工程勘察緒論城市地下工程河海大學(xué)

1、第三章第三章 城市地下工程勘察技術(shù)城市地下工程勘察技術(shù) 第三章第三章 城市地下工程勘察技術(shù)城市地下工程勘察技術(shù) 第一章介紹了地下工程的特點，第二章介紹了城 市地下工程的規(guī)劃，從這章起將介紹城市地下工程的 一些具體實用技術(shù)，其中包括：勘察、結(jié)構(gòu)分析與設(shè) 計、施工、防火、防水、防潮等。 城市地下工程通過一系列準(zhǔn)備工作和各種可行性 論證后，就得進(jìn)行施工準(zhǔn)備工作了，其中工程地質(zhì)勘 察首當(dāng)其沖（當(dāng)然在做可行性報告時也要進(jìn)行一些地 質(zhì)勘察工作）。 第一節(jié)第一節(jié) 工程地質(zhì)勘察的意義工程地質(zhì)勘察的意義 1 1、工程地質(zhì)勘察：、工程地質(zhì)勘察： 通過地質(zhì)勘察、野外測繪和測試等為工程提供地形通過地質(zhì)勘察、野外測繪和

2、測試等為工程提供地形 地貌、地層分布、巖土工程性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、水文及地貌、地層分布、巖土工程性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、水文及 地下水狀況和不良地質(zhì)現(xiàn)象等。地下水狀況和不良地質(zhì)現(xiàn)象等。 勘察方法可分兩類：勘察方法可分兩類： 原位測試直接提供巖土分布及性質(zhì)等，如十字板原位測試直接提供巖土分布及性質(zhì)等，如十字板 剪切、標(biāo)準(zhǔn)貫入、靜力觸探、平板荷載等（包括現(xiàn)場剪切、標(biāo)準(zhǔn)貫入、靜力觸探、平板荷載等（包括現(xiàn)場 的踏看和巖、土層的分類等）；的踏看和巖、土層的分類等）； 室內(nèi)測試通過取樣在室內(nèi)進(jìn)行測試。室內(nèi)測試通過取樣在室內(nèi)進(jìn)行測試。 2 2、工程地質(zhì)勘察的意義、工程地質(zhì)勘察的意義 （1 1）為地下工程的選址、方案、設(shè)

3、計、施工和使用等提供可）為地下工程的選址、方案、設(shè)計、施工和使用等提供可 行性依據(jù)。行性依據(jù)。 由于地下工程全部埋置在地下巖土內(nèi)，它的安全、經(jīng) 濟和正常使用都與其所處的工程地質(zhì)環(huán)境密切相關(guān)。如某 地下冷庫，建筑面積1288.87m2、容量1000t，由于選址不 當(dāng)、埋置深度過淺、圍巖裂隙發(fā)育、地下水系發(fā)達(dá)等原因， 在冷庫投入使用后，地面和地面建筑物就發(fā)生嚴(yán)重開裂和 不均勻沉降、洞內(nèi)巖壁上裂隙縱橫，致使冷庫停止使用， 造成重大經(jīng)濟損失。 （2 2）為地下工程的順利進(jìn)行提供保證。）為地下工程的順利進(jìn)行提供保證。 在確定洞室的埋深、斷面形狀和大小、鄰洞間距、 施工方法與技術(shù)、開挖順序、支襯結(jié)構(gòu)類型和

4、支襯時 間等等一系列問題，都要根據(jù)地質(zhì)條件。 （3 3）為充分利用有利工程地質(zhì)條件要素，避開不利的條）為充分利用有利工程地質(zhì)條件要素，避開不利的條 件，提高地下工程的安全性、降低造價。件，提高地下工程的安全性、降低造價。 如選擇支襯結(jié)構(gòu)類型和支襯時間時，利用地層的 自承載能力，可以節(jié)約支襯結(jié)構(gòu)材料、延長支襯時間 等。在地下工程中，許多支襯結(jié)構(gòu)都是臨時的，挖一 部分支襯一部分，撤除一部分。 第二節(jié)第二節(jié) 工程地質(zhì)勘察和試驗工程地質(zhì)勘察和試驗 1 1、基本內(nèi)容、基本內(nèi)容 （1 1）地形地貌調(diào)查）地形地貌調(diào)查 查明工程地段的自然狀況，如（a）山坡形態(tài)（走向） 和坡度，分析是否存在穩(wěn)定性問題；（b）分

5、水嶺的埡 口處（兩山之間）是否存在斷裂帶；（c）分水嶺兩側(cè) 溝谷的形態(tài)、分布、密度、切割情況和發(fā)展趨勢；（d） 洪水期河流或地表溝谷水流是否會倒灌等。在城市中， 除地質(zhì)上的地形地貌外，還需查明地上、地下的建筑 物和結(jié)構(gòu)物的基本情況。 （2 2）地質(zhì)構(gòu)造和地層巖土性質(zhì)研究）地質(zhì)構(gòu)造和地層巖土性質(zhì)研究 對巖體，查明工程地段所處地質(zhì)構(gòu)造的部位，對 斷層、軟弱夾層等，要查明它們的性質(zhì)、產(chǎn)狀、破碎 帶和影響寬度及延伸情況；斷層、軟弱夾層等破碎帶 的巖性特征及含水情況等；查明地層層序、年代、巖 層分布和巖相變化規(guī)律、巖性特征、物理力學(xué)性質(zhì)和 巖石的風(fēng)化程度等等。 對土體，查明形成的年代、形式，以及物理力學(xué)

6、 指標(biāo)。巖體一般比土體復(fù)雜，指勘察方面；在計算分 析方面，土體應(yīng)該復(fù)雜可借鑒的理論公式不多研 究對象復(fù)雜。 （3 3）水文地質(zhì)調(diào)查）水文地質(zhì)調(diào)查 年下多少雨、雨季多長、匯水面積，另外，氣候、 溫度變化、平均溫度等；對地下要查明地下水的類型、 來源和變化規(guī)律，巖土的含水量、滲透性能，對混凝 土有無侵蝕性，與飲用水、工農(nóng)業(yè)用水等聯(lián)系。 （4 4）不良地質(zhì)的研究）不良地質(zhì)的研究 查明工程地段有無滑坡、崩塌、巖堆、泥石流和 巖溶等不良地質(zhì)現(xiàn)象；對土體，查明古河道、暗溝、 溶洞等，及它們的位置、性質(zhì)、規(guī)模、特征以及對工 程可能產(chǎn)生的影響等。 （5 5）地溫的測定）地溫的測定 當(dāng)?shù)叵鹿こ痰穆裰幂^深時，應(yīng)研

7、究地溫的變化規(guī) 律及其對工程的影響。在潮濕的坑道中，當(dāng)溫度達(dá)到 40度時，構(gòu)造就很困難，一般不宜超過25度，超過這 個溫度就要采取降溫措施，所以在勘察階段對地下工 程內(nèi)部的溫度進(jìn)行預(yù)測是有必要的。 以上介紹了地下工程地質(zhì)勘察的主要內(nèi)容，對于以上介紹了地下工程地質(zhì)勘察的主要內(nèi)容，對于 具體工程側(cè)重面有所不同，內(nèi)容也有差異，如隧道工具體工程側(cè)重面有所不同，內(nèi)容也有差異，如隧道工 程，對山體的節(jié)理面的特征、張開度，以及充填物情程，對山體的節(jié)理面的特征、張開度，以及充填物情 況比較關(guān)心；對裂隙的發(fā)育和發(fā)展情況也比較關(guān)心。況比較關(guān)心；對裂隙的發(fā)育和發(fā)展情況也比較關(guān)心。 土體中的地下工程，特別是明挖工程，

8、對土體的含水土體中的地下工程，特別是明挖工程，對土體的含水 量、抗剪強度、壓縮系數(shù)等比較關(guān)心。量、抗剪強度、壓縮系數(shù)等比較關(guān)心。 總之，對具體地下工程。要根據(jù)工程的性質(zhì)和特總之，對具體地下工程。要根據(jù)工程的性質(zhì)和特 點，安排地質(zhì)勘察內(nèi)容，做好地質(zhì)勘察工作，為工程點，安排地質(zhì)勘察內(nèi)容，做好地質(zhì)勘察工作，為工程 的選址、施工等提供所需的地質(zhì)資料。地質(zhì)勘察工的選址、施工等提供所需的地質(zhì)資料。地質(zhì)勘察工 作無論多細(xì)，也不過分。作無論多細(xì)，也不過分。 2 2、工程地質(zhì)勘察的基本方法、工程地質(zhì)勘察的基本方法 （1 1）工程地質(zhì)測繪（用于地形地貌調(diào)查）工程地質(zhì)測繪（用于地形地貌調(diào)查） 目的：為工程提供選址、

9、方案、設(shè)計、施工等提供目的：為工程提供選址、方案、設(shè)計、施工等提供 地質(zhì)條件上的依據(jù)。地質(zhì)條件上的依據(jù)。 范圍：以滿足工程選址、工程設(shè)計和病害處理為原范圍：以滿足工程選址、工程設(shè)計和病害處理為原 則，一般根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度、不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)生則，一般根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度、不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)生 和影響范圍，以及工程地質(zhì)條件分析的需要加以確定。和影響范圍，以及工程地質(zhì)條件分析的需要加以確定。 測繪點的布置：目的明確，選擇具有代表性點、測繪點的布置：目的明確，選擇具有代表性點、 其密度視勘測設(shè)計階段、成圖比例尺大小、地質(zhì)條件其密度視勘測設(shè)計階段、成圖比例尺大小、地質(zhì)條件 復(fù)雜程度等確定。復(fù)雜程度等確定。

10、 要求：測繪中，充分利用天然標(biāo)記點和已有地質(zhì)要求：測繪中，充分利用天然標(biāo)記點和已有地質(zhì) 資料進(jìn)行觀察描述，每觀測一點都應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行觀察描述，每觀測一點都應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù) 記錄和描述，并將觀測點的位置準(zhǔn)確地畫在圖上。記錄和描述，并將觀測點的位置準(zhǔn)確地畫在圖上。 （2 2）工程地質(zhì)勘探（用于地層分布、地質(zhì)構(gòu)造、水文地）工程地質(zhì)勘探（用于地層分布、地質(zhì)構(gòu)造、水文地 質(zhì)條件等研究）質(zhì)條件等研究） 工程地質(zhì)勘探的方法有：巖層清除表土、坑探、 槽探、鉆探和地球物理勘探等，上述方法多用于巖層 的勘探；土層勘探的方法有十字板剪切、標(biāo)準(zhǔn)貫入、 靜力觸探、平板荷載等，鉆探也是一主要手段。 （3 3）工

11、程地質(zhì)試驗）工程地質(zhì)試驗 工程地質(zhì)試驗分兩類： 原位測試直接提供巖土分布及性質(zhì)等； 室內(nèi)測試通過取樣在室內(nèi)進(jìn)行測試。室內(nèi)試驗 也分兩類常規(guī)試驗，測定巖土的物理力學(xué)指標(biāo)；非 常規(guī)試驗，試驗內(nèi)容根據(jù)具體問題確定。如巖體，有 時要做初應(yīng)力試驗、抗拉強度試驗、抗剪強度試驗、 節(jié)理面強度試驗等；土體，有時要做高壓固結(jié)試驗、 動三軸試驗、流變試驗、共振柱試驗等。 另外，工程地質(zhì)試驗也為進(jìn)一步理論分析和計算 提供參數(shù)，如穩(wěn)定性計算、變形計算等。 3 3、程序（步驟）與要求、程序（步驟）與要求 基本工作程序為：基本工作程序為： （1 1）接受任務(wù)）接受任務(wù) - - 收集、整理、研究已有資料 （2 2）進(jìn)行實地

12、踏勘）進(jìn)行實地踏勘 - - 編制工程地質(zhì)勘察設(shè)計和勘察計 劃布置圖 （3 3）進(jìn)行各階段的勘察工作）進(jìn)行各階段的勘察工作 - - 如初步勘察、詳細(xì)勘察、 施工勘察等 （4 4）室內(nèi)整理、匯編工作。）室內(nèi)整理、匯編工作。 1) 1) 初步勘察（簡稱：初勘）初步勘察（簡稱：初勘） （1 1）目的：）目的：為最佳方案的選擇和地下工程的初步設(shè)計提 供依據(jù)。一個工程的設(shè)計有很多工可設(shè)計；初步設(shè) 計（為超標(biāo)使用）；施工設(shè)計；變更設(shè)計等 （2 2）要求：）要求：初步查明工程地質(zhì)測繪區(qū)內(nèi)的地形地貌、地 層分布及巖土工程性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件等， 對穩(wěn)定性和工程地質(zhì)條件優(yōu)劣給出初步評價，提出工 程總體規(guī)劃

13、和初步設(shè)計建議。 （3 3）方法：）方法：收集、分析已有資料；進(jìn)行工程地質(zhì)測繪、 試驗等工作。 （4 4）提交資料：）提交資料： a 工程地質(zhì)的文字報告內(nèi)容包括：簡明地理位 置、交通運輸條件、工程概況等等； b 工程地質(zhì)圖件內(nèi)容包括：地形地貌、測繪點 坐標(biāo)、地質(zhì)鉆孔位置等； c 巖土物理力學(xué)指標(biāo)或參數(shù)。 2) 2) 詳細(xì)勘察（簡稱：詳勘）詳細(xì)勘察（簡稱：詳勘） （1 1）目的：）目的：為確定地下工程的軸線位置和方向、設(shè)計和 支護結(jié)構(gòu)、施工方案和施工措施等提供資料。 （2 2）要求：）要求：詳細(xì)查明工程地段所有不良地質(zhì)情況，預(yù)測 施工后可能出現(xiàn)的問題及防護措施等。 （3 3）方法：）方法：在初勘

14、基礎(chǔ)上，進(jìn)行補充勘察、試驗等工作。 （4 4）提交資料：）提交資料： a 工程地質(zhì)詳細(xì)的勘察報告； b 主要工程地質(zhì)圖件； c 巖、土、水測試結(jié)果和匯總表。 3) 3) 施工勘察（簡稱：工勘）施工勘察（簡稱：工勘） （1 1）目的：）目的：配合施工單位發(fā)現(xiàn)、預(yù)測和解決在施工中可 能出現(xiàn)的工程地質(zhì)問題。 （2 2）要求：）要求：檢查勘探成果的準(zhǔn)確性、總結(jié)勘察經(jīng)驗、超 前預(yù)報等。 （3 3）方法：）方法：與詳勘類似，注意動態(tài)監(jiān)控（包括：穩(wěn)定性、 變形、受力、水文（水位、漏水、滴水等），對已做 工程進(jìn)行編錄）在初勘基礎(chǔ)上，進(jìn)行補充勘察、試驗 等工作。 （4 4）提交資料：）提交資料： a 文字報告、

15、施工進(jìn)展、原因分析、處理建議等 （施工前勘察、施工中勘察、出現(xiàn)問題勘察等）； b 圖件與附件； c 巖土物理力學(xué)指標(biāo)。 以上介紹了以上介紹了“城市地下工程勘察城市地下工程勘察”方面的一些問題，方面的一些問題， 歸納起來共了歸納起來共了4 4點，即：點，即： 1 1、工程地質(zhì)勘察的意義；、工程地質(zhì)勘察的意義； 2 2、工程地質(zhì)勘察的基本內(nèi)容；、工程地質(zhì)勘察的基本內(nèi)容； 3 3、工程地質(zhì)勘察的基本方法；、工程地質(zhì)勘察的基本方法； 4 4、工程地質(zhì)勘察的基本程序和要求。、工程地質(zhì)勘察的基本程序和要求。 地下工程選址實例分析地下工程選址實例分析 某水電工程地下廠房設(shè)計跨度某水電工程地下廠房設(shè)計跨度27

16、.5m27.5m，邊墻高約，邊墻高約 50m50m。壩址河谷左岸由印支期正長巖為主構(gòu)成，右岸以。壩址河谷左岸由印支期正長巖為主構(gòu)成，右岸以 二迭系玄武巖為主構(gòu)成，穿插有正長巖支叉巖體，壩二迭系玄武巖為主構(gòu)成，穿插有正長巖支叉巖體，壩 址同時也是良好的地下工程場址。但鑒于左岸正長巖址同時也是良好的地下工程場址。但鑒于左岸正長巖 體較厚實，巖體完整性較好，所以將地下廠房系統(tǒng)放體較厚實，巖體完整性較好，所以將地下廠房系統(tǒng)放 在左岸。在左岸布置地下洞室群，有三個位置可供選在左岸。在左岸布置地下洞室群，有三個位置可供選 擇：擇：A A址在水庫岸坡內(nèi)；址在水庫岸坡內(nèi)；B B址在壩肩外上游側(cè)；址在壩肩外上游

17、側(cè)；C C址在壩址在壩 肩外下游側(cè)。三處工程地質(zhì)條件對比見下表。肩外下游側(cè)。三處工程地質(zhì)條件對比見下表。 從巖體結(jié)構(gòu)考慮，從巖體結(jié)構(gòu)考慮，A址為正長巖和玄武巖交叉接觸 部位，玄武巖中發(fā)育軟弱蝕變破碎帶；B址主要為新鮮 完整的正長巖體，但部分洞體仍位于玄武巖中；C址廠 房邊墻及拱頂為正長巖體，底部為玄武巖捕虜體，纖 閃石化嚴(yán)重，而正長巖則因接近地表風(fēng)化卸荷帶，節(jié) 理顯化，小型軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育?？傮w上B址較好。 從洞室和節(jié)理關(guān)系考慮，從洞室和節(jié)理關(guān)系考慮，壩址發(fā)育三組節(jié)理，J1 產(chǎn)狀為NNE，NW80o，J2產(chǎn)狀為NWW，NE70o，J3 產(chǎn)狀為NNE，SW15o20o，其中，J1延伸長達(dá) 510m，J2長僅25m，J3為緩傾角節(jié)理延伸長25m。 A址洞軸與主要節(jié)理J1垂直，但和次要節(jié)理J2平行；B 址洞軸線與主要節(jié)理組J1夾角較??；C址洞軸線與主要 節(jié)理J1夾角也較小。由于水工要求關(guān)系，各廠址洞室 軸線方向能夠改變的范圍有限。 從初始應(yīng)力場條件考慮，從初始應(yīng)力場條件考慮，壩址實測初始應(yīng)力場的最 大主應(yīng)力為NE至NNE，傾角SW，即傾向河谷，傾角 4050o。A址洞軸線因水工布置需要，與初始應(yīng)