的地层岩性、地质构造、地形地貌、水文地质条件和特殊不良地质问题，确定有关地层的物理指标对已确定的工程位置中桥梁墩台、特殊路段、不良地质路段、重点工程路段，进一步查明地层岩性、地质构造和设计所需各类岩土物理力学指标31工作内容初勘内容详勘内容一般路基

调查与地基稳定和边坡稳定及设计有关的地质问题，重点为土质路基段按地貌特征分段，查明各段的地质结构、岩土体性质、基岩风化情况及地下水变化规律，划分土石工程等级高路堤调查地层层位、层厚、土质类别，调查地下水埋深分布，确定土的承载力、抗剪指标和压缩指标。判定路堤的地基沉降和滑移的稳定性存在的不稳定问题初拟方案。对有关地层可能滑动的岩土界面进行测试，对有关地层进行测试，特别是固结和抗剪指标陡坡路堤调查斜坡上覆盖土层的类别和层厚，斜坡下卧基岩的倾斜度、岩性产状、风化程度，斜坡地下水情况，确定土层和岩石界面的抗滑、抗剪指标对已确定滑动的边坡土体和岩体的结构面进行测试，重点是抗剪、抗滑指标深路堤

调查边坡岩土体岩性、产状、结构面的抗滑、抗剪指标对可能滑动的边坡土体和岩体的结构面进行测试，掌握设计所需的各种物理力学指标，重点是抗剪、抗滑指标32工作内容初勘内容详勘内容支挡工程构筑物处地基的物理力学指标、岩性、地质构造，探查下卧软弱层的存在及分布对已定支挡工程位置的承重地层的岩性、地质构造和设计所需物理力学指标进行核实河岸防护工程调查岸坡地层岩性、地质构造、地形、地貌、不良和特殊地质现象的现状和发展趋势，调查河段的水文特征，冲淤变化规律对已定的河岸防护和导流工程的地基地层岩性、地质构造和承重地层的物理力学指标，进一步勘察核实改河(沟渠)工程调查原河段的水流、水力特征，冲刷淤积规律，评价改移河道地段的工程地质与水文条件对已定工程的位置进一步核实其所涉及的开挖区段和构造物地基的地层岩性，进一步查明地质构造和水文地质条件以及地基岩土的物理力学指标等339.3桥梁工程地质勘察

当道路跨越河流、山谷或与其它交通线路交叉时，往往需要修建桥梁。桥梁由正桥、引桥和导流等工程组成。正桥是主体，位于河岸桥台之间。桥墩均位于河中。引桥是连接正桥与路线的建筑物，常位于河漫滩或阶地之上，它可以是高路堤或桥梁，导流建筑物包括护岸、护坡、导流堤和丁坝等，是保护桥梁等各种建筑物稳定，不受河流冲刷破坏的附属工程。34

桥涵分类多孔跨径总长L(m)单孔跨径L0(m)特大桥L≥500L0≥100大桥100≤L<50040≤L0<10。中桥30<L<10020≤L0<40

小桥8≤L≤30S≤L0<20涵洞L<8L0<5桥梁、涵洞按跨径分类359.3桥梁工程地质勘察

桥梁结构可分为梁桥、拱桥和钢架桥等，不同类型的桥梁对地质有不同的要求，工程地质条件是选择桥梁结构的主要依据。桥梁工程地质勘察一般有两项内容：一是选择工程地质条件较好的桥位。二是对选定的桥位进行详细的工程地质勘察，为桥梁及其附属工程的设计和施工提供地质资料。369.3桥梁工程地质勘察

桥梁工程主要工程地质问题桥墩台地基稳定性桥台的偏心受压桥墩台地基的冲刷墩台岩土地基的容许承载力

桥台侧向主动土压力滑坡的水平推力桥墩列车在桥梁上行驶突然中断河槽过水断面减小，局部增大了河水流速，改变了流态，对桥基产生强烈冲刷379.3桥梁工程地质勘察桥梁的工程地质勘察要点初步勘察阶段桥位选择工程地质条件地形、地貌、地物详细勘察阶段389.3桥梁工程地质勘察①桥位应选在基岩和坚硬土层外露或埋藏较浅、地质条件简单、地基稳定处。②桥位不宜选在活动断层、滑坡、泥石流、岩溶以及其它不良地质发育的地段。399.3桥梁工程地质勘察①桥位应尽量选择在两岸有山嘴或高地等河岸稳固的地段；平原区河流的顺直河段；两岸便于接线的较开阔的地段。②桥位应避免选在其上、下游有山嘴、石梁、沙洲等干扰水流畅通的地段。③桥位应尽量避免选在地面、地下已有重要设施而需要拆迁的地段。④桥位选择应考虑施工场地布置和材料运输等方面的要求。409.3桥梁工程地质勘察查明桥位区地层岩性、地质构造、不良地质现象的分布及工程地质特性。探明桥墩台地层的覆盖层及基岩风化层的厚度、岩体的风化与构造破碎程度、软弱夹层情况和地下水状态。测试岩土的物理力学性质，提供地基的基本承载力、桩壁摩阻力、钻孔桩极限摩阻力。419.3桥梁工程地质勘察对边坡及地基的稳定性、不良地质现象的危害程度和地下水对地基的影响程度作出评价。结合设计要求，对沿线筑路材料场进行复查。对地质条件复杂的桥基或特大的塔墩，锚锭基础应采用综合勘察。429.4地下洞室的工程地质勘察

地下洞室是指建筑在地面以下及山体内部的各类建筑物。由于地下洞室完全被包围在岩土体介质中，它的安全、经济和正常使用与其所处的工程地质环境密切相关。439.4地下洞室的工程地质勘察地下洞室的主要工程地质问题地下洞室位置的选择围岩稳定性与山岩压力地下水与洞室涌水问题有害气体与岩爆44

地下洞室总体位置应选在区域稳定性较好，地震活动相对稳定，工程场区无区域性断裂通过，第四纪以来没有明显构造活动地段。洞轴线宜与岩层走向方向垂直或以大角度相交，有利于洞室的稳定；洞室轴线应避开褶曲轴部，因背斜轴部往往破碎，而像向斜轴部往往富集大量地下水，对洞室工程极为不利。9.4地下洞室的工程地质勘察459.4地下洞室的工程地质勘察

建洞山体应选择山形完整，冲沟、滑坡、崩塌不发育，山体高度或土层厚度能满足工程需要的地段。洞室应尽量选择建在地层岩性均一、厚度大、产状稳定，构造裂隙间距大、组数少，风化轻微、强度较大的岩层中。洞口宜选在山体坡度较大(大于30°)，岩层完整，松散覆盖层较薄或基岩裸露的地段。洞口标高一般应高于谷底，且高于千年或百年一遇洪水水位0.5～1.0m。469.4地下洞室的工程地质勘察

围岩是指地下洞室周围一定范围内，对工程稳定性能产生影响的岩体。由于地下开挖破坏了岩土体初始应力平衡条件，地下出现了自由空间，原来处于挤压状态的围岩解除束缚向洞室空间松胀变形，当变形超过围岩本身的承受能力时，便发生破坏。479.4地下洞室的工程地质勘察

山岩压力通常是指围岩发生变形或破坏作用在洞室衬砌上的力。山岩压力是评价洞室围岩稳定性的主要内容，也是衬砌设计的主要依据。影响山岩压力和围岩稳定性的主要因素是岩体完整性与岩石强度。48岩体级别自稳能力Ⅰ洞径≤20m，可长期稳定，偶有掉块，无塌方Ⅱ洞径10～20m，可基本稳定，局部可发生掉块或小塌方；洞径<10m，可长期稳定，偶有掉块；Ⅲ洞径10～z0m，可稳定数日至1个月，可发生小一中塌方；洞径5～10m，可稳定数月，可发生局部块体位移及小一中塌方；洞径<5m，可基本稳定Ⅳ洞径>5m，一般无自稳能力，数日至数月内可发生松动变形、小塌方，进而发展为中—大塌方，埋深小时，以拱部松动破坏为主，埋深大时，有明显塑性流动变形和挤压破坏；洞径≤5m，可稳定数日至1个月Ⅴ无自稳能力围岩自稳能力499.4地下洞室的工程地质勘察在地下水长期作用下将降低岩石强度，并使软弱夹层泥化易于造成层间滑动；石膏、岩盐及富含蒙脱石的粘土岩在地下水作用下发生溶解或膨胀而产生附加的山岩压力；地下水以静水压力的形式作用于洞室的衬砌，当地下水化学成分具有腐蚀性时，对衬砌将产生侵蚀破坏；509.4地下洞室的工程地质勘察当地下工程穿过水层时，有时会发生突然涌水，常造成停工和伤亡事故。造成突然涌水的原因，大多是有丰富的地表水沿着溶洞、暗河或断层破碎带等良好通道涌入地下洞室。因此应密切注意隧道等地下工程与地表水体的连通关系。51气体名称相对密度（相对于空气）色、味、臭爆炸极限（体积）（%）危害性O21.1无色、无味、无臭——助燃CO21.5无色、略带酸臭味——缺氧症、略带毒性CO1.0无色、无味、无臭12.5—74中毒、爆炸强烈的有毒体SO22.3无色、具有强烈硫黄味及酸味——中毒、有强烈刺激性CH40.6

无色、无味、无臭5.3—14爆炸NO21.5红褐色、青黄色、硝烟味中毒、毒性较剧H2S1.2元色、臭蛋味4.3—45中毒、爆炸有害气体的危害性529.4地下洞室的工程地质勘察

在坚硬岩体深部开挖时，岩石突然飞出和剧烈破坏的现象称为岩爆，一般认为其发生的条件是：①岩层经受过较强的地应力作用；②岩石具有较高的弹性强度；③埋藏位置具有较严密的围限条件。一旦围限解除便发生岩爆。岩爆多发生在区域性压扭性大断裂带附近和埋藏较深的硅质岩层中。539.4地下洞室的工程地质勘察地下洞室工程地质勘察要点可行性研究与初步勘察阶段搜集已有资料，通过物探和工程地质测绘，初步查明各拟选方案的地质条件详细勘察阶段查明所选洞址的洞口及围岩的工程地质条件；分段进行围岩分类，为设计支护结构和确定施工方案提供依据。施工勘察阶段

配合导洞或毛洞的开挖进行工程地质测绘。测定围岩的变形和松弛范围，对将开挖地段可能出现的不良地质现象做好施工的超前地质预报。54本章小结(1)高层建筑在我国越来越多，其结构常采用刚度较大的钢筋混凝土框架—剪力墙结构或剪力墙结构体系。特别是超高层建筑则常采用刚度更大的筒体结构或筒中筒结构。由于其基底荷