公路工程地質(zhì)勘察學(xué)習(xí)

公路工程地質(zhì)勘察第一節(jié)概述第二節(jié)公路路基工程地質(zhì)勘察第三節(jié)橋梁工程地質(zhì)勘察第四節(jié)隧道工程地質(zhì)勘察第五節(jié)勘察實(shí)例四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院道橋系劉玉潔制作第一節(jié)概述一、公路工程地質(zhì)勘察的目的、任務(wù)和階段劃分

工程地質(zhì)勘察的目的：查明土木工程場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件、分析存在的工程地質(zhì)問題、對(duì)工程場(chǎng)地做出工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。勘察階段的劃分：規(guī)劃勘察；可行性研究勘察階段；初步設(shè)計(jì)勘察階段；

技術(shù)設(shè)計(jì)及施工勘察階段二、公路工程地質(zhì)勘察內(nèi)容三、工程地質(zhì)勘察的主要方法四、勘察資料的內(nèi)業(yè)整理

(二)工程地質(zhì)勘察的任務(wù)

1.查明并分析工程場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件；2.分析存在的工程地質(zhì)問題，進(jìn)行定性和定量分析；3.選擇能滿足要求的較優(yōu)越的工程場(chǎng)地和環(huán)境；4.對(duì)選擇的場(chǎng)地進(jìn)一步勘察后，對(duì)照建筑物的適宜性對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行分區(qū)，提出各區(qū)段所適宜的建筑物類型、結(jié)構(gòu)、規(guī)模、基礎(chǔ)及地基處理的合理意見；5.預(yù)測(cè)工程建成后對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響；6.提出工程地質(zhì)條件的分析評(píng)價(jià)及改善不良地質(zhì)條件的措施和建議。二、公路工程地質(zhì)勘察內(nèi)容（一）新建公路工程地質(zhì)勘察的內(nèi)容1.路線工程地質(zhì)勘察2.路基、路面工程地質(zhì)勘察3.橋涵工程地質(zhì)勘察4.隧道工程地質(zhì)勘察5.天然筑路材料工程地質(zhì)勘察（二）改建公路工程地質(zhì)勘察內(nèi)容1.收集沿線的地形、地貌、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、氣象、地震等資料。2.收集有關(guān)橋梁、隧道和防護(hù)、排水等構(gòu)造物的新建、改建或加固工程所需的地質(zhì)資料。3.收集原有公路路況資料。4.調(diào)查原有公路的路基、路面、小橋涵等人工構(gòu)造物的狀況及病害，研究病因及防治的效果。對(duì)原有公路的工程地質(zhì)、不良地質(zhì)地段的道路病害應(yīng)力求根治。5.當(dāng)路線因提高等級(jí)或繞避病害而另選新線的路段，應(yīng)按新建公路的要求進(jìn)行工程地質(zhì)勘察工作。三、工程地質(zhì)勘察的主要方法(一)工程地質(zhì)測(cè)繪1.工程地質(zhì)測(cè)繪的主要內(nèi)容

2.工程地質(zhì)測(cè)繪的工作方法

3.航片和衛(wèi)片在工程地質(zhì)測(cè)繪中的應(yīng)用(二)工程地質(zhì)勘探(三)工程地質(zhì)試驗(yàn)及長(zhǎng)期觀測(cè)1.工程地質(zhì)測(cè)繪的主要內(nèi)容研究沿線地形地貌特征，劃分地貌單元；查明沿線的地層、巖性、地層層序、成因、厚度、時(shí)代及巖相變化等；查明地質(zhì)構(gòu)造、土體的成層組合關(guān)系、大地構(gòu)造、構(gòu)造線方向、斷裂褶皺形態(tài)、巖層產(chǎn)狀和分布、構(gòu)造形跡和構(gòu)造體系以及它們之間的關(guān)系；研究水文地質(zhì)條件，調(diào)查地下水的天然和人工露頭--井、泉、礦坑和鉆孔等；調(diào)查研究沿線不良地質(zhì)現(xiàn)象及特殊地質(zhì)問題的范圍和性質(zhì)、發(fā)生發(fā)展及分布規(guī)律；調(diào)查研究已有建筑物變形破壞情況及建筑經(jīng)驗(yàn)；了解鐵路沿線天然建筑材料的質(zhì)量、數(shù)量及分布情況。2.工程地質(zhì)測(cè)繪的工作方法測(cè)繪寬度的確定：一般采用沿程測(cè)繪的方法，其測(cè)繪寬度一般包括中線兩側(cè)各200300m.測(cè)繪線的布置：為了專門目的或地質(zhì)條件的重點(diǎn)工程地段而進(jìn)行的大面積工程地質(zhì)測(cè)繪常采用路線穿越法和順層追索法。觀測(cè)點(diǎn)的選擇：觀測(cè)點(diǎn)的布置必須選在具有代表性的地質(zhì)現(xiàn)象的天然露頭工人工露頭處。3.航片和衛(wèi)片在工程地質(zhì)測(cè)繪中的應(yīng)用

航片的應(yīng)用

(1)運(yùn)用室內(nèi)光學(xué)儀器編制地形圖；

(2)通過地質(zhì)專業(yè)判譯編繪工程地質(zhì)圖；衛(wèi)片的應(yīng)用(優(yōu)點(diǎn))

(1)衛(wèi)片拍攝地面范圍大；

(2)反映宏觀形態(tài)特征較清楚、解釋效果比較好；

(3)衛(wèi)片中包含的信息量大，可根據(jù)色調(diào)和形態(tài)特征，能夠解決工程地質(zhì)測(cè)繪中的很多問題。（二）工程地質(zhì)勘探1.山地勘探：剝土、探坑、探槽、探井（分豎井、斜井）、平洞2.鉆探3.物探4.工程地質(zhì)坑探2.鉆探采用鉆探機(jī)具對(duì)深部的工程地質(zhì)條件進(jìn)行揭露的一種工作方法。它分為輕便鉆探和鉆探兩種。

輕便鉆探利用洛陽鏟、錐探和小螺紋鉆等進(jìn)行鉆探的方法；鉆探一般是利用大型鉆機(jī)進(jìn)行鉆探的方法，常用的鉆機(jī)是機(jī)械回轉(zhuǎn)鉆機(jī)。鉆探過程包括三個(gè)基本程序：

A．破碎巖土：采用人力和機(jī)械方法，使小部分巖土脫離整體而成為粉末、巖土塊或巖土芯，破碎一般是借助沖擊力、剪切力、研磨和壓力來實(shí)現(xiàn)的。B．采取巖土：用沖洗液（或壓縮空氣）將孔底破碎的碎屑沖到孔外，或者用鉆具（抽筒、勺形鉆頭、螺旋鉆頭、取土器、巖芯管等）靠人力或機(jī)械將孔底的碎屑或樣心取出于地面。C．保全孔壁：一般采用套管或泥漿來護(hù)壁。

鉆進(jìn)方法有以下三種：

A．沖擊鉆進(jìn)：采用底部圓環(huán)狀的鉆頭，將鉆具提升到一定高度，利用鉆具自重，迅猛放落，鉆具在下落時(shí)產(chǎn)生沖擊動(dòng)能，沖擊孔底巖土層，使巖土達(dá)到破碎。

B．回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)：采用底部嵌焊有硬質(zhì)合金的圓環(huán)狀鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆進(jìn)中施加鉆壓，使鉆頭在回轉(zhuǎn)中切入巖土層，達(dá)到加深鉆孔的目的。

C．振動(dòng)鉆進(jìn)：采用機(jī)械動(dòng)力所產(chǎn)生的振動(dòng)力，通過連接桿和鉆具傳到圓筒形鉆頭周圍土中。

D．綜合式鉆進(jìn)：綜合沖擊回轉(zhuǎn)兩種鉆進(jìn)方法；在鉆進(jìn)過程中，鉆頭克取巖石時(shí)，施加一定的動(dòng)力，對(duì)巖石產(chǎn)生沖擊作用，使巖石的破碎速度加快，同時(shí)由于沖擊力的作用使硬質(zhì)合金刻人巖石深度增加，在回轉(zhuǎn)中將巖石剪切掉。

3.物探電法勘探：可分為自然電場(chǎng)法和人工電場(chǎng)法兩種。工程地質(zhì)勘探中常采用人工電場(chǎng)法的電阻率法，它主要利用儀器測(cè)定巖、土體導(dǎo)電性的差異來識(shí)別地質(zhì)情況的一種方法

彈性波法：包括地震勘探、聲波及超聲波探測(cè)。它是人式激發(fā)振動(dòng)，來研究地質(zhì)體中的傳播規(guī)律，以判定地質(zhì)情況、巖體狀態(tài)及特性。

地球物理測(cè)井：利用地層之間的物性差異，采用不同的物理方法，了解鉆井中的地質(zhì)和水文地質(zhì)情況的方法。

地質(zhì)雷達(dá)：是一種高頻電磁波，利用電磁波在不同介質(zhì)中的傳播規(guī)律，探明地質(zhì)條件的一種方法。

3.工程地質(zhì)坑探(1)試坑、淺井(2)探槽(3)斜井和平洞(三)

工程地質(zhì)試驗(yàn)及長(zhǎng)期觀測(cè)1.室內(nèi)外試驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)：在現(xiàn)場(chǎng)取有代表性的試樣，送到試驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目的試驗(yàn)。原位測(cè)試：在野外現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，主要包括：A.巖石力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)；靜力載荷試驗(yàn)(CPT)、靜力觸探試驗(yàn)、圓錐動(dòng)力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)、扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、波速測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)、塊體基礎(chǔ)振動(dòng)試驗(yàn)B.水文地質(zhì)實(shí)驗(yàn)C.巖體中地應(yīng)力的測(cè)試

D.地基工程地質(zhì)實(shí)驗(yàn)

2.工程地質(zhì)長(zhǎng)期觀測(cè)

與工程有關(guān)的地下水的動(dòng)態(tài)觀測(cè)；不良地質(zhì)現(xiàn)象的觀測(cè)；建筑物修建與周圍環(huán)境相互作用的動(dòng)態(tài)觀測(cè)。靜力載荷

試驗(yàn)(CPT)

靜力載荷試驗(yàn)指在擬建場(chǎng)地上，在挖至設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)置深度的平整坑底放置一定規(guī)格的方形或圓形承壓板，在其上逐級(jí)加荷載，測(cè)定相應(yīng)荷載作用下地基土的穩(wěn)定沉降量，分析研究地基土的強(qiáng)度與變形特性，求得地基土容許承載力與變形模量等力學(xué)數(shù)據(jù)。靜力載何試驗(yàn)分為平板載何試驗(yàn)、螺旋板載荷試驗(yàn)、深層平板載荷試驗(yàn)等。用以確定地基土的臨塑荷載、極限荷載，為評(píng)定地基土的承載力提供依據(jù)；估算地基土的變形模量、不排水抗剪強(qiáng)度和基床反力系數(shù)。其試驗(yàn)裝置為承壓板、加荷與傳壓裝置及沉降觀測(cè)裝置等。

根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果繪制沉降與時(shí)間(s~t)關(guān)系曲線及荷載與沉降(p~s)關(guān)系曲線，由此確定地基承載力、地基土的變形模量、估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度、估算地地基土基床反力系數(shù)。靜力觸探試驗(yàn)

靜力觸探試驗(yàn)指通過一定的機(jī)械裝置，將某種規(guī)格的金屬肩探頭用靜力壓人土層中，同時(shí)用傳感器或直接量測(cè)儀表測(cè)試土層對(duì)觸探頭的貫人阻力，以此來判斷、分析、確定地基土的物理力學(xué)性質(zhì)。靜力觸探試驗(yàn)適用于粘性土、粉土和砂土，主要用于劃分土層、估算地基土的物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)、評(píng)定地基土的承載力、估算單樁承載力及判定砂土地基的液化等級(jí)等。

靜力觸探試驗(yàn)裝置主要設(shè)備為靜力觸探儀，其由貫人裝置（包括反力裝置）、傳動(dòng)系統(tǒng)和量測(cè)系統(tǒng)三部分組成。常用的靜力觸探探頭分為單橋探頭和雙橋探頭單橋探頭結(jié)構(gòu)

1-頂柱；2-電阻應(yīng)變片；3-傳感器；4-密封墊圈套；5-四芯電纜；6-外套筒雙橋探頭結(jié)構(gòu)

1-傳力桿；2-磨擦傳感器；3-摩擦筒；4-錐尖傳感器；5-頂柱；6-電阻應(yīng)變片；7-鋼珠；8-錐尖頭圓錐動(dòng)力觸探

圓錐動(dòng)力觸探指利用錘擊動(dòng)能，將一定規(guī)格的圓錐探頭打入土中，根據(jù)打人土中的阻抗大小判別土層的變化，對(duì)土層進(jìn)行力學(xué)分層，并確定土層的物理力學(xué)性質(zhì)，對(duì)地基土作出工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。動(dòng)力觸探試驗(yàn)適用于強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化的硬質(zhì)巖石、各種軟質(zhì)巖石及各類土。

試驗(yàn)裝置動(dòng)力觸探設(shè)備主要由探頭和落錘兩部分組成，可分為輕型、重型及超重型三類。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

1-穿心錘；2-錘墊；3-鉆桿；4-貫入器頭；5-出水孔；6-貫入器身；7-貫入器靴標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)是動(dòng)力觸探類型之一，其利用規(guī)定重量的穿心錘，從恒定高度上自由落下，將一定規(guī)格的探頭打人士中，根據(jù)打人的難易程度判別土的性質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)可適用于砂土、粉土和一般粘性土，最適用于N=2~50擊的土層。

其目的為：采取擾動(dòng)樣，鑒別和描述土類，按顆粒分析結(jié)果定名。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N，利用地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，為砂土的密實(shí)度和粉土、粘性土的狀態(tài)、土的強(qiáng)度參數(shù)、變形模量、地基承載力等作出評(píng)價(jià)。估算單樁極限承載力和判定沉樁可能性。判定飽和粉砂、砂質(zhì)粉土的地震液化可能性及液化等級(jí)。

將十字板頭壓入被測(cè)土層中，施加一定的扭轉(zhuǎn)力矩，將土體剪壞，測(cè)定土體對(duì)抵抗扭剪的最大力矩，通過換算得到土體的抗剪強(qiáng)度值。十字板剪切試驗(yàn)適用于靈敏度不大于10，固結(jié)系數(shù)不大于100m2/年的均質(zhì)飽和軟粘土。

其目的為：測(cè)定原位應(yīng)力條件下軟粘土的不排水抗剪強(qiáng)度Cu、估算軟粘性土的靈敏度。十字板剪切試驗(yàn)

1-手搖柄；2-齒輪；3-蝸輪；4-開口鋼環(huán)；5-固定夾；6-導(dǎo)桿；7-百分表；8-轉(zhuǎn)盤；9-底板；10-固定套；11-彈子盤；12-底座；13-制緊軸；14-接頭；15-套管；16-鉆桿；17-導(dǎo)輪；18-軸桿；19-十字板頭扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)

指用靜力將扁鏟形探頭貫入土中，達(dá)試驗(yàn)深度后，利用氣壓使扁鏟側(cè)面的圓形鋼膜向外擴(kuò)張進(jìn)行試驗(yàn)。

扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)適用于一般粘性土、粉土、中密以下砂土、黃土等，不適用于含碎石的土、風(fēng)化巖等試驗(yàn)成果主要有：根據(jù)A、B、C壓力及△A、△B計(jì)算p0、p1、p2與深度的變化曲線；繪制扁脹模量、水平應(yīng)力指數(shù)、扁脹指數(shù)、扁脹孔壓力指數(shù)與深度的變化曲線。由試驗(yàn)成果可劃分土類、確定靜止側(cè)壓力系數(shù)、評(píng)定應(yīng)力歷史、確定不排水抗剪強(qiáng)度、確定土的變形參數(shù)、確定水平固結(jié)系數(shù)、可設(shè)計(jì)側(cè)向受荷樁。旁壓試驗(yàn)

旁壓試驗(yàn)（PMT）是將圓柱形旁壓器豎直地放人土中，通過旁壓器在豎直的孔內(nèi)加壓，使旁壓膜膨脹，并由旁壓膜（或護(hù)套）將壓力傳給周圍土體（或巖層），使土體或巖層產(chǎn)生變形直至破壞，通過量測(cè)施加的壓力和土變形之間的關(guān)系，可得到地基土在水平方向上的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。適用于測(cè)定粘性土、粉土、砂土、碎石土、軟質(zhì)巖石和風(fēng)化巖的承載力、旁壓模量和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系等旁壓試驗(yàn)的成果主要為壓力和擴(kuò)張?bào)w積曲線、壓力和半徑增量曲線。根據(jù)旁壓曲線可評(píng)定地基承載力、確定旁壓模量。波速測(cè)試波速測(cè)試餡就是測(cè)定閘土層的波被速，依據(jù)勿彈性波在賽巖土體內(nèi)破的傳播速毫度間接測(cè)渾定巖土體杰在小應(yīng)變趨條件下（物10-4贈(zèng)～10-渴6）動(dòng)彈黃性模量和齒泊松比。適用于測(cè)曾定各類巖等土體的壓荷縮波、剪用切波或瑞城利波的波表速。根據(jù)直任務(wù)要求梨可采用單花孔法、跨痛孔法或面座波法。根據(jù)波蘋速，可霞按有關(guān)非公式計(jì)盡算動(dòng)剪羞切模量若、動(dòng)彈動(dòng)性模量拍和泊松楊比。a-檢格層法；洪b-面猜波法：歪c-試慈驗(yàn)布置社圖現(xiàn)場(chǎng)大型立直剪試驗(yàn)大型直剪襲試驗(yàn)適用辭于求測(cè)各瘦類巖土體秘以及巖土指體沿軟弱瘋結(jié)構(gòu)面和料巖土體與殃混凝土接增觸面或滑倉動(dòng)面的抗卸剪強(qiáng)度，軌可分為巖拒土體試樣沒在法向應(yīng)怠力作用下惑沿剪切面斥剪切破壞趣的抗剪斷桿試驗(yàn)、巖文土體剪斷盯后沿剪切伴面繼續(xù)剪吼切的抗剪按試驗(yàn)（摩抽擦試驗(yàn)）趙、法向應(yīng)粱力為零時(shí)民巖體剪切紅的抗切試券驗(yàn)。眨試閥驗(yàn)裝置有億大剪儀、粒加載設(shè)備雨、量測(cè)設(shè)排備等1-手嗎輪；2議-測(cè)力襲計(jì)；3趣-剪切鉗環(huán)；4爽-壓力午蓋；5恰-垂壓滅部分；味6-水謎平框架拳；7-尋地錨；都8-水通平推力唯部分塊體基激礎(chǔ)振動(dòng)拌試驗(yàn)通過塊濃體基礎(chǔ)調(diào)振動(dòng)試好驗(yàn)直接喚測(cè)得地飾基土的倚剛度、退阻尼比弊和參振疊質(zhì)量等神動(dòng)力參倘數(shù)，可摸分為塊士體基礎(chǔ)泄強(qiáng)迫振遷動(dòng)試驗(yàn)朱和塊體告基礎(chǔ)自換由振動(dòng)木試驗(yàn)兩宿類。根喝據(jù)塊體動(dòng)基礎(chǔ)振下動(dòng)試驗(yàn)絞實(shí)測(cè)的剩頻率和筆振幅作慮振幅隨羊頻率變?cè)墓灿[振幅頻遭曲線，萬依據(jù)幅改頻曲線遇計(jì)算地杯基阻尼滔比、剛績(jī)度及參自振質(zhì)量。(a)疾垂直振動(dòng)旅試驗(yàn)(b)腎垂直自由動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)(c)水掉平回轉(zhuǎn)振綠動(dòng)試驗(yàn)水文地懸質(zhì)實(shí)驗(yàn)高壓粘疲性土滲休透變形喉試驗(yàn)裝摘置大型三向仿電阻網(wǎng)滲努流試驗(yàn)裝就置巖體中地精應(yīng)力的測(cè)雅試第二節(jié)公飛路路基工羽程地質(zhì)勘短察一、公路晴選線的工攏程地質(zhì)論保證（1）篩沿河線驅(qū)（2）冷山脊線（3）山齊坡線（4造）越嶺線二、公路佳路基的主愉要工程地曲質(zhì)問題路基邊坡錯(cuò)穩(wěn)定性問工題；路基聾基底穩(wěn)定茅性問題；贈(zèng)公路凍害筍問題以及濃天然建筑愧材料問題頂?shù)热⒐贩坊こ倘〉刭|(zhì)勘察秩的基本內(nèi)疏容四、公仇路路基花工程地譯質(zhì)勘察傘的要點(diǎn)（一）推初步勘院察階段崖（二）捆詳細(xì)勘汗察階段第三節(jié)少橋梁工歌程地質(zhì)僚勘察一般應(yīng)秩包括兩清項(xiàng)內(nèi)容：首先應(yīng)霧對(duì)各比端較方案筒進(jìn)行調(diào)詞查，配均合路線亞、橋梁喂專業(yè)人尼員，選絮擇地質(zhì)乖條件比腿較好的媽橋位；排然后再揉對(duì)選定屠的橋位鼠進(jìn)行詳副細(xì)的工痛程地質(zhì)悅勘察，熔為橋梁界及其附臭屬工程攏的設(shè)計(jì)雀和施工徒提供所慶需要的凍地質(zhì)資巨料。一、橋騾梁工程刮地質(zhì)問皺題橋墩臺(tái)地捏基穩(wěn)定性場(chǎng)問題；橋蕩墩臺(tái)地基概的沖刷問玻題二、橋征梁工程巴地質(zhì)勘岡察要點(diǎn)（一）初否步勘察（駁二）詳細(xì)勉勘察階段第四節(jié)賓隧道工廟程地質(zhì)粘勘察包括兩挺項(xiàng)內(nèi)容絲式：一是隧蝕道方案舍與位置粒的選擇薦；二是挽隧道洞喪口與洞喘身的勘寫察。前者除隧員道方案的圈比較外，抬有時(shí)還包漲括隧道展青線或明挖代的比較；爐對(duì)重點(diǎn)隧麻道或工程堤地質(zhì)和水默文地質(zhì)條送件復(fù)雜的丈隧