工程地质学学习报告

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《工程地质学》读书报告

专业采矿工程

班级1102姓名学号

2023年1月

号3道路工程勘察

一、概述

道路是一种延伸长度极大的线形建筑物，是陆地交通运输的干线，由马路和铁路共同组成运输的网络。马路与铁路在结构上虽各有其特点，但两者却有大量相像之处：

（1）都是线型工程，往往要穿过大量地质条件繁杂的地区和不同地貌单元，

使道路的结构繁杂化；

（2）在山区线路中，崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象都是道路的主要要挟，

而地形条件又是制约线路的纵向坡度和曲率半径的重要因素。

（3）都有三类建筑物：第一类为路基工程，它是线路的主体建筑物(包括路堤

和路堑)；其次类为桥隧工程(如桥梁、隧道、涵洞等)，它们是为了使线路跨越河流、深谷、不良的地质和水文地质条件地段，穿越高山峻岭或使线路从河、湖、海底以下通过等；第三类是防护建筑物(如明硐、挡土墙、护坡、排水盲沟等)。在不同线路中上述各类建筑物的比例也不同，主要决定于线路所经地区工程地质条件的繁杂程度。

马路与铁路的工程地质问题大体相像，但铁路比马路对地质和地形的要求更高。高等级马路比一般马路对地质条件的要求高。

当铺设轨道或路面的路基面低于自然地面时，路基以开挖方式构成，这种路基为路堑。其作用是缓和道路纵坡或越岭线穿越岭口控制标高，危害主要表现在破坏了厚地层的自然平衡状态，不利于排水，通风。在施工的时候应注意其边坡稳定性要好，须设置边沟，必要时还须设置截水沟以利排水。

二、主要工程地质问题

(一)路线选择工程地质论证路线选择是由多种因素决定的，地质条件是其中的一个重要的因素，也是控制性的因素。路线方案有大方案与小方案之分，大方案是指影响全局的路线方案，如

越甲岭还是越乙岭，沿A河还是沿B河，一般是属于选择路线基本走向的问题；小方案是指局部性的路线方案，如：走垭口左边还是右边，沿河右岸还是左岸，一般是属于线位方案。工程地质因素不仅影响小方案的选择，有时也影响大方案的选择。

路线选择：大方案-路线基本走向、小方案-线位。

线路类型及特点:河谷线、跨谷线、越岭线、山坡线、山脊线。

1.河岸选择：山麓缓坡、低阶地、阳坡、逆向坡、避免断层破碎带、避免山区滑坡等灾难。

2.路线高度

?高线:路线曲折，旋绕余地小。

?低线:边坡常受洪水要挟，最好利用一级阶地。越岭线

越岭方案:路堑、隧道

以下状况可考虑隧道:缩短路线长度、高寒山区、滑坡或崩塌地段。1.越岭线布局:

?标高较低的垭口选择:

?宽厚的垭口宜浅挖低填;瘠薄的垭口宜深挖?断层破碎带垭口、易风化岩层垭口不宜深挖

2.展线山坡选择:坡度平缓切割少的山坡、逆向坡

平原区应选择:地势较高处、地下水位较深处、土质较好的地带、砂石材料丰富的地段。

（二）路基主要工程地质问题

道路路基包括路堤、路堑和半路堤、半路堑式等。在平原地区修建道路路基比较简单，工程地质问题较少，但在丘陵区，特别是在地形起伏较大的山区修建铁路时，路基工程量较大，往往需要通过高填或深挖才能满足线路最大纵向坡度的要求。因此，路基的主要工程地质问题是：路基边坡稳定性、路基基底变形与稳定性、道路冻害、建筑材料。（1）路基边坡稳定性问题

路基边坡的滑塌是最常见的路基病害之一，根据边坡土质类别、破坏

原因和规模不同，主要破坏形式为溜方、滑坡、剥落和碎落崩塌四种。溜方是由于少量土体沿土质边坡向下移动所形成，即边坡上薄的表层土下溜，寻常是由于降水、降雨等滚动水冲刷边坡或施工不当而引起的。滑坡是指一部分土体在重力作用下沿边坡的某一滑动面滑动，主要是因土体的稳定性不足引起的。路堤边坡发生滑坡的主要原因是边坡坡度过陡或坡脚被挖空，或填土层次安排不适合等；路堑边坡发生滑坡的主要原因是边坡高度和坡度与自然岩土层次的性质不相适应。剥落和碎落是指边坡风化岩层表面，在各种外界环境的影响下使表层岩石从坡而上剥落下来的破坏形式。崩塌寻常是指较大的石块脱离边坡表面沿坡而滚落下来。主要防护方法有植草防护、工程防护、干砌片石、浆砌片石、拱式或网格防护、预制块铺砌防护、喷射混凝土防护等。（2）路基基底变形与稳定性问题

路基基底稳定性多发生于填方路堤地段，其主要表现形式为滑移、挤

出和塌陷。一般路堤和高填路堤对路基基底的要求是要有足够的承载力，它不仅承受列车在运营中产生的动荷载，而且还承受很大的填土压力，因此，基底土的变形性质和变形量的大小主要决定于基底土的力学性质、基底面的倾斜程度、软层或柔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，它往往使基底发生巨大的塑性变形而造成路基的破坏。如路基底下有柔弱的泥质夹层，当其倾向与坡向一致时，若在其下方开挖取土或在上方填土加重，都会引起路堤整个滑移；当高填路堤通过河漫滩或阶地时，若基底下分布有饱水厚层淤泥，在高填路堤的压力下，往往使基底产生挤出变形；也有的由于基底下岩溶洞穴的塌陷而引起路堤严重变形，如成昆线南段就有路堤塌陷的实例。路基基底若为软粘土、淤泥、泥炭、粉砂、风化泥岩或柔弱夹层所组成，应结合岩土体的地质特征和水文地质条件进行稳定性分析，若不稳定时，可选用以下措施进行处理：①放缓路堤边坡，扩大基底面积，使基底压力小于岩土体的允许承载力；

②在通过淤泥软土地区时路堤两侧修筑反压护道；③把基底柔弱土层部分换填或在其上加垫层；

④采用砂井预压排除软土中的水分，提高其强度；⑤架桥通过或改线绕避等。（3）道路冻害

道路冻害包括冬季路基土体因冻结作用而引起路面冻胀和春季因溶化

作用而使路基翻浆。结果都会使路基产生变形破坏，甚至形成显著的不均匀冻胀和路基土强度发生极大改变，危害道路的安全和正常使用。道路冻害具有季节性冬季，在负气温长期作用下，路基土中水的冻结和水的迁移作用，使土体中水分重新分布，并平行于冻结界面而形成数层冻层，局部地段尚有冰透镜体或冰块，因而使土体体积增大(约9%)而产生路基隆起现象；春季，地表冰层溶化较早，而下层尚未解冻，溶化层的水分难以下渗，致使上层土的含水量增大而软化，强度显著降低，在外荷作用下，路基出现翻浆现象。翻浆是道路严重冻害的一种特别

现象，它不仅与冻胀有密切关系，而且与运输量的发展有关。在冻胀量一致的条件下，交通频繁的地区，其翻浆现象更为严重。翻浆对铁路影响较小，但对马路的危害比较明显。影响道路冻胀的主要因素是：负气温的高低，冻结期的长短，路基土层性质和含水状况，土体的成因类型及其层状结构，水文地质条件，地形特征和植被状况等。根据水的补给状况，道路冻胀的类型可分为表面冻胀和深源冻胀两种，前者是在地下水埋深较大地区，由于大气降水和地表水渗入和积聚于路基中而迅速冻结形成的，其主要原因是路基结构不合理，或养护不周，致使道碴排水不良造成的，其冻胀量较小，一般为30～40mm，最大达60mm，但也有不发生地表变形的。深源冻胀多发育在冻结深度大于地下水埋深或毛细管水带接近地表的地区。路堑基底为粉质粘性土，冻结速度缓慢，地下水补给源丰富，水分迁移强，极易形成深源冻胀，其冻胀量较大，一般为200～400mm，最大达600mm，特别是不均匀冻胀对于要求较高的铁路来说，危害极大。甚至有的隧道因冻胀而使列车不能通过。防止道路冻害的措施有：

①铺设毛细割断层，以断绝补给水源；

②把粉、粘粒含量较高的冻胀性土换为粗分散的砂砾石抗冻胀性土；

③采用纵横盲沟和竖井，排除地表水，降低地下水位，减少路基土的含水状况；④提高路基标高；

⑤修筑隔热层，防止冻结向路基深处发展等。（4）建筑材料

路基工程需要自然建筑材料的种类较多，包括道碴、土料、片石、砂和碎石等。它不仅在数量上需要量较大，而且要求各种建材产地沿线两侧零散分布，但在山区修筑高路堤时却常遇土料缺乏；在平原区和软岩山区，往往找不到强度符合要求的护坡片石和道碴等，因此，寻觅符合要求的自然建材有时成为铁路选线的关键性问题，往往被迫采用高桥代替高路堤的设计方案，甚至“移线就土〞，提高线路的造价。

三、地质条件不良地段的选线原则及防护措施

泥石流区:以大跨高桥、明硐或隧道通过。

滑坡区：当线路高时，以不挖不填方式从滑坡顶通过。当线路低时，从滑坡前缘修挡土墙、路堤或用高架桥通过。

岩溶区：在地表覆盖较厚,岩溶洞穴充填好的地段通过。

沼泽区：采用压密、挤淤、两侧加反压护道的方法。风沙区：线路尽可能与盛行风平行，并尽量减少弯道以免积沙。线路以填方低路堤为主。

冻土区:从热融滑坍体下方通过，从地下冰厚度较小的地带通过，以低路堤形式通过

四、道路岩土工程勘察

道路岩土工程勘察的任务是运用工程地质学的理论和方法，去认识道路通过地带的工程地质条件，为道路的设计和施工提供依据和指导，以正确处理工程建筑与自然条件之间的关系，充分利用有利条件，避免或改造不利条件，使修建的道路能更好更快更省的要求。道路是一种线形建筑物，它有着很大的长度，往往穿越大量自然条件十分不同的地区。道路又主要是一种表层建筑物，它受地质、地理因素的影响。因此，道路岩土工程勘察无论在内容、要求与方法上都有其自己的特点。道路岩土工程勘察，包括新建道路与改建道路的勘察工作，均应依照规定的设计程序分阶段进行。岩土工程勘察一般不应超越阶段的要求，也不应将工作遗留到下一阶段去完成。1、路线岩土工程勘察

在踏勘、初察、详察各阶段，与路线、桥梁、隧道专业人员密切协同，查明各条路线方案的主要工程地质条件，选择地质条件相对良好的路线方案；在地形、地质条件繁杂的地段，确定路线的合理布设，以减少灾难。路线岩土工程勘察并不要求查明全部工程地质条件，但对路线方案与路线布设起控制作用的地质问题，则应进行重点调查，得出正确结论。

2、特别地质、不良地质地区(地段)的岩土工程勘察

特别地质地段及不良地质现象，诸如盐渍土、多年冻土、岩溶、沼泽、风沙、积雪、滑坡、崩塌、泥石流等，往往影响路线方案的选择、路线的布设与构造物的

设计，在踏勘、初察、详察各阶段均应作为重点，进行逐步深入的勘察，查明其类型、规模、性质、发生原因、发展趋势和危害程度，提出绕越根据或处理措施。3、路基路面岩土工程勘察

路基路面岩土工程勘察亦称沿线土质地质调查。在初察、详察阶段，根据选定的路线方案和确定的路线位置，对中线两侧一定范围的地带，进行详细的工程地质勘察，为路基路面的设计和施工提供工程、地质、水文及水文地质方面的依据。4、桥渡岩土工程勘察

大桥桥位影响路线方案的选择，大、中桥桥位多是路线布设的控制点，常有比较方案。因此，桥渡工程地质勘察一般应包括两项内容：首先应对各比较方案进行调查，协同路线、桥梁专业人员，选择地质条件比较好的桥位；然后再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所需要的地质资料。

5、隧道岩土工程勘察

隧道多是路线布设的控制点，长隧道特别影响路线方案的选择。隧道工程地质勘察同桥渡一样，寻常包括两项内容：一是隧道方案与位置的选择；二是隧道洞口与洞身的勘察。前者，除几个隧道位置的比较方案外，有时还包括隧道与展线或明挖的比较；后者是对选定的方案进行详细的工程地质勘察，为隧道的设计和施工提供所需要的地质资料。前一项工作一般应在踏勘及初察时完成，后一项则在初察与详察时分阶段不断完成。6、筑路材料勘察

修建道路需要大量的筑路材料，其中绝大部分都是就地取材，特别是像石料、砾石、砂、粘土、水等自然材料更是如此。这些材料品质的好坏和运输距离的远近，直接影响工程的质量和造价，有时还会影响路线的布局。筑路材料勘察的任务是充分挖掘、改造和利用沿线的一切就地材料，当就近材料不能满足要求时，则应由近及远扩大调查范围，以求得数量足够，品质适用，开采、运输便利的筑路材料产地。

五、道路岩土工程勘察的主要方法

道路岩土工程勘察方法，主要有研究既有资料、调查与测绘、勘探、试验与监测等几方面。

1、研究既有资料

收集和研究路线通过地区既有的有关资料，不仅是野外工作之前准备工作的重要内容，也是工程地质勘察的一种主要方法。特别是在既有资料日益丰富、信息手段日益先进的今天，这种方法显得越来越重要。收集的资料一般应包括以下几个方面的内容：

(1)区域地质资料。如地层、地质构造、岩性、土质及筑路材料等。(2)地形、地貌资料。如区域地貌类型及其主要特征、不同地貌单元与不同地貌部位的工程地质评价等。

(3)区域水文地质资料。如地下水的类型、分带及分布状况、埋藏深度、变化规律等。

(4)物理地质作用和现象。如各种特别岩土的分布状况、发育程度与活动特点等。

(5)地震资料。如沿线及其附近地区的历史地震状况、地震烈度、地震破坏状况及其与地貌、岩性、地质构造的关系等。

(6)气象资料。如气温、降水、蒸发、湿度、积雪、冻结深度及风速、风向等。

(7)其他有关资料。如气候、水文、植被、土壤等。

(8)工程经验。区内已有马路、铁路的主要工程地质问题及其防治措施等。2、调查与测绘

调查与测绘是工程地质勘察的主要方法。通过观测和访问，对路线通过地区的工程地质条件进行综合性的地面调查，将查明的地质现象和获得的资料，填绘到有关的图表与记录本中，这种工作统称为调查测绘。一般状况下，道路工程地质调查测绘采用沿线调查的方法，而不进行测绘。但对地质条件繁杂地区或重点工程地段，则应根据需要进行较大面积的工程地质测绘。3、勘探

勘探是岩土工程勘察的重要方法，是获取深部地质资料必不可少的手段。在进行地质勘察时，应充分利用地面调查测绘资料，合理布置勘探点，以减少不必要的工作量；同时应充分利用地面调查测绘资料，分析勘探成果，以避免判断的错误。道路岩土工程勘探的方法有坑探、钻探、地球物理勘探等几类。4、试验

试验是岩土工程勘察的重要环节，是对岩土工程性质进行定量评价的必不可少的方法，是解决某些繁杂的工程地质问题的主要途径。5、监测

物理地质现象与作用是在自然环境不断变化的状况下发生与发展的，其中某些具有周年的变化过程，如盐渍土、道路冻害等；某些具有多年的变化过程，如滑坡、泥石流等；而另一些则可能兼有两种变化，如沙漠、多年冻土等。通过直接观测和勘探，只能了解某一个短时期的状况，要了解其变化规律，就需要做长期的观测工作，而把握其变化规律，有时则是工程设计所必需的，因此，长期观测是岩土工程勘察的重要方法，在某些状况下则是必需的。长期观测不仅可以为设计直接提供依据，而且可以为科学研究积累资料。在道路工程的实践中，对沙漠、盐渍土、滑坡、泥石流、多年冻土与道路冻害等物理地质作用与现象，都有设立长期观测站的实例和经验。

六、个人总结

学生能在课