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摘要:工程建筑的类型很多,如工业民用建筑、铁路、公路、水运建筑、水利水电建筑、矿山建筑、海港工程及石油工程等。每一类型建筑又由一系列建筑物群体组成。这些建筑物有的位于地面上,有的埋于地下,都脱离不开地壳,无不与地质环境息息相关。随着科学技术的发展,工程建筑向着高、深、大、精变化,与地质环境的相互作用也越来越强烈,越来越复杂。本文从岩土工程与工程地质的关系这一点切入,举实例对工程地质问题的存在性进行了论述,阐明了工程地质问题在工程建设中的意义。
关键词:工程地质勘察;工程建设;客观问题;勘察方法;分析研究
中图分类号:P62文献标识码: A
一、工程地质问题存在的客观性
工程地质问题是指工程地质条件与建筑物之间所存在的矛盾。
优良的工程地质条件能适应建筑物的安全、经济和正常使用的要求,其矛盾不会激化到对建筑物造成危害;而工程地质条件往往有一定的缺陷,而对建筑物产生严重的,甚至是灾难性的危害。由于工程建筑的类型、结构形式和规模不同,对地质环境的要求不同,所以工程地质问题复杂多样。例如,工业与民用建筑的主要地质问题是地基承载力和沉降问题;地下洞室的主要工程地质问题是围岩稳定性和突水涌水问题;露天采矿场的主要工程地质问题是采坑边坡稳定性问题;水利水电工程中,土石坝最需注意的是坝基渗透变形和渗漏问题。
由于工程地质问题而导致的建筑事故不乏其例。美国加利福尼亚州圣弗朗西斯坝为一高70m的混凝土坝,修成蓄水后两年,于1928年被冲垮。原因是坝基部分存在泥质胶结,并含有石膏脉的砾岩,遇水受溶蚀崩解,成为坝基岩体的软弱部位。如果做好地质工作,查清隐患,工程地质问题是能够予以妥善处理的。
意大利瓦伊昂水库总库容1.69亿立方米,坝高265.5m,为混凝土双曲拱坝。水库左岸为潜在滑移区,施工中已发现边坡不稳定,并做好一定稳定性研究工作,发现有蠕变现象,蓄水后又出现了局部崩塌,滑坡征兆明显。但研究人员认识不足,而且做了错误的判断,未能及时采取有效措施。水库蓄水三年后的1963年0月,左岸2.7亿—3.0亿立方米岩体突然下滑,巨大的滑体速度极快,冲击力大,落入水库击起的涌浪超过坝顶100m,水流溢过坝面冲毁了下游的5个村庄,死亡近3000人,酿成了震惊世界的地质灾害。水库被滑坡体填满,成为石库,水库完全失效报废。究其原因还是由于工程地质工作没有做好。
二、勘察方法的选择
2.1 勘察方法的选择
勘察方法的选择应依据勘察阶段,地形、地质条件和勘察对象而定,大致分两种类型:
宏观控制。一般采用遥感技术,从宏观上观察全貌,对区域地质条件进行大致了解,可发现大型地质构造和地质灾害。根据不同时期的资料,还可以掌握不良地质发展趋势,进行地质单元的划分。山区公路中最重要的一点就是首先进行地质单元的划分。地貌就是从地质的角度去论述地表形态,不同地貌的地质成因和历史不同。
微观分析。通常采用地质调绘、物理勘探、钻探、挖探、取样、试验及原位测试等方法,其中地质调绘及物理勘探可以定性或半定量地判定地质条件;而钻探、挖探、取样、试验及原位测试则可以对地质条件及其对工程的影响程度进行定量分析。
2.2 路段勘察
一般路基。一般路基工程勘察主要按沿线微地貌特征分段,查明各段的地质结构,岩土类别、土的密度和含水状态,基岩风化情况,地下水埋深、变化规律和地表水活动情况;确定路基基底的稳定性,边坡结构形式及坡度;确定设置支挡构造物和排水工程的位置,划分土石工程等级。
高路堤。高路堤作为陡坡路堤的一种特例,也属于重点路基工程(即地形起伏大、路基填挖量大、工程地质条件差的路段),高路堤边坡必须进行稳定性验算,其参数的选择是稳定性验算的关键,需要对地基土及路堤填土提出准确的物理力学参数,因此要针对高路堤做专门的工程地质勘察。
陡坡路堤。当地面自然横坡陡于1∶5时(包括纵断面方向)就应视为斜坡路堤,当地面横坡陡于1∶2.5时,就视为陡坡路堤。根據斜坡路基病害调查,公路陡坡路基常见病害是纵向裂缝和路基滑移。影响陡坡路基稳定性的主要工程地质因素有以下两个方面:(1)陡坡覆盖层土体与基岩接触带为透水软弱面,地下水活动引起陡坡路基下滑;(2)陡坡路基岩层软硬相间,其软弱面顺路基倾斜,由于风化强弱差异或地下水侵蚀,地基和路基顺软弱面滑移。
三、工程地质问题的分析研究和解决方法
工程地质学的研究对象是复杂的地质体和各种地质现象,所以其研究方法应是自然历史分析法、数学力学分析法、模型模拟试验法和工程地质类比法等。即通常所说的定性分析和定量分析相结合的综合研究方法。要查明建筑区工程地质条件的形成和发展,以及它在工程建筑作用下的发展变化,首先必须以地质学和自然历史的观点分析研究周围其他自然因素和条件,了解在历史过程中对它的影响和制约程度,这样才能认识它形成的原因和预测其发展趋势和变化。只有这样,才能真正查明所研究地区的工程地质条件,并作为进一步研究工程地质问题的基础。
例如,对斜坡变形与破坏问题进行研究时,要从形态研究入手,确定斜坡变形与破坏的类型、规模及边界条件,分析斜坡变形、破坏的机制及各影响、控制因素,以展现其空间分布格局,进而分析其形成、发展演化过程和发育阶段。从空间分布和时间序列上揭示其内在的规律;预测其在人类工程-经济活动下的变化,为深入进行斜坡稳定性工程地质评价奠定基础。
又如研究坝基抗滑稳定性问题时,首先必须查明坝基岩体的地层岩性特点、地质结构及地下水活动情况,尤其要注意研究软弱泥化夹层的存在和岩体中其它各种破裂结构面的分布及其组合关系,找出可能的滑移面和切割面以及它们与工程作用力的关系,研究滑移面的工程地质习性,以作为进一步研究坝基抗滑稳定的基础。
对工程建筑物的设计和运用的要求来说光是定性的论证是不够的,还要求对一些工程地质问题进行定量预测和评价。在阐明主要工程地质问题形成机制的基础上,建立模型进行计算和预测,例如地基稳定性分析,地面沉降量计算,地震液化可能性计算等。当地质条件十分复杂时,还可根据条件类似地区已有资料对研究区的问题进行定量预测。采用定量分析方法论证地质问题时都需要采用实验测试方法,即通过室内或野外现场试验,取得所需要的岩土的物理性质、水理性质、力学性质数据。通过长期观测地质现象的发展速度也是常用的试验方法。综合应用上述定性分析和定量分析方法,才能取得可靠的结论,对可能发生的工程地质问题制定出合理的防治对策。
参考文献:
[1] 何翠香.山区公路工程地质勘察问题研究.西部交通科技.2010
[2] 符新阁.基于GIS的南水北调西线一期工程泥曲库区岸坡稳定性分析.华北水利水电学院..2007
关键词:工程地质勘察;工程建设;客观问题;勘察方法;分析研究
中图分类号:P62文献标识码: A
一、工程地质问题存在的客观性
工程地质问题是指工程地质条件与建筑物之间所存在的矛盾。
优良的工程地质条件能适应建筑物的安全、经济和正常使用的要求,其矛盾不会激化到对建筑物造成危害;而工程地质条件往往有一定的缺陷,而对建筑物产生严重的,甚至是灾难性的危害。由于工程建筑的类型、结构形式和规模不同,对地质环境的要求不同,所以工程地质问题复杂多样。例如,工业与民用建筑的主要地质问题是地基承载力和沉降问题;地下洞室的主要工程地质问题是围岩稳定性和突水涌水问题;露天采矿场的主要工程地质问题是采坑边坡稳定性问题;水利水电工程中,土石坝最需注意的是坝基渗透变形和渗漏问题。
由于工程地质问题而导致的建筑事故不乏其例。美国加利福尼亚州圣弗朗西斯坝为一高70m的混凝土坝,修成蓄水后两年,于1928年被冲垮。原因是坝基部分存在泥质胶结,并含有石膏脉的砾岩,遇水受溶蚀崩解,成为坝基岩体的软弱部位。如果做好地质工作,查清隐患,工程地质问题是能够予以妥善处理的。
意大利瓦伊昂水库总库容1.69亿立方米,坝高265.5m,为混凝土双曲拱坝。水库左岸为潜在滑移区,施工中已发现边坡不稳定,并做好一定稳定性研究工作,发现有蠕变现象,蓄水后又出现了局部崩塌,滑坡征兆明显。但研究人员认识不足,而且做了错误的判断,未能及时采取有效措施。水库蓄水三年后的1963年0月,左岸2.7亿—3.0亿立方米岩体突然下滑,巨大的滑体速度极快,冲击力大,落入水库击起的涌浪超过坝顶100m,水流溢过坝面冲毁了下游的5个村庄,死亡近3000人,酿成了震惊世界的地质灾害。水库被滑坡体填满,成为石库,水库完全失效报废。究其原因还是由于工程地质工作没有做好。
二、勘察方法的选择
2.1 勘察方法的选择
勘察方法的选择应依据勘察阶段,地形、地质条件和勘察对象而定,大致分两种类型:
宏观控制。一般采用遥感技术,从宏观上观察全貌,对区域地质条件进行大致了解,可发现大型地质构造和地质灾害。根据不同时期的资料,还可以掌握不良地质发展趋势,进行地质单元的划分。山区公路中最重要的一点就是首先进行地质单元的划分。地貌就是从地质的角度去论述地表形态,不同地貌的地质成因和历史不同。
微观分析。通常采用地质调绘、物理勘探、钻探、挖探、取样、试验及原位测试等方法,其中地质调绘及物理勘探可以定性或半定量地判定地质条件;而钻探、挖探、取样、试验及原位测试则可以对地质条件及其对工程的影响程度进行定量分析。
2.2 路段勘察
一般路基。一般路基工程勘察主要按沿线微地貌特征分段,查明各段的地质结构,岩土类别、土的密度和含水状态,基岩风化情况,地下水埋深、变化规律和地表水活动情况;确定路基基底的稳定性,边坡结构形式及坡度;确定设置支挡构造物和排水工程的位置,划分土石工程等级。
高路堤。高路堤作为陡坡路堤的一种特例,也属于重点路基工程(即地形起伏大、路基填挖量大、工程地质条件差的路段),高路堤边坡必须进行稳定性验算,其参数的选择是稳定性验算的关键,需要对地基土及路堤填土提出准确的物理力学参数,因此要针对高路堤做专门的工程地质勘察。
陡坡路堤。当地面自然横坡陡于1∶5时(包括纵断面方向)就应视为斜坡路堤,当地面横坡陡于1∶2.5时,就视为陡坡路堤。根據斜坡路基病害调查,公路陡坡路基常见病害是纵向裂缝和路基滑移。影响陡坡路基稳定性的主要工程地质因素有以下两个方面:(1)陡坡覆盖层土体与基岩接触带为透水软弱面,地下水活动引起陡坡路基下滑;(2)陡坡路基岩层软硬相间,其软弱面顺路基倾斜,由于风化强弱差异或地下水侵蚀,地基和路基顺软弱面滑移。
三、工程地质问题的分析研究和解决方法
工程地质学的研究对象是复杂的地质体和各种地质现象,所以其研究方法应是自然历史分析法、数学力学分析法、模型模拟试验法和工程地质类比法等。即通常所说的定性分析和定量分析相结合的综合研究方法。要查明建筑区工程地质条件的形成和发展,以及它在工程建筑作用下的发展变化,首先必须以地质学和自然历史的观点分析研究周围其他自然因素和条件,了解在历史过程中对它的影响和制约程度,这样才能认识它形成的原因和预测其发展趋势和变化。只有这样,才能真正查明所研究地区的工程地质条件,并作为进一步研究工程地质问题的基础。
例如,对斜坡变形与破坏问题进行研究时,要从形态研究入手,确定斜坡变形与破坏的类型、规模及边界条件,分析斜坡变形、破坏的机制及各影响、控制因素,以展现其空间分布格局,进而分析其形成、发展演化过程和发育阶段。从空间分布和时间序列上揭示其内在的规律;预测其在人类工程-经济活动下的变化,为深入进行斜坡稳定性工程地质评价奠定基础。
又如研究坝基抗滑稳定性问题时,首先必须查明坝基岩体的地层岩性特点、地质结构及地下水活动情况,尤其要注意研究软弱泥化夹层的存在和岩体中其它各种破裂结构面的分布及其组合关系,找出可能的滑移面和切割面以及它们与工程作用力的关系,研究滑移面的工程地质习性,以作为进一步研究坝基抗滑稳定的基础。
对工程建筑物的设计和运用的要求来说光是定性的论证是不够的,还要求对一些工程地质问题进行定量预测和评价。在阐明主要工程地质问题形成机制的基础上,建立模型进行计算和预测,例如地基稳定性分析,地面沉降量计算,地震液化可能性计算等。当地质条件十分复杂时,还可根据条件类似地区已有资料对研究区的问题进行定量预测。采用定量分析方法论证地质问题时都需要采用实验测试方法,即通过室内或野外现场试验,取得所需要的岩土的物理性质、水理性质、力学性质数据。通过长期观测地质现象的发展速度也是常用的试验方法。综合应用上述定性分析和定量分析方法,才能取得可靠的结论,对可能发生的工程地质问题制定出合理的防治对策。
参考文献:
[1] 何翠香.山区公路工程地质勘察问题研究.西部交通科技.2010
[2] 符新阁.基于GIS的南水北调西线一期工程泥曲库区岸坡稳定性分析.华北水利水电学院..2007