第5講 巖土工程勘察及實(shí)例[知識發(fā)現(xiàn)]

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1、 貴州省關(guān)興公路第11合同段 中國地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院 2000.10.301學(xué)習(xí)園地基本情況：報(bào)告：附件：1 照片 2 巖石三軸試驗(yàn)成果附圖：1 蛇形坡隧道綜合工程地質(zhì)圖（1/2000） 2 蛇形坡隧道中軸工程地質(zhì)縱剖面圖（1/2000） 3 蛇形坡隧道工程地質(zhì)橫剖面圖（1/1000）2學(xué)習(xí)園地初接受任務(wù)，組織踏勘、編寫勘察設(shè)計(jì)書初接受任務(wù)，組織踏勘、編寫勘察設(shè)計(jì)書現(xiàn)場勘測、試驗(yàn)、內(nèi)業(yè)整理、計(jì)算現(xiàn)場勘測、試驗(yàn)、內(nèi)業(yè)整理、計(jì)算編寫勘察報(bào)告編寫勘察報(bào)告成果：成果：工程地質(zhì)勘察報(bào)告工程地質(zhì)勘察報(bào)告1 1份份 附圖附圖3 3份，份， 附件附件2 2份份工作方法工作方法：測繪、物探、鉆探、實(shí)驗(yàn)、室測繪、物

2、探、鉆探、實(shí)驗(yàn)、室內(nèi)模擬計(jì)算和計(jì)算機(jī)作圖內(nèi)模擬計(jì)算和計(jì)算機(jī)作圖等等3學(xué)習(xí)園地附件：照片背斜轉(zhuǎn)折端形態(tài)F1斷層露頭隧道出口處地貌形態(tài)隧道進(jìn)口處地貌形態(tài)4學(xué)習(xí)園地附件：照片二疊系泥質(zhì)粉砂巖巖層產(chǎn)狀隧 道進(jìn) 口左 側(cè)巖 層及 結(jié)構(gòu) 面統(tǒng)計(jì)隧道出口左側(cè)二疊系(P2l)地層及地貌形態(tài)隧道北側(cè)溶蝕洼地地貌形態(tài)5學(xué)習(xí)園地6學(xué)習(xí)園地7學(xué)習(xí)園地8學(xué)習(xí)園地 一、隧道區(qū)工程地質(zhì)條件 二、巖體結(jié)構(gòu)及巖體工程性質(zhì) 三、隧道圍巖分類 四、隧道圍巖穩(wěn)定性評價(jià) 五、進(jìn)出口邊坡穩(wěn)定性評價(jià) 六、結(jié)論與建議9學(xué)習(xí)園地1 水文氣象條件 2 地形地貌 3 地層巖性 4 地質(zhì)構(gòu)造 5 物理地質(zhì)現(xiàn)象 6 水文地質(zhì)條件 10學(xué)習(xí)園地 地處北

3、盤江流域 亞熱帶季風(fēng)潮濕氣候區(qū) 溫濕多雨，干濕季節(jié)分明 年均降雨量1320 mm 最大月雨期長4-5天11學(xué)習(xí)園地 貴州高原與廣西盆地過渡的斜坡地帶巖溶化山原地貌區(qū) 低山丘陵區(qū)，山體渾園，植被不太發(fā)育 表層為第四系松散堆積層覆蓋 地面高程在13001450m左右 最高點(diǎn)高程1456.3m，最低點(diǎn)高程1271.7m 地面平均坡度沿軸線方向?yàn)?633，其它方向最大達(dá)404512學(xué)習(xí)園地 長興組（P2c） 龍?zhí)督M（P2l） 夜郎組第一段（T1y1） 按巖性可分為4個(gè)工程地質(zhì)巖組 （T11y1、T21y1、T31y1、T41y1） 夜郎組第二段（T1y2） 按巖性分為兩個(gè)工程地質(zhì)巖組（T11y2、T2

4、1y2） 第四系（Q） 坡洪積（Qdl+pl） 殘坡積（Qel+dl）13學(xué)習(xí)園地(1) 褶皺褶皺 控制區(qū)內(nèi)構(gòu)造格架的構(gòu)造為貞豐背斜 核部地層為二疊系龍?zhí)督M 南西冀出露地層：二疊系長興組、三疊系夜郎組、永寧鎮(zhèn)組及關(guān)嶺組等 北東冀出露地層有二疊系長興組及三疊系夜郎組等14學(xué)習(xí)園地 F1斷層斷層 正斷層，斷層面產(chǎn)狀4472 破碎帶寬約0.20.5m左右，且見擠壓揉褶現(xiàn)象。 F2斷層斷層 正斷層，斷層面傾向SW，傾角約70左右 斷層破碎帶寬約13m。 F3斷層斷層 據(jù)SS2、SS3鉆探資料推測。(2) 斷層斷層15學(xué)習(xí)園地(3) 節(jié)理節(jié)理 NW向節(jié)理為縱節(jié)理，與背斜同時(shí)形成，在背斜核部附近尤為發(fā)育。

5、 NE向節(jié)理為橫節(jié)理，與背斜同時(shí)形成，該組節(jié)理規(guī)模及發(fā)育程度均不及NW向節(jié)理，傾向NW與NE。 S-N向節(jié)理為剪節(jié)理，面平直，規(guī)模小，密度小。NEWNSEW16學(xué)習(xí)園地(4) 新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地震新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地震 第三紀(jì)以來，本區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的基本特點(diǎn)主要表現(xiàn)為間歇性上升運(yùn)動(dòng)，形成了多級剝夷面及階地 本區(qū)現(xiàn)今地殼運(yùn)動(dòng)以差異性不大的整體緩慢上升為主 測區(qū)及附近地區(qū)未發(fā)現(xiàn)活斷層跡象，未見有破壞性地震記錄，屬地殼穩(wěn)定區(qū)17學(xué)習(xí)園地 (1)風(fēng)化風(fēng)化 粗碎屑煤系地層巖體相對較軟弱，抗風(fēng)化能力差。三疊系碳酸鹽類地層相對較堅(jiān)硬，不易風(fēng)化。 沿?cái)鄬悠扑閹Ъ肮?jié)理密集帶風(fēng)化較強(qiáng)烈。 強(qiáng)風(fēng)化帶厚約0.510m，弱風(fēng)化帶厚

6、度較大。 (2)巖溶巖溶 對隧道開挖、圍巖穩(wěn)定性將帶來不利影響，并可能產(chǎn)生集中滲水等水文地質(zhì)問題。18學(xué)習(xí)園地 第四系透水性較好，常構(gòu)成局部含水層。 二疊系為區(qū)域隔水層，有局部含水層。 三疊系夜郎組是本區(qū)主要的區(qū)域地下含水層。 上層滯水主要接受大氣降水入滲補(bǔ)給，地下水位埋深淺，一般110米左右，無統(tǒng)一的地下水面。 基巖裂隙巖溶裂隙潛水主要接受大氣降水和上層滯水補(bǔ)給，地下水位埋深大，最大埋深在百米以上，低于隧道底板。19學(xué)習(xí)園地巖體節(jié)理優(yōu)勢產(chǎn)狀統(tǒng)計(jì)表巖體節(jié)理優(yōu)勢產(chǎn)狀統(tǒng)計(jì)表地層巖性節(jié)理分組優(yōu)勢產(chǎn)狀J130066J24055夜郎組（T1y）灰?guī)r、泥灰?guī)rJ313560 0.002.004.006.00

7、8.0010.0012.0014.0016.000.002.004.006.008.0010.0012.0014.0016.000o(m)(m)-1.000.001.002.003.004.005.006.007.00-1.000.001.002.003.004.005.006.00010( 條 /m)100%100%100%100%20學(xué)習(xí)園地用試驗(yàn)、理論估算和經(jīng)驗(yàn)類比等方法求： 巖體力學(xué)參數(shù)建議值巖組指標(biāo)ABCD密度(g/cm3)2.702.722.722.75變形模量 Em(GPa)4.17.912.530泊松比0.30.30.250.25單軸抗壓強(qiáng)度mc (MPa)0.110.250.

8、573.47單軸抗拉強(qiáng)度mt (MPa)0.0060.0120.570.31cm(kPa)160220260300剪切強(qiáng)度m()2027323821學(xué)習(xí)園地結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)建議值結(jié)構(gòu)面類型剪切強(qiáng)度類型壁巖巖性cj (kPa)j ()層面灰?guī)r2026灰?guī)r3028泥灰?guī)r2525剪性節(jié)理泥巖1617泥灰?guī)r2827張性節(jié)理灰?guī)r303022學(xué)習(xí)園地1 工程地質(zhì)巖組劃分表 3-1 工程地質(zhì)巖組劃分表序號巖組名稱地層時(shí)代工程地質(zhì)特征A泥巖夾粉砂巖P2c中厚層夾薄層，結(jié)構(gòu)面結(jié)合較差，cw=515MPaB泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖P2c、T12y2、T14y1中薄層夾薄層，結(jié)構(gòu)面結(jié)合較差，cw=1025MPaC泥灰?guī)r夾灰?guī)r

9、T11y1、T13y1中厚層，中層夾薄層，結(jié)構(gòu)面結(jié)合較差， cw=2530MPaD灰?guī)r夾泥灰?guī)r P2l、T12y1、T11y2中厚層夾厚層及薄層，結(jié)構(gòu)面結(jié)合較差， cw=3055MPa23學(xué)習(xí)園地RMR分分類類表表ABCD特 征RM R值特 征RM R值特 征RM R值特 征RM R值cw(M Pa)101.5202293505RQD 值 （ %）25530855137517結(jié) 構(gòu) 面 間 距(m)0.0550.0550.1580.208結(jié) 構(gòu) 面 性 狀節(jié) 理 面光 滑 ，含 軟 弱夾 泥10節(jié) 理 面稍粗糙 ， 壁若 軟 弱20節(jié) 理 面稍粗糙 ， 壁若 軟 弱20節(jié) 理 面稍粗糙 ， 壁

10、巖 堅(jiān) 硬25地 下 水 條 件干 燥15較 干燥13較 干 燥12較 干燥12RM R 修 正 值有 利-2有 利-2有 利-2有 利-2總 分34.5465465圍 巖 類 別（ 差 巖 體 ）（ 一 般 巖 體 ）（ 一 般 巖 體 ）（ 好 巖 體 ）C（kPa）170220280320 ( )22273238巖 體力 學(xué)參 數(shù)E(Gpa)4.17.912.53024學(xué)習(xí)園地（國標(biāo)工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)GB50218-94）巖巖體體質(zhì)質(zhì)量量分分級級表表巖組 指標(biāo)ABCDcw (MPa)10202950Kv0.30.40.50.6BQ195250302390K10.10.10.10.1K20.

11、10.10.10.2修正系數(shù)K30000BQ175230282360巖體類別（差巖體）（差巖體）（一般巖體）（好巖體）密度（g/cm3）2.02.22.32.5C(MPa)0.150.20.40.8（）25273241變形模量（GPa）1.01.23.08巖體物理力學(xué)參數(shù)泊松比0.40.350.320.2825學(xué)習(xí)園地蛇形坡隧道圍巖分類表巖組泥巖夾粉砂巖（A）泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖（B）泥灰?guī)r夾泥巖（C）灰?guī)r夾泥灰?guī)r（D）綜合圍巖類別（差巖體）（差巖體）（一般巖體）（好巖體）26學(xué)習(xí)園地蛇形坡隧道圍巖類別及其巖體力學(xué)參數(shù)表分段號D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10里程樁號K77+960K77+

12、980K77+980K78+018K78+018K78+153K78+153K78+195K78+195K78+396K78+396K78+413K78+413K78+508K78+508K78+526K78+526K78+554K78+554K78+595地層時(shí)代T12y2T11y2T11y2T11y2T13y2T12y1T12y1T11y1T11y1T11y1P2cP2cP2l巖性泥巖夾粉砂巖灰?guī)r夾泥灰?guī)r灰?guī)r夾泥灰?guī)r灰?guī)r/泥灰?guī)r灰?guī)r夾泥灰?guī)r灰?guī)r/泥灰?guī)r泥灰?guī)r夾灰?guī)r泥灰?guī)r/泥巖灰?guī)r泥巖夾粉砂巖風(fēng)化程度及構(gòu)造部位強(qiáng)風(fēng)化弱風(fēng)化微風(fēng)化F2微風(fēng)化F1微風(fēng)化F3弱風(fēng)化強(qiáng)風(fēng)化綜合圍巖分類(極差巖體）(一

13、般巖體）（好巖體）（差巖體）（好巖體）(差巖體)(一般巖體)（差巖體）(一般巖體)（極差巖體）密度(g/cm3)1.71.92.32.52.52.61.92.52.61.92.32.51.92.31.71.9C(MPa)0.060.10.20.30.30.50.10.30.50.100.20.30.10.20.060.1()20222732384022384022273222272022變形模量(GPa)0.81248101810124120.81巖體物理力學(xué)參數(shù)泊松比0.40.450.30.250.40.250.40.30.40.30.40.4527學(xué)習(xí)園地 灰?guī)r較堅(jiān)硬，其余為較軟弱、軟弱巖

14、石，強(qiáng)度低，遇水會(huì)軟化，不利于圍巖穩(wěn)定性。 巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，易產(chǎn)生超挖、片邦，甚至坍塌等現(xiàn)象，不利于圍巖穩(wěn)定，尤其頂板不易保持穩(wěn)定。 一組節(jié)理可構(gòu)成局部滑移的滑動(dòng)面。 斷層通過處可能產(chǎn)生較大規(guī)模的坍塌。 隧道在地下水位以上，水壓力問題不太嚴(yán)重。巖溶發(fā)育，可能引起頂板變形甚至坍塌。巖溶發(fā)育段，可能遇到巖溶問題。 以自重應(yīng)力為主，頂板穩(wěn)定性差于側(cè)壁。28學(xué)習(xí)園地。 由于該處山體厚度相對較大（大于3倍洞徑），。29學(xué)習(xí)園地關(guān)嶺興仁里程樁號圍 巖 段圍巖分類綜合評價(jià)泥巖夾粉砂巖,強(qiáng)風(fēng)化,巖體破碎，隧道自穩(wěn)能力差?；?guī)r夾泥灰?guī)r,弱風(fēng)化,巖體較破碎，隧道自穩(wěn)能力一般?；?guī)r夾泥灰?guī)r,微風(fēng)化,巖體較完整，隧道自

15、穩(wěn)能力較好?；?guī)r夾泥灰?guī)r,受斷層影響較大，隧道自穩(wěn)能力較差?；?guī)r夾泥灰?guī)r,微風(fēng)化,巖體較完整，隧道自穩(wěn)能力較好?；?guī)r/泥灰?guī)r,受斷層影響較大，巖體較破碎，隧道自穩(wěn)能力較差。泥灰?guī)r夾灰?guī)r，微風(fēng)化，巖體較完整，隧道自穩(wěn)能力一般。泥灰?guī)r/泥巖,受斷層影響較大，巖體較破碎，隧道自穩(wěn)能力較差?；?guī)r,弱、弱風(fēng)化，巖體較完整，隧道自穩(wěn)能力一般。泥巖夾粉砂巖,強(qiáng)風(fēng)化,巖體破碎，隧道自穩(wěn)能力差。圖4-1 隧道圍巖分段綜合評價(jià)30學(xué)習(xí)園地項(xiàng) 目進(jìn) 口 邊 坡出 口 邊 坡里 程 樁 號 （ m ）K77+960K78+605洞 頂 /洞 底 高 程 （ m）1350/134013501340邊 坡 開 挖 高 度

16、 （ m ）1113地貌特征低 山 丘 陵 ， 位 于 斜 坡半 坡低 山 丘 陵 ， 位 于 斜 坡半 坡基巖巖性泥 巖 夾 泥 質(zhì) 粉 砂 巖泥 巖 與 泥 質(zhì) 粉 砂 巖 互層巖層結(jié)構(gòu)順 向 坡逆 向 坡風(fēng)化程度強(qiáng) 風(fēng) 化強(qiáng) 風(fēng) 化圍巖分類 （ 極 差 巖 體 ） （ 極 差 巖 體 ）覆 蓋 層 厚 度 （ m ）殘 坡 積 層 ， 較 薄 ， 厚度 1-2m殘 坡 積 層 ， 局 部 較 厚 ，鉆 孔 揭 露 厚 度 達(dá) 12m構(gòu)造影響構(gòu) 造 影 響 較 小F1 有 一 定 影 響地下水條件上 層 滯 水 ， 少 量 滲 水上 層 滯 水 ， 少 量 滲 水可能的破壞方式順 層 滑

17、動(dòng)局 部 崩 塌第 四 系 順 基 巖 面 滑 動(dòng)局 部 崩 塌工程地質(zhì)條件31學(xué)習(xí)園地 計(jì)算方法 剩余推力法 Sarma法 計(jì)算剖面20406080100120140160340360380400420ABC進(jìn)口邊坡計(jì)算剖面20406080100120140340360380400ABC出口邊坡計(jì)算剖面32學(xué)習(xí)園地穩(wěn)定性系數(shù)Fs邊坡計(jì)算方法計(jì)算剖面無震地震烈度6度 地震烈度7度A1.771.511.32B1.461.281.13Sarma法C1.030.930.84A1.851.651.48B1.491.331.2進(jìn)口邊坡推力傳遞法C1.030.930.85A2.21.831.57B1.89

18、1.611.41Sarma法C1.41.231.1A2.272.031.83B1.961.771.59出口邊坡推力傳遞法C1.441.31.1833學(xué)習(xí)園地，尤其在地下水與地震力綜合作用下，穩(wěn)定性將更差，必須進(jìn)行加固整治。，但由于風(fēng)化作用，造成巖體破碎，可能導(dǎo)致局部小規(guī)模的崩塌、垮落現(xiàn)象，在施工過程中也應(yīng)引起重視。34學(xué)習(xí)園地巖層巖性較軟弱，且?guī)r層巖性較軟弱，且厚薄相間，軟硬相間，各種構(gòu)造裂隙及巖溶現(xiàn)象發(fā)育。厚薄相間，軟硬相間，各種構(gòu)造裂隙及巖溶現(xiàn)象發(fā)育。35學(xué)習(xí)園地36學(xué)習(xí)園地 1隧道施工及支護(hù)采用新奧法。開挖施工可采用上導(dǎo)洞法，開挖后先支護(hù)頂拱，再下開挖，洞室支護(hù)宜采用錨噴支護(hù) 2開展施工地質(zhì)工作，對一些不良地質(zhì)問題進(jìn)行超前預(yù)報(bào)，及時(shí)補(bǔ)充修正設(shè)計(jì)。 3補(bǔ)充巖石和地下水試驗(yàn)，為設(shè)計(jì)施工及建筑材料評價(jià)提供參數(shù)。 4對溶洞封堵，堵塞降水形成的集中滲水通道37學(xué)習(xí)園地