隧道工程地质调查与勘测课件

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隧道勘察的目的：
查明隧道所处位置的工程地质条件和水文地质条件 为规划、设计、施工提供资料 对存在的岩土工程问题、环境问题进行分析评价 提出合理的设计和施工建议 隧道施工和运营对环境保护的影响提出意见
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2.1.1 隧道勘察的三个阶段
隧道勘察阶段的划分与公路设计阶段相适应，一般 分为：可行性勘察(踏勘)；初步勘察；详细勘察。
3. 水工隧道 4. 矿山隧道
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（二）按隧道长度分
按公路隧道规范： ➢短 隧 道：
L≤500 m ➢中长隧道：
500m＜L≤1000m ➢长 隧 道
1000m＜L≤3000m ➢特长隧道
L>3000 m
按铁路隧道规范： ➢短隧道：
L≤500 m； ➢中长隧道：
500m＜L≤3000m ； ➢长隧道：
因为水深大不能锚定系留，必须使用DPS（Dynamic Positioning System - 动态定位系统）。
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➢ 可钻至深厚地层 ➢ 可划分确定地层 ➢ 可确定地下水 ➢ 冲击钻不适合取原样，
回转钻进可获得原状土。
泥浆槽 沉淀槽
回回转式式钻钻机机
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（4）、地球物理勘探－物探
物探：凡是以各种岩土物理性质的差别为基础，采用专 门的仪器，观测天然或人工的物理场变化，来判断地下 地质情况的方法。 基本原理：利用岩土体材料的导电性和导磁性，根据接 收信号判断地层缺陷及力学性质。
（c）对所提供的情况，应进行核对 、分析和判断。
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（3）工程地质测绘 工程地质测绘与工程地质调查的不同之处是：工程测绘的 范围往往比较大，并且要求把调查结果填绘在一定比例尺的 地形图上，以编制工程地质图。 测绘的比例尺可在以下范围内选用： ➢ 可行性研究阶段：1:5000~1:50000； ➢ 初勘阶段：1:2000~1:10000； ➢ 详勘阶段：1:200~1:2000 。 比例尺越大，显示范围越小。
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3、预测环境影响
➢大气：预测隧道运营后，大气中废气对人的影响程度， 预测方式是扩散模式 ➢水质：隧道内排出的施工及运营水等 ➢振动与噪声：根据地形、植被情况进行预测 ➢地表沉陷：与地质、断面、施工、支护等有关 ➢动物与植物：隧道排出的废气、噪声等 ➢自然景观：隧道洞门与周围环境的有机协调
隧道工程 第二章 隧道工程地质环境及围岩分级
2017年2月16日
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上节课内容回顾
➢1.1 什么是隧道？ 通常指用作地下通道的工程建筑物。 定义：以任何方式修建，最终使用于地表以下的 条形建筑物，其内部空洞净空断面在 2m2以上 者 均为隧道。
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1.2 隧道工程分类
（一）按用途分类（常用分类方法）
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1、对现有生态环境保护的项目
（1）水资源保护：防止水资源流失，水面下降。
（2）植被保护；
（3）特殊区(名胜古迹、温泉、风景等)保护；
（4）环境污染的保护(污水、烟尘、噪声、有害物等)
（5）弃碴处理；
1）选择、规划弃碴场地； 2）严禁向河谷倾倒弃碴； 3）对于含有放谢性物质的水、弃碴，应经严格测定后，依据含量或浓度 确定处置措施。 4）对于可利用的隧道挖方，应尽量就地加工成工料或骨料用于工程，或 作为路基填料，以减少堆放数量和减少占用土地。 5）对弃碴松散堆体设置排水管、盲沟、截排水沟、加固弃碴堆坡脚，以 确保弃碴体的稳定。
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常用方法
方法：电法勘探、电磁法勘探、地震勘探、声波探 测、重力勘探、磁力勘探与放射性勘探
优点：简单迅速 缺点：间接判断，范围较大。
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物探的现场
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2.1.3 建筑环境评价
目的：在着手修建该工程以前，要调查本地区的环境 现状，不因修建工程而使环境恶化，研究有关对环境 影响的内容及其程度；提出防止破坏环境的措施等。
思考题： 1. 隧道的概念及分类? 2. 隧道工程的作用及工程中存在问题？
第一章 绪 论 End
第二章 隧道工程地质环境及围岩分级 第一节 隧道的勘察 第二节 岩体的基本工程性质 第三节 围岩分级
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2.1 隧道的勘察
检查与检察？
勘查与勘察？
检查：为了发现问题而用心查看。多指核对、查出问题。 检察：是指国家的法律监督机关为了履行法律监督职责 而审查一定法律事实的活动。 多与国家机关相关。 检查与检察主要区别在查与察上，查，是查看，核查； 而察是考察、研究。前者重点在对比上，后者重点在研 究上。
3000m＜L≤10000m； ➢特长隧道：L>1 Nhomakorabea000 m。
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（三）按断面面积分：
➢特大断面隧道：断面积在 100m2 以上； ➢大断面隧道：断面积在 50~100m2之间； ➢中等断面隧道：断面积在20~50m2 之间； ➢小断面隧道：断面积 20 m2 以下 ；
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（四）按隧道所处的地理位置划分： ➢山岭隧道； ➢水底隧道； ➢城市隧道。
可采用挖探、钻探、地球物理勘探等勘探方法进行。
（1）、挖探： 2～3米
（2）、简易钻探：3～10米
（3）、钻探：冲击钻、回转钻等 （4）、地球物理勘探
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（1）、挖探（坑、槽）
➢优点: 直观， 取原状样 ➢缺点: 一般3~4m，地下水以下危险
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挖 探： 2～3米
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（2）、简易钻探：3～10米
可行性勘察(踏勘)
可行性研 究勘察 （踏勘）
预可行性 研究
工程可行 性研究
侧重于是收集与研究已有的 文献资料
在分析已有资料的基础上， 通过踏勘，实地调查，大致 查明地质情况
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初步勘察：
是在批准的工程可行性研究报告推荐建设方案的基础上， 在初步选定的路线内进行勘察，其任务是满足初步设计对资 料的要求。
（五）按隧道所处地层分： ➢土质隧道； ➢石质隧道。
（六）按埋置深度分： ➢浅埋隧道； ➢深埋隧道。
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1.4 隧道工程的意义
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1.4.1 隧道工程作用 隧道在交通建设中有哪些作用？ 重要性
隧道是交通线上的重 要组成部分，是国家重 要的基础设施；
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隧道在交通建设中有哪些 作用？
必要性 快速畅通的交通网是
可行性研究勘察踏勘预可行性研究工程可行性研究侧重于是收集与研究已有的文献资料在分析已有资料的基础上通过踏勘实地调查大致查明地质情况可行性勘察踏勘26初步勘察收集资料工程地质选定隧道线位初步勘察资料整理取得隧道所在位置的初步总平面布置地形图及有关工程性质规模的文件初勘工作的任务是选择经济合理技术可行的最优隧道位置方案工程地质勘察的原始资料包括调查测绘勘探试验等资料初步勘察
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（4）调查测绘内容
➢地形、地貌：类型、成因、特征与发展过程；与岩性、构 造、工程地质条件等的关系。 ➢地层、岩性：地层的层序、厚度、时代、成因及分布情况； 岩性、风化程度及风化层厚度； ➢地质构造：断裂、褶曲的位置、构造线走向，产状等形态 特征和地质力学特征；岩层的产状和接触关系，软弱结构面 的发育情况及其与路线的关系，对路基的稳定影响等。
调查与测绘要弄清楚的问题：隧道通过地段的地形状况、 地质条件、自然条件、施工条件。
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（1）自然概况 以地形地貌特征为主的概况。
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（2）工程地质调查 * 直接观测
直接观察是工程地质调查最 重要最基本的方法。它主要 利用自然迹象和露头，进行 由此及彼，由表及里的观察 分析工作，以达到认识路线 隧道通过地带工程地质条件 的目的。
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➢勘查就是实地查看、现场调查的意思。是专门从事勘查的 部门或人员利用现代科学原理、现代科技知识和方法，对需 要取证的事实进行勘验、检查、调查访问、寻找、发现、固 定和提取与有关的痕迹、物品等证据材料和信息，为科技鉴 定、综合分析判断提供服务。如：现场勘查。
➢勘察是指根据建设工程的要求，查明、分析、评价建设场 地的地质、地理环境特征和岩土工程条件并提出合理基础建 议，编制建设工程勘察文件的活动。在采矿或工程施工前， 对地形、地质构造、地下资源蕴藏情况等进行实地调查。
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2、 隧道工程周围环境现状的调查
➢地物地貌调查：洞口附近居民住宅，单位分布及规模 ➢地形地质调查：地形特征、地质构造及不稳定地层类型 ➢大气质量调查：气象资料，大气污染现状 ➢水质调查：水源类型、供水量及方式、水源补给情况 ➢噪声振动调查：运输装卸及爆破产生的噪声 ➢生态资源调查：森林、草场、水域面积；野生动物
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➢地表水和地下水：类型、流速、流向 ➢特殊地质、不良地层：分布范围、形成条件、发育程度、分 布规律及其对隧道工程的影响。 ➢地震：确定≥7度的地震烈度界线 （地震烈度共12级，7～8度房屋受到破坏，地面出现裂缝） ➢工程经验 ➢施工条件、施工方法
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3、勘探、试验
在隧道工程勘察中，当需查明岩土的性质和分布，从地下 采取岩土样供室内试验测定岩土的物理力学性质。
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2、调查与测绘
调查与测绘是工程地质勘察的主要方法。通过观察和访问， 对路线通过地区的工程地质条件，进行综合性的全面研究，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 的工作。隧道工程地质测绘，一般可在沿线两侧带状范围内进 行，通常采用沿线调查的方法，对不良地质地段及地质条件复 杂的路段，应扩大调绘范围，以提出完整可靠的地质资料。
宁夏固原
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隧道内塌方
➢原因：
✓ 锚杆支护不力 ✓ 隧道围岩不均匀 ✓ 爆破强度太大 ✓ 施工管理差
江西龙南境内
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隧道内大量涌水
➢原因：
✓ 隧道水量勘察不准 ✓ 缺乏超前预报 ✓ 应急方案差 ✓ 施工管理差
重庆石柱县
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隧道冻融影响
➢原因
✓ 隧道结构温度适应性 ✓ 缺乏措施考虑 ✓ 缺乏施工应急措施 ✓ 施工管理差
收集资料
取得隧道所在位置的初步总平面布置 地形图及有关工程性质、规模的文件
初步 勘察
工程地质选 定隧道线位
初步勘察 资料整理
初勘工作的任务是选择经济合理、技 术可行的最优隧道位置方案
工程地质勘察的原始资料，包括调查、 测绘、勘探、试验等资料
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详细勘察：
目的
详细 勘察
任务
步骤
为线位布设和编制施工图设计提供完 整的工程地质资料
经济发展的前提，低等级 公路已不适应高速经济发 展的需要；隧道使公路里 程大大缩短；
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隧道在交通建设中有哪些作 用？ 紧迫性
目前我国高速公路相对较 少，与我国人口、经济发展 相比，太少。社会经济发展， 交通必先行。
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1.4.2 隧道建设的问题？
隧道冒顶塌方
➢ 原因： ✓ 支护不力 ✓ 隧道顶部围岩差 ✓ 隧道埋深浅 ✓ 监测不力 ✓ 施工管理差
鄂西山区
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隧道的特点
隧道工程的 隐蔽性
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隧道的特点
隧道工程的 施工环境差
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隧道的特点
隧道工程的 不确定性
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解决的问题
强度问题 变形问题 渗流问题 冻融问题 解决隧道建设和使用中的工程实践问题，这正是我们学 习隧道工程的目的。
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隧道工程发展方向 (1) 非爆破的机械化施工； (2) 合理的规划与环保 (3) 设计可靠合理方面：结构－荷载法、松散压力等 (4) 使用安全
1、收集研究既有资料
➢地形地貌：区域地貌类型及主要特征； ➢地质情况：地层、地质构造、岩性、土质等； ➢区域水文情况：地下水的类型、分布、埋深等； ➢特殊地质：膨胀岩土、黄土； ➢不良地质：分布，发育 与活动特点等；
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➢地震资料：历史情况，地震烈度、地震破坏情况等 ➢气象资料：如气温、降水、蒸发、温度、积雪等 ➢其他资料：相关的法令、法规、方针和政策等内容 ➢类似工程经验：区内已有公路、铁路等其它土建工 程的工程地质问题及其防治措施等；
在初勘基础上，进一步查明隧道沿线 地质特征和不良地质规模、大小范围， 为确定隧道位置的施工图设计提供详 细的工程地质资料。
(1)前期的准备工作； (2)沿线地质勘察； (3)试验； (4)资料整理； (5)编写详勘报告。
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2.1.2 隧道勘察的主要方法
隧道勘察的方法，主要有收集与研究既有资料，调查与测绘、 勘探，试验与长期观测等几种。随着科学技术的进步，越来越多 的新技术在隧道勘察工作中得到发展和应用。
➢优点：工具轻、体积小、操作方便，进尺较快，劳动 强度较小。 ➢缺点：不能采取原状土样或不能取样，在密实或坚硬 的地层内不易钻进。
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简易钻探的取芯
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（3）、钻探：冲击钻、回转钻等
国家科技部“九五”曾提出8字方针：“ 上天、入地、下海、 登极 ”都与钻探工程有关。
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深水钻探
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钻机可以悬挂9150m长的钻杆延伸到海洋底部8235m深的地方
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（2）工程地质调查：了解历史情况，比如地震、洪水、滑坡、
风沙、雨雪等情况。 * 访问群众
为使调查访问获得较好的结果，一般 应注意以下几点：
（a）选择合适的对象。通常应是年 纪老的，对所调查的问题有切身经历 的人，要多找几个，以避免错误；
（b）进行仔细的询问，认真听取各 处意见。需要的应到现场边看边问；
1. 交通隧道
是隧道中为数最多的一种。作用是提供运输的 地下通道。
➢(1) 铁路隧道 ➢(2) 公路隧道 ➢(3) 地下铁道
➢(4) 水底隧道 ➢(5) 航运隧道 ➢(6) 人行地道
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2. 市政隧道：在城市中为规划安置的各种不同市政 设施而在地面以下修建的各种地下孔道称为市政隧道。
➢(1) 给水隧道 ➢ (2) 污水隧道 ➢ (3) 管路、线路隧道 ➢ (4) 人防隧道