第10章地下洞室的勘察与评价
岩土工程勘察-第十章-地下洞室的勘察与评价2
2. 岩性条件选择
➢ 岩性条件应选择比较坚硬、完整，力学性能较好且 风化轻微的岩体，特别注意岩体强度的选择。 ➢ 有软弱薄层状围岩，应尽量绕避。对于易于软化、 泥化和溶蚀的岩体及膨胀性和塑性岩体，也不利于围 岩稳定。 ➢ 层状岩体则以厚层结构为好，遇软硬及厚薄相间的 岩体，则应尽量将洞室顶板置于厚层坚硬岩体中。 ➢ 同一岩体内的压性断裂，往往上盘比较破碎，而下 盘比较完整，应将洞室置于下盘岩体中。
水文地质条件的选择
地下工程干燥无水时，有利于围岩稳定，因此 在地下工程选址时，最好选择地下水位以上的干燥 岩体或地下水量不大、无高压含水层的岩体内，应 尽可能避开饱水的松散土层、富水的断层破碎带及 岩溶化碳酸盐岩层。
地应力方向的选择
一般情况下，洞室轴向应与最大主应力方向垂 直，以改善洞室周边的应力状态，但当最大主应力 很大时，则洞轴向最好与之平行，以保证边墙的稳 定。
地段； ⑤ 地表倾斜大于10mm/m，地表曲率大于0.6mm/㎡，
或地表水平变形大于6mm/m 的地段。
下列地段作为建筑场地时，应评价其适宜性；
① 采空区采深采厚比小于30 的地段； ② 采深小，上覆岩层极坚硬，并采用非正规开采方
法的地段； ③ 地表倾斜为3～10mm/m，地表曲率为0.2~0.6mm/
3、地表移动盆地的分区
4、地表变形的分类 两种移动
垂直移动 水平移动
AB A B
三种变形
倾斜
i AB
A B
l AB
弯曲
KB
iAB iBC l12
水平变形
l
地表移动变形的计算 1、对于缓倾斜（倾角小于25º）矿层地表移动
和变形预测，可按表 10-23 计算。
2、矿层倾角近于水平或缓倾斜且开采已达充分 采动时，最大变形值可按表 10-24 计算。
地下洞室-岩土工程勘察
如遇膨胀性岩石，还会引起膨胀，增加围岩压力。
地下水位很高时，还有静水压力作用、渗流压力，对洞室稳 定不利。
第二节 围岩稳定性评价
影响围岩稳定性的主要因素： （4）工程因素
(a) 洞室的埋深、几何形状、跨度、高度；
(b) 洞室立体组合关系及间距； (c) 施工方法、围岩暴露时间及衬砌类型等，对围岩应力的大 小和性质影响很大； (d) 对深埋洞室必须考虑地应力的影响。
2. 进洞山体的选择
（ 1）山体高度或土层厚度能满足工程防护和工程使用要求； （ 2）山形完整，山体未被冲沟、山洼等负地形切割破坏， 无滑坡、崩塌破坏地形。在黄土区还要注意沟谷稳定，选择已停 止下蚀的沟谷。 （ 3）岩性均一且比较坚硬完整。当为层状岩体时，要求层 厚较大，无软弱夹层，产状稳定；当为块状岩体时，要求无（或 尽量少）岩脉等侵入体、捕虏体；当为可溶性岩体时，要求岩溶 不发育；当为黄土体，最好选Q2老黄土。 （4）地质构造简单，无含水构造，无断层（或规模小）， 节理不发育。 （5）地下水少，岩体中无有害气体、无有用矿产和放射性 元素。
其中vp岩体、vp岩石分别为岩体和岩石的压缩波波速（m/s）
（2）定性分类
3. 岩体基本质量等级分类
根据完程程度和坚硬程度，进行岩体基本质量等级划分。
岩体基本质量等级分类：
4. 岩石按风化程度分类
第二节 围岩稳定性评价
影响围岩稳定性的主要因素： （1）岩体完整性
岩体是否完整，岩体中各种节理、片理、断层等结构面的发 育程度，对洞室稳定性影响极大，对此应着重考虑三方面的问题：
(a) 结构面的组数、密度和规模； (b) 结构面的产状、组合形态及其与洞壁的关系； (c) 结构面的强度；
第二节 围岩稳定性评价
第10章地下洞室的勘察与评价ppt课件
• 自重应力 大量的实测地应力资料表明，对于未经受构造作
用，产状较为平缓的岩层，其应力状态十分接近于由 弹性理论所确定的应力状态。
z Z
x y K0Z
K0 1
岩石泊松比：0.2~0.3。
• 构造应力
• 构造应力：在各种地壳构造运动作用力的影响下, • 地壳中所产生的应力 。 • 高应力引起岩爆、隧道偏压
• 实测值时，也可采用实测的岩石点荷载强度指数 IS
• （的算值，并按下R式c5 换2算2：.82Is0(.5705) 0
）
RC与定性划分的岩石坚硬程度的对应关系 表3.4.2
Rc（MPa）＞60 坚硬程度 坚硬岩
60～30 30～15 较坚硬岩 较软岩
15～5 软岩
＜5 极软岩
• 岩体完整程度的定量指标，应采用岩体完整性指
地下洞室：埋置于地下岩土体内的各种构筑物。 地下洞室的开挖引起的问题： 1应力状态的变化 会引起不同程度的变形甚至破坏。 2地下洞室围岩的变形对周围环境的影响。
锦屏二级水电站超长引水隧洞
10.1 初始应力、围岩应力和山岩应力 初始应力：地下洞室施工前就已经存在于岩体中的应力。
围岩：应力重分布所波及的岩石。 围岩应力：围岩中重新分布后的地应力。 山岩压力：围岩作用于支护结构上的力。
弯曲折断破坏
弯曲折断破坏是 层状，尤其是夹软弱 夹层的互层岩体所特 有的，但是在大型地 下工程中受一组很发 育的结构面所构成的 似层状岩体也可产生 类似的条块状的折断 和倒塌。
巷道
围岩是泥盆系石英砂岩及 板岩互层，开挖中拱脚以 上塌落，形成超挖，成为 平板顶。
洞顶的岩层受到力作用下沉弯曲，进而开裂、折 断，形成塌落体；侧墙可能发生弯曲倾倒破坏或弯曲 鼓出破坏。
勘察设计中的地质勘察与评价
03 地质评价与工程设计
地层岩性与工程设计
总结词
地层岩性是影响工程设计的重要因素，其物理和工程性质对建筑物的稳定性和安全性具有重要影响。
详细描述
地层岩性包括岩石、土壤和地下水等，它们的不同性质对工程设计有不同的影响。例如，硬岩层可以 作为建筑物的基础，而软岩层则需要特别考虑地基处理。此外，岩石的抗压强度、抗剪强度等工程性 质也是工程设计中需要考虑的重要因素。
建筑工程地质勘察
对建筑工程建设区域内的地形、地貌 、岩土性质、地质构造、水文地质条 件等进行调查和评估，为建筑工程设 计、施工提供基础资料。
建筑工程地质评价
根据勘察结果，对建筑工程建设区域 内的地质条件进行综合评价，预测可 能出现的工程地质问题，并提出相应 的防治措施和建议。
水利水电工程地质勘察与评价
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未来地质勘察技术的发展趋势
1 2 3
智能化
随着科技的进步，未来地质勘察将更加智能化， 利用无人机、遥感等技术提高勘察效率。
精细化
随着工程对地质条件的要求越来越高，未来地质 勘察将更加精细化，对地质构造、地层结构等有 更深入的了解。
信息化
信息技术的发展将推动地质勘察的信息化，实现 数据共享、远程协作等功能，提高工作效率。
水文地质与工程设计
总结词
水文地质条件决定了地下水的分布和运动规律，对工程设计 具有重要影响。
详细描述
水文地质条件包括地下水的埋深、水位、流向、水质等，它 们对建筑物的地基和地下工程的设计具有重要影响。例如， 在地下水位较高的地区，需要特别考虑防潮和防水措施，避 免建筑物受到地下水的侵蚀。
工程地质灾害与防治
井中物探
将地球物理勘探仪器放入 钻孔中，进行高精度的探 测。
土木工程中的地质勘探与评价方法
土木工程中的地质勘探与评价方法地质勘探与评价方法在土木工程中的重要性地质勘探与评价方法在土木工程中扮演着至关重要的角色。
通过对地质条件的认知和评估，工程师可以做出准确的设计和决策，确保工程的可行性和安全性。
本文将介绍一些常见的土木工程中的地质勘探和评价方法。
一、地质勘探的目的与方法地质勘探旨在获得地下地质构造、地层分布、水文地质、土体工程性质等信息。
该信息对土木工程的设计、施工和维护都至关重要。
1. 应用地表勘探方法地表勘探方法是最常用的一种地质勘探方法。
通过使用地震勘探、电磁法、重力法、磁法等技术手段，可以获取地下地质信息。
这些地表勘探方法非常适用于中小型土木工程。
2. 井孔勘探方法井孔勘探方法是指通过钻探井孔并获取地质信息的方式。
通过井孔勘探，工程师可以获得更加准确的地质数据，从而对地下情况有更深入的了解。
这对于大型土木工程的设计和施工来说尤为重要。
3. 考古勘探方法考古勘探方法主要是应用于古建筑保护和修复项目中。
通过对遗址进行考古勘探，可以了解古代建筑的结构、材料以及土壤情况，从而为修复工程提供参考。
二、地质评价的方法与意义地质评价是对地质条件进行客观、全面评估的过程。
通过地质评价，工程师可以了解地下情况的复杂性和变化性，为工程设计和施工提供科学依据。
1. 地质勘探数据的整理和分析在地质评价中，获取数据是至关重要的。
通过整理和分析地质勘探数据，可以确定地下地质条件的特征和变化趋势。
这对于预测地下工程风险和选择施工方案非常关键。
2. 岩土工程测试与实验岩土工程测试与实验旨在评估土壤、岩石和地基的物理力学性质。
通过包括三轴剪切试验、密度测试、固结与液化试验等一系列测试手段，可以对土壤和岩石进行准确评价。
这有助于工程师更好地选择适当的基础处理方法和施工技术。
三、地质勘探与评价在工程实践中的应用地质勘探与评价在土木工程实践中扮演着不可或缺的角色。
下面将以一个道路建设项目为例，说明其在实践中的应用。
第十章 地下建筑工程地质勘察
第三节 无压隧道及洞室支衬结构设计的工程地质论证 喷锚支护在开挖断面形成时，便可及时而迅速地支护， 随挖随喷。根据需要在喷混凝土时还可配置钢筋网或钢拱架。 这样很快形成和围岩紧密衔接的连续支护结构，同时还能将 围岩中的空隙填实，使之同支护结构一起构成支承围岩荷载 的承载结构，主动地制止围岩变形的发展，使围岩能自承。 当洞室断面跨度加大到一定程度时，薄的喷混凝土层就 不足以作为一种防护和加固围岩的措施，而必须加设锚杆。 断面越大、岩体越软弱，就越需要定型布置锚杆系统，甚至 加钢拱架或钢筋网，以提供一个加固拱。锚杆和喷混凝土相 结合就构成了喷锚联合支护。
带变形 含易膨胀粘土矿物的粘土、页岩、 凝灰岩、千枚岩等 膨胀围压 硬石膏 受到顶压荷载的软弱岩石和土 结构松弛，吸水膨胀 吸水后转化为石膏时 发生膨胀 卸荷后研所变形恢复 挤压变形的释放 向开挖空间流动 滑动或蠕动
膨胀，挤出
产生比上覆岩土重量 还要大的围压 塑性流动 流砂 衬砌开裂，搓动 不对称荷载和不对称 变形
第二节 地下建筑围岩压力的主要地质评价
地应力（初始应力）是指天然环境下地壳岩土体内某 一点所固有的应力状态，即未受人工开挖扰动的应力。 地应力分为自重应力场和构造应力场。 自重应力是指由上覆岩体的自重所引起的应力。 构造应力是指地层中由于过去地质构造运动产生的和 现在正在活动与变化的应力。 若将地应力看作是一次应力状态，那么，围岩压力就 是围岩的二次应力状态。可见，分析围岩的应力重分布状 态，必须掌握两个条件：一是岩体自身的力学性质包括它 的变形特性和强度特性；二是岩体的地应力状态。
第一节 概述
二、地下建筑的特点 1. 全部埋置于岩土体内，其安全、经济和正常使用与其 所处的地质环境特征密切相关； 2. 由于开挖破坏了岩体的初始平衡条件引起岩体内应力 的重新分布，围岩常常会产生各种形式的变形和破坏； 3. 在某些地质体中开挖洞室还会遇到突发性涌水、有害 气体和高地温，使工程工期延长，造价高。 因此在选择地下建筑的位址时应充分注意不良地质因素 的影响。
勘察设计中的地下空间利用与评估
详细描述
评估水文地质条件，包括地下水的类型、水位、流量和水质等，分析其对地下空间稳定性的影响。
详细描述
考虑人类活动对地下空间稳定性的影响，如地下工程、采矿、土地利用等，分析其对地下岩土体的扰动和破坏。
生态影响
01
地下空间的开发利用可能会对周边生态环境造成一定的影响，如土方开挖、施工噪音等。
可持续性发展
02
地下空间的利用应遵循可持续发展的原则，注重环境保护和资源节约。
对策
03Байду номын сангаас
在地下空间的规划设计阶段，应充分考虑其生态影响，采取相应的环境保护措施；同时，应注重地下空间的可持续性发展，采用绿色建筑材料和技术手段，降低能耗和资源消耗。
详细描述
总结词
详细描述
详细描述
详细描述
评估地下空间的功能适应性，根据地下空间的用途和要求，分析其功能布局、设施配置和交通组织等方面的适应性。
评估地下空间的环境适应性，包括对地下空间的温度、湿度、空气质量等方面的适应性分析，以满足人们的生活和工作需求。
考虑地下空间的经济适应性，包括投资成本、运营成本和维护成本等方面，以实现地下空间的可持续发展。
地下空间具有封闭性、恒温性、隔音性、遮蔽性等特点，使其在某些领域具有独特的优势和应用价值。
地下空间的特点
随着城市化进程的加速，城市用地日趋紧张，地下空间的利用可以缓解城市用地紧张的局面。
缓解城市用地紧张
地下空间的开发可以减少地面建筑物的密度，降低城市热岛效应，改善城市环境品质。
提高城市环境品质
地下空间具有较好的抗震、抗爆、抗洪涝等性能，可以增强城市的防灾能力。
岩溶场地勘察
第十章岩溶场地第一节概述岩溶又称喀斯特，是指水对可溶性岩石进行以化学溶蚀作用为特征(包括水的机械侵蚀和崩塌作用以及物质的携出、转移和再沉积)的综合地质作用，以及由此所产生的现象的统称。
我国的岩溶无论是分布地域还是气候带，以及形成时代上都有相当大的跨度，使得不同地区岩溶发育各具特征。
但无论是何种类型岩溶，其共同点是：由于岩溶作用形成了地下架空结构，破坏了岩体完整性，降低了岩体强度，增加了岩石渗透性，也使得地表面强烈地参差不齐，以及碳酸盐岩极不规则的基岩面上发育各具特征的地表风化产物——红粘土，这种由岩溶作用所形成的复杂地基常常会由于下伏溶洞顶板坍塌、土洞发育大规模地面塌陷、岩溶地下水的突袭、不均匀地基沉降等，对工程建设产生重要影响。
岩溶场地可能发生的岩土工程问题有如下几个方面：(1)地基主要受压层范围内，若有溶洞、暗河等存在，在附加荷载或振动作用下，溶洞顶板坍塌引起地基突然陷落。
(2)地基主要受压层范围内，下部基岩面起伏较大，上部又有软弱土体分布时，引起地基不均匀下沉。
(3)覆盖型岩溶区由于地下水活动产生的土洞，逐渐发展导致地表塌陷，造成对场地和地基稳定的影响。
(4)在岩溶岩体中开挖地下洞室时，突然发生大量涌水及洞穴泥石流灾害。
从更广泛的意义上，还包括有其特殊性的水库诱发地震、水库渗漏、矿坑突水、工程中遇到的溶洞稳定、旱涝灾害、石漠化等一系列工程地质和环境地质问题。
第二节岩溶岩土工程评价岩溶评价可分为场地评价与单体岩溶评价两部分。
场地评价即在较大范围内，按岩溶发育强度划分出不同稳定性地段，作为建筑场地选择和建筑总平面布置的依据，而对地基稳定所涉及的单体岩溶形态的分析评价，则可分为定性和半定量两种方法。
一、岩溶地基类型由于岩溶发育，往往使可溶岩表面石芽、溶沟丛生，参差不齐；地下溶洞又破坏了岩体完整性。
岩溶水动力条件变化，又会使其上部覆盖土层产生开裂、沉陷。
这些都不同程度地影响着建筑物地基的稳定。
根据碳酸盐岩出露条件及其对地基稳定性的影响，可将岩溶地基划分为裸露型、覆盖型、掩埋型三种，而最为重要的是前两种。
岩溶地区地下土溶洞勘察、评价、处理方法研究
中国煤炭地质总局科技发展专项资金项目（Ⅱ类项目）岩溶地区地下土溶洞勘察、评价、处理方法研究负责单位：中国煤炭地质总局广东煤炭地质局完成时间：2008年8月岩溶地区地下土溶洞勘察、评价、处理方法研究中国煤炭地质总局广东煤炭地质局2008年8月课题名称：岩溶地区地下土溶洞勘察、评价、处理方法研究承担单位：中国煤炭地质总局广东煤炭地质局课题组长：刘特辉课题副组长：易秋清课题组成员：刘更宁赵新杰邓广玉秦凯王建伟王干文李登岭彭鹏报告编写：刘特辉易秋清目录第一章概述 (1)1.1研究的背景 (1)1.2研究目的 (2)1.3主要研究内容 (3)第二章土溶洞勘察方法 (4)2.1土溶洞的勘察要求 (4)2.1.1各勘察阶段的要求 (4)2.1.2岩溶勘察的测试和观测的要求 (6)2.2土溶洞的勘察方法 (6)2.2.1工程地质调查与测绘 (7)2.2.2综合物探法 (8)2.2.3钻探法 (14)2.2.4地球物理测井 (14)2.2.5其它勘探方法 (15)2.3勘察实例 (16)2.3.1广州白云国际机场迁（扩）建工程以物探为主钻探为辅的勘察实例 (16)2.3.2广州富力桃园的冲孔桩基工程以超前钻探为主的勘察实例 (24)2.3.3广佛轨道交通的以钻孔CT为主的勘察实例 (27)第三章土溶洞评价 (30)3.1评价方法 (30)3.1.1 定性评价 (30)3.1.2 半定量评价 (32)3.2土溶洞评价实例 (34)3.2.1 以广州白云国际机场迁建工程飞行区场道工程土溶洞评价为例 (34)3.2.2 以广州白云国际机场扩建工程飞行区场道工程土溶洞评价为例 (38)第四章土溶洞处理方法 (41)4.1土溶洞处理试验方案 (41)4.1.1土溶洞处理判别标准 (41)4.1.2 检验方法 (41)4.1.3 检验标准 (41)4.2土溶洞处理试验方法 (41)4.3充填型土溶洞处理的试验 (42)4.3.1 概述 (42)4.3.2 施工工艺 (43)4.3.3 施工流程 (44)4.3.4 施工经过 (47)4.3.5 试验结果 (49)4.3.6 试验结果分析 (49)4.4未充填与半充填型土溶洞处理的试验 (51)4.4.1 概述 (51)4.4.2 振动沉管注砂法 (51)4.4.3 成孔注砂试验 (54)4.4.4 成孔泵注骨料 (55)4.5土溶洞处理的建议方案 (59)4.5.1 概述 (59)4.5.2 袖阀管注浆工艺 (59)4.5.3 骨料泵注工艺 (60)4.6土溶洞处理结果 (62)4.6.1 土溶洞处理检测结果 (62)4.6.2 土溶洞处理工程回访 (63)结语 (64)参考文献 (68)中国煤炭地质总局广东煤炭地质局岩溶地区地下土溶洞勘察、评价、处理方法研究第一章概述1.1 研究的背景我国碳酸盐岩系分布广泛，总面积在200万平方公里以上，出露的碳酸盐岩系约占中国领土的13%。
采矿业中的地质勘察与资源评价
采矿业中的地质勘察与资源评价地质勘察和资源评价是采矿业发展的前提和基础。
通过对矿产资源的调查和评价，可以为矿山的开发提供科学依据，确保采矿活动的安全高效进行。
本文将从地质勘察和资源评价的作用、方法和意义等方面进行论述。
一、地质勘察的作用地质勘察是对矿区地质信息进行系统收集和分析，以获取矿产资源的有关数据。
地质勘察的主要作用如下：1. 确定矿产资源的类型和分布地质勘察可以确定矿藏类型、规模和分布等方面的信息，为矿产资源的合理开发利用提供依据。
通过对矿产资源的调查和评价，可以确定开采方式、采矿工艺和矿石品位等因素，从而为矿山的规划和设计提供重要依据。
2. 预测矿产资源的潜力地质勘察可以预测矿产资源的潜力，并评估其经济价值。
通过对地质构造和地质体系等方面的研究，可以判断矿床的规模和富集程度，从而对矿产资源的开发前景进行预测，为制定开发策略和投资决策提供科学依据。
3. 提供地质环境信息地质勘察可以提供有关地质构造、岩性特点和地质灾害等方面的信息，为矿山的选址和布局提供依据。
同时，地质勘察还能够对矿区的地下水、气候和土壤等环境因素进行评价，为矿山的环境保护和生态恢复提供科学依据。
二、地质勘察的方法地质勘察是一项复杂而系统的工作，需要借助多种方法和技术手段进行。
以下是常见的地质勘察方法：1. 走航磁测和地电法测量走航磁测和地电法测量是常用的地球物理探测方法，可以对地下的矿体和地质构造进行探测。
通过采集地磁或电场信息，可以识别出潜在的矿体，从而为矿产资源的勘探和评价提供依据。
2. 钻探和野外取样钻探是采集地下岩石和矿石样品的主要方法，可以获取地下岩石的物理性质和矿石的品位等信息。
野外取样则是采集地表的岩石和土壤样品，用于对地质环境和地表矿化特征进行分析。
3. 遥感和GIS技术遥感和地理信息系统（GIS）技术可以获取大范围地表信息，对地貌、地质构造和地表覆盖等进行分析。
通过对遥感图像的解译和地理数据的处理，可以辅助地质勘察工作，为资源评价提供空间信息支持。
地下洞室岩土工程勘察
地下水影响修正系数K1
K1 地下水出水状态
BQ ＞450
潮湿或点滴状出水
0
淋雨状或涌流状出水，水压 ≤0.1MPa或单位出水量≤10L／ 0.1
min·m
淋雨状或涌流状出水，水压＞ 0.1MPa或单位出水量＞10L／ 0.2
min·m
表D.0.1－1
450～351 350～251 ≤250
0.1
0.2～0.3 0.4～0.6
1.强风化的坚硬岩； 2.弱风化～强风化的较坚硬岩； 3.弱风化的较软岩； 4.未风化的泥岩等
极 锤击声哑，无回弹，有较 软 深凹痕，手可捏碎； 岩 浸水后，可捏成团
1.全风化的各种岩石； 2.各种半成岩
岩石风化程度的划分 表3.2.2
名称 未风化 微风化 弱风化 强风化 全风化
风化特征
结构构造未变，岩质新鲜
坚硬岩，岩体较破碎，巨块(石)碎(石)状镶嵌结构； 较坚硬岩或较软硬岩层，岩体较完整，块状体或中厚 层结构
坚硬岩，岩体破碎，碎裂结构； 较坚硬岩，岩体较破碎～破碎，攘嵌碎裂结构； 较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整～ 较破碎，中薄层状结构
土体：(1)压密或成岩作用的黏性土及砂性土； (2)黄土(Q1、Q2)； (3)一般钙质、铁质胶结的碎石土，卵石土，大块石土 较软岩。岩体破碎； 软岩，岩体较破碎～破碎； 极破碎各类岩体，碎、裂状，松散结构
名称
定岩石性坚鉴硬定程度的定性划分
代表表性3.岩2.1石
锤击声清脆，有回弹，震
坚 手，难击碎；
硬 浸水后，大多无吸水反应
硬岩
质
岩
较 坚 硬 岩
锤击声较清脆，有轻微回 弹，稍震手，较难击碎； 浸水后，有轻微吸水反应
隧道工程地质勘察与评价
隧道工程地质勘察与评价摘要:隧道工程地质勘察是根据公路基本建设程序的不同阶段对地质资料的深度要求分阶段进行,一般采用资料收集与研究、工程地质调绘、钻探、物探及各种测试试验等综合勘察方法、手段进行勘察,其最终目的是详细查明隧址区的地质条件,确定隧道围岩级别,为隧道施工布置、各段洞身掘进方法及程序、支护及衬砌类型或整治工程设计提供详实可靠的工程地质依据。
关键词:隧道;工程地质条件;工程措施;评价隧道工程地质勘察资料是隧道设计和施工的基础。
根据隧道地质特征,有针对性地采取相应的勘探方法,可获得符合实际地质情况的地质资料,科学地划分围岩分级和评价岩体的稳定性,为隧道设计和施工提供可靠依据。
一、隧道工程地质勘察的工作重点隧道,尤其是长~特长隧道是山区高速公路的控制性构筑物类型之一,其选址好坏关系到一条山区高速公路的质量高低,从工程地质的角度分析,隧址的选择是否合理,主要看隧址的工程地质环境是否稳定,或若干隧址方案中哪一个工程地质环境或工程地质条件、水文地质条件更为优越。
要做到这一点,工程地质勘察的重点研究内容应包括:(1) 隧址对地形、地貌等方面的要求。
(2) 隧址区所处的工程地质环境及其稳定性。
(3) 重点研究不良或特殊地质区隧道位置的选择。
(4) 预测可能存在的工程地质问题,以及工程诱发的环境工程地质问题。
(5) 进行隧道选址,也应遵循工程地质选址的原则,同时对隧址提出工程地质评价和建议,从工程地质的角度对隧道方案进行比选。
隧址选定后,详勘阶段的工作重点是详细查明隧址区的地层岩性、地质构造、不良地质等工程地质条件及水文地质条件并作出详细分析评价。
根据控制隧道围岩稳定的各项因素,分段确定隧道围岩级别,提供必要的岩土物理力学指标和参数。
隧道通过处的丘陵斜坡,在强烈的风化剥蚀作用下,发育隐伏的沟谷,沟谷内基岩面起伏不平,沟内上覆残黏性土,表覆风积沙,地表形态呈坡度较陡的坡地。
隧道洞身范围内岩土性质变化很大,仅凭地表地质调查和钻探难以查明地下地质情况。
岩溶地区地下土溶洞勘察、评价、处理方法研究
中国煤炭地质总局科技发展专项资金项目（Ⅱ类项目）岩溶地区地下土溶洞勘察、评价、处理方法研究负责单位：中国煤炭地质总局广东煤炭地质局完成时间：2008年8月岩溶地区地下土溶洞勘察、评价、处理方法研究中国煤炭地质总局广东煤炭地质局2008年8月课题名称：岩溶地区地下土溶洞勘察、评价、处理方法研究承担单位：中国煤炭地质总局广东煤炭地质局课题组长：刘特辉课题副组长：易秋清课题组成员：刘更宁赵新杰邓广玉秦凯王建伟王干文李登岭彭鹏报告编写：刘特辉易秋清目录第一章概述11.1研究的背景11.2研究目的21.3主要研究内容3第二章土溶洞勘察方法32.1土溶洞的勘察要求42.1.1各勘察阶段的要求42.1.2岩溶勘察的测试和观测的要求62.2土溶洞的勘察方法62.2.1工程地质调查与测绘72.2.2综合物探法82.2.3钻探法142.2.4地球物理测井142.2.5其它勘探方法152.3勘察实例152.3.1广州白云国际机场迁（扩）建工程以物探为主钻探为辅的勘察实例162.3.2广州富力桃园的冲孔桩基工程以超前钻探为主的勘察实例202.3.3广佛轨道交通的以钻孔CT为主的勘察实例22第三章土溶洞评价253.1评价方法253.1.1 定性评价253.1.2 半定量评价273.2土溶洞评价实例293.2.1 以广州白云国际机场迁建工程飞行区场道工程土溶洞评价为例293.2.2 以广州白云国际机场扩建工程飞行区场道工程土溶洞评价为例33第四章土溶洞处理方法344.1土溶洞处理试验方案354.1.1土溶洞处理判别标准354.1.2 检验方法354.1.3 检验标准354.2土溶洞处理试验方法354.3充填型土溶洞处理的试验364.3.1 概述364.3.2 施工工艺374.3.3 施工流程384.3.4 施工经过404.3.5 试验结果424.3.6 试验结果分析424.4未充填与半充填型土溶洞处理的试验444.4.1 概述444.4.2 振动沉管注砂法444.4.3 成孔注砂试验474.4.4 成孔泵注骨料494.5土溶洞处理的建议方案524.5.1 概述524.5.2 袖阀管注浆工艺524.5.3 骨料泵注工艺534.6土溶洞处理结果554.6.1 土溶洞处理检测结果554.6.2 土溶洞处理工程回访56结语57参考文献60第一章概述1.1 研究的背景我国碳酸盐岩系分布广泛，总面积在200万平方公里以上，出露的碳酸盐岩系约占中国领土的13%。
工程勘察报告地质勘察与地下资源开发潜力评估
工程勘察报告地质勘察与地下资源开发潜力评估1. 引言地质勘察是工程建设前不可或缺的一项工作，它通过野外调查和实验室研究，对地质构造、地质岩性、地下水等进行综合评估，为工程建设提供可靠的地质数据和建议。
地下资源开发潜力评估作为地质勘察的重要组成部分，旨在确定开发该地区地下资源的可行性和潜力。
本报告将对某地区进行地质勘察和地下资源开发潜力评估，为相关工程提供可靠的科学依据。
2. 地质勘察2.1 勘察区域本次地质勘察选择某地区，该地区地质条件复杂，包括山地、丘陵、平原等多种地形类型。
勘察区域总面积为XXX平方公里，分为A、B、C三个子区域。
2.2 勘察方法采用综合勘察方法，包括野外地质调查、探槽、钻探、地球物理探测、水文地质测试等。
通过这些方法，对地层岩性、断层构造、地下水位和水质等进行了详细测量和分析，获取了大量的地质数据。
2.3 勘察结果根据勘察数据分析，勘察区域主要由以下地层组成：XX组、YY组、ZZ组。
地质构造主要包括：断裂带A、断裂带B、断裂带C。
地下水位大致为XXX米，水质符合地下水质量标准。
3. 地下资源开发潜力评估3.1 地下水资源通过地质勘察和水文地质测试，确定勘察区域地下水资源丰富，可开发利用。
根据勘察数据显示，该地区地下水层分布均匀，水质优良，可满足农田灌溉、城市供水等需求。
3.2 矿产资源通过地质调查和钻探，发现勘察区域存在矿产资源潜力。
主要矿产资源包括金矿、铜矿等。
经过初步评估，勘察区域的矿产资源开发前景良好。
3.3 石油与天然气资源根据地质构造和地球物理勘探结果，勘察区域存在石油与天然气资源潜力。
不同地层的含油气性有所差异，需要进一步的勘探和评估。
4. 结论与建议基于上述地质勘察和地下资源开发潜力评估结果，提出以下结论和建议：4.1 结论（1）勘察区域地质结构复杂，需要注意地质灾害防治；（2）地下水资源丰富，可用于农田灌溉和城市供水；（3）勘察区域存在矿产资源潜力，开发前景良好；（4）勘察区域存在石油与天然气资源潜力，需要进一步勘探。
第十章 地下建筑工程地质勘察
10.2.2各类围岩压力的工程地质评价
1．弹性围压一岩爆 在坚硬完整岩体内，地下建筑开挖后的洞体应力如 果在围岩的弹性界限之内，则仅在开挖后的短时期内引 起弹性变形，而不致产生围岩压力。但当建筑物埋深较 大，或由于构造作用致使初始应力很高，开挖后的洞体 应力超过了围岩的弹性界限，弹性应变能的突然释放使 围岩产生急剧的破坏，发出清脆的响声，破坏的岩片或 岩块随即向洞内弹出，大型者还常伴有气浪，这种现象 就叫做岩爆， 矿山部门也称之为冲击地压。
10.3 无压隧道及洞室支衬结 构设计的工程地质论证
10.3.1 常规支衬结构 (1) 支撑 --- 是一种加固围岩的临时性措施。在不太 稳定的岩体内开挖地下建筑时，应考虑及时设置支 撑，以防止围岩的早期松动。 (2)衬砌 --- 是加固围岩永久性工程结构。一般是用浆 砌 条石、混凝土、钢筋混凝土砌筑的。在无压隧道和洞室 中，衬砌经常承受来自围岩的压力，故其型式和厚度应 与围压相适应。随着围压的增大，洞室将由不衬砌、半 衬砌、全衬砌到带仰拱的整体衬砌，边墙也将由直墙式 变到曲墙式，厚度也由薄变厚。
勘察技术与工程－工程地质方向
工程地质勘察
（2）按介质环境：地下建筑可分为土体地下建筑和岩石 地下建筑。 从结构设计角度出发，地层环境的不同对于地下建筑 的结构选型、荷载确定以及结构设计计算方法有很大 影响。 （3） 按埋深:地下建筑可分为浅埋地下建筑和深埋地下 建筑。作用于这两类地下建筑上的荷载不同，施工方 法也不一样。浅埋地下建筑一般采用明挖法或盖挖法 施工，深埋地下建筑一般采用暗挖掘进施工。 （4）按内壁受水压力： 无压洞室、有压洞室
（2)地质分析法 a: 柱形分离体的围压计算 当岩体的主要软弱面为陡立结构 面和缓倾结构面时即可形成这种分离体 (图10～6)。当软弱结构面呈张开状或泥 化时其抗剪强度可忽略不计，则其围压 即为分离体自身的重量。取其沿延伸方 向的单宽围压为Po，则
勘察设计中的地下空间勘察
电法勘探
利用地下岩层的电性差异，通过测量电场分布规律来推断地下地质构造和岩层分布。
地震勘探
通过在地表或地下设置地震波发射源，利用地震波在地下传播的规律，探测地下地质构造和岩层性质。
岩芯钻探
通过钻探取芯，获取地下岩层的实物样品，进行岩性、矿物成分、含水性等分析。
井筒工程
在地下建设竖井或斜井，以便进行地下空间开发、隧道施工、排水等工程。
详细描述
总结词：在复杂地质条件下，地下空间勘察面临诸多挑战，如岩土性质多变、地质构造复杂等。
详细描述：在复杂地质条件下，地下岩土性质多变，地质构造复杂，给勘察工作带来很大难度。勘察人员需充分了解和评估地质条件，采用有针对性的勘探方法和技术。例如，对于岩溶发育地区，应采用地球物理勘探和钻探相结合的方法，准确探测岩溶的位置和规模；对于断裂带发育地区，应加强地震波探测和钻探工作，以获取更详细的地质信息。同时，勘察人员还需密切关注地质条件的变化，及时调整勘探方案和技术手段，以确保勘察结果的准确性和可靠性。
数据采集
利用各种勘探技术和方法，采集地下空间数据，包括地形地貌、地质构造、地下管线等。
数据处理
对采集的数据进行整理、分类、分析等处理，提取有用的信息。
数据管理
建立数据库或地理信息系统，对数据进行存储、查询、更新等管理。
数据应用
将处理后的数据应用于工程设计、施工、监测等领域，为地下空间开发提供科学依据和技术支持。
勘察设计中的地下空间勘察
汇报人：可编辑
2024-01-07
地下空间勘察பைடு நூலகம்述地下空间勘察技术与方法地下空间勘察流程地下空间勘察案例分析地下空间勘察的挑战与解决方案未来地下空间勘察发展趋势
地下空间勘察概述
地下洞室的勘查基本要求
第一章地下洞室的勘查基本要求4.2.1本节适用于人工开挖的无压地下洞室的岩土工程勘察。
4.2.2地下洞室勘察的围岩分级方法应与地下洞室设计采用的标准一致。
4.2.3可行性研究勘察应通过搜集区域地质资料，现场踏勘和调查，了解拟选方案的地形地貌、地层岩性、地质构造、工程地质、水文地质和环境条件，做出可行性评价，选择合适的洞址和洞口。
4.2.4初步勘察应采用工程地质测绘、勘探和测试等方法，初步查明选定方案的地质条件和环境条件，初步确定岩体质量等级(围岩类别)，对洞址和洞口的稳定性做出评价，为初步设计提供依据。
4.2.5初步勘察时，工程地质测绘和调查应初步查明下列问题：1. 地貌形态和成因类型；2. 地层岩性、产状、厚度、风化程度；3. 断裂和主要裂隙的性质、产状、充填、胶结、贯通及组合关系；4. 不良地质作用的类型、规模和分布；5. 地震地质背景；6. 地应力的最大主应力作用方向；7. 地下水类型、埋藏条件、补给、排泄和动态变化；8. 地表水体的分布及其与地下水的关系，淤积物的特征；9. 洞室穿越地面建筑物、地下构筑物、管道等既有工程时的相互影响。
4.2.6初步勘察时，勘探与测试应符合下列要求：1. 采用浅层地震剖面法或其他有效方法圈定隐伏断裂、构造破碎带，查明基岩埋深、划分风化带；2. 勘探点宜沿洞室外侧交叉布置，勘探点间距宜为100～200m，采取试样和原位测试勘探孔不宜少于勘探孔总数的2／3；控制性勘探孔深度，对岩体基本质量等级为I级和Ⅱ级的岩体宜钻入洞底设计标高下1～3m；对Ⅲ级岩体宜钻入3～5m，对Ⅳ级、V级的岩体和土层，勘探孔深度应根据实际情况确定；3. 每一主要岩层和土层均应采取试样，当有地下水时应采取水试样；当洞区存在有害气体或地温异常时，应进行有害气体成分、含量或地温测定；对高地应力地区，应进行地应力量测；4. 必要时，可进行钻孔弹性波或声波测试，钻孔地震CT或钻孔电磁波CT测试；5. 室内岩石试验和土工试验项目，应按本规范第11章的规定执行。
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Rc
22.82
I
0.75 s ( 50 )
RC与定性划分的岩石坚硬程度的对应关系 表3.4.2
Rc（MPa） ＞60 坚硬程度 坚硬岩
60～30 30～15 较坚硬岩 较软岩
15～5 软岩
＜5 极软岩
② 岩体完整程度的定量指标，应采用岩体完整性指 数 Kv ，Kv 应采用实测值。当无条件取得实测值时， 也可用岩体体积节理数 Jv ，按表3.4.3确定对应的 Kv 值。
＞550
550～451
坚硬岩，岩体较破碎； Ⅲ 较坚硬岩或软硬岩互层，岩体较完整；
较软岩，岩体完整
450～351
坚硬岩，岩体破碎； 较坚硬岩，岩体较破碎～破碎； Ⅳ 较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主， 岩体较完整～较破碎； 软岩，岩体完整～较完整
350～251
较软岩，岩体破碎； Ⅴ 软岩，岩体较破碎～破碎；
通常采用普罗托奇耶可诺夫的压力拱理论，简 称为普氏压力拱理论。该理论将洞室周围的岩石看 作是没有黏聚力的散粒体，计算出洞室上方任何一 点的垂直压力为：
q (h y) b2 x 2
f k b2 f k
1o 砂土及松散材料 fK tg
岩石坚固性系数
2o 整体性岩石 f K Rc / 10 侧向山岩压力采用朗肯土压力公式计算，两侧
工程实践和模型试验的结果表明，洞顶坍落并 不是没有止境的，当坍落进行到一定程度后，由岩 块组成的上部围岩体可以处于新的平衡状态，称为 自然平衡拱（压力拱）。而实际地下洞室的施工并 不等待自然平衡拱形成后才浇筑衬砌，所以作用于 衬砌上的垂直山岩压力就可以认为是压力拱与衬砌 之间岩石的重量。压力拱的形状成为计算山岩压力 的关键。
结构构造大部分破坏，矿物色泽明显变化， 长石、云母等多风化成次生矿物
结构构造全部破坏，矿物成分除石英外，大 部分风化成土状
岩体完整程度的定性划分
表3.3.1
名称 完整
结构面发育程度 主要结构面 组数 平均间距(m) 的结合程度
1～2 ＞1.0
结合好或 结合一般
主要结构面 类型
相应结构类型
节理、裂隙、整体状或巨厚层状
层面
结构
1～2 ＞1.0 较完整
2～3 1.0～0.4
结合差
结合好或 结合一般
块状或厚层状结构 节理、裂隙、
层面
块状结构
2～3 较破碎
≥3
1.0～0.4 0.4～0.2
结合差
结合好 结合一般
裂隙块状或中厚层
节理、裂隙、状结构
层面、小断 层
镶嵌碎裂结构
中、薄层状结构
破 碎 ≥3
0.4～0.2 ≤0.2
较完整 较破碎 破碎
极破碎
3. 确定基本质量等级
岩体基本质量分级，应根据岩体基本质量的定性 特征和岩体基本质量指标（BQ）两者相结合，按表 4.1.1 确定。
岩体基本质量分级
表4.1.1
基本质 量级别
岩体基本质量的定性特征
Ⅰ 坚硬岩，岩体完整
Ⅱ
坚硬岩，岩体较完整； 较坚硬岩，岩体完整
岩体基本质 量指标(BQ)
较 锤击声不清脆，无回弹， 软 较易击碎； 岩 浸水后，指甲可刻出印痕
软 质 软 锤击声哑，无回弹，有凹 岩 痕，易击碎；
岩 浸水后，手可掰开
1.强风化的坚硬岩； 2.弱风化的较坚硬岩； 3.未风化～微风化的： 凝灰岩、千枚岩、砂质泥岩、泥灰岩、泥质 砂岩、粉砂岩、页岩等
1.强风化的坚硬岩； 2.弱风化～强风化的较坚硬岩； 3.弱风化的较软岩； 4.未风化的泥岩等
松动解脱 碎裂结构岩体在泥质软弱结构面含量较少的情况
下有一定的承载压力的能力，但是在张力、单轴压力 及振动力作用下容易松动，解脱成为碎块散开或脱落。 工程中洞顶表现为崩塌，而在边墙则为碎块滑塌、坍 塌。
比如压碎岩带，如果挤压很紧，而且有的胶结良 好，无泥质物充填，施工起来很是顺利。
相反，如果节理裂隙间有较多泥质充填，裂隙张 开，岩石松动，则塌方的可能性就比较大，尤其是在 地下水及震动力作用下较易失稳。
锦屏二级水电站超长引水隧洞
10.1 初始应力、围岩应力和山岩应力 初始应力：地下洞室施工前就已经存在于岩体中的应力。
围岩：应力重分布所波及的岩石。 围岩应力：围岩中重新分布后的地应力。 山岩压力：围岩作用于支护结构上的力。
初始应力是山岩压力的基础，是力的来源。围岩 应力既取决于初始应力，又取决于洞体的形态、规模 以及岩体的结构与特性。山岩压力来自围岩压力，但 围岩应力要转化为山岩压力，必须通过岩体结构失稳 的变形、破坏来实现。围岩应力与岩体特性的矛盾决 定了山岩压力的大小和特征。
第10章 地下洞室的勘察与评价
10.1 初始应力、围岩应力和山岩应力 10.2 围岩的变形和破坏形式 10.3 围岩分类 10.4 地下洞室稳定性评价 10.5 地下洞室位址和方向的选择 10.6 地下采空区 10.7 地下洞室的勘察要点
地下洞室：埋置于地下岩土体内的各种构筑物。 地下洞室的开挖引起的问题： 1应力状态的变化 会引起不同程度的变形甚至破坏。 2地下洞室围岩的变形对周围环境的影响。
pi
c cot [ccot来自p0(1
sin
)](
r0 R
)
N
1
卡柯公式（考虑岩石自重）
pa
c cot
c cot ( r0 ) N 1
R
r0
N
[1 ( r0 ) N 2 ] 2R
3. 地质分析法
p T (N tani c jl)
10.2 围岩的变形和破坏形式
采用弹性力学中有孔板在周围外荷载作用下的公式
式中没有弹性模量和泊松比，包含 r0 。 r
洞室边界附近切向应力产生集中现象
3. 其他洞室
山岩压力
一般地，由于岩体隧洞内的变形作用于支护或 衬砌上的压力称为变形压力，岩体因破坏而松动作 用于支护或衬砌上的压力称为松动压力。
1. 压力拱理论
塑性变形和剪切破坏
松散结构岩体或碎裂结构岩体中含软弱结构面较 多的情况下，在开挖临空及围岩应力作用下产生塑性 变形及剪切破坏，往往表现为塌方、边墙挤入洞内、 底鼓以及洞体收缩等。
10.3 围岩分类
围岩分级
围岩分级的目的是： ①作为选择施工方法的依据； ②进行科学管理及正确评价经济效益； ③确定结构上的荷载(松散荷载)； ④给出衬砌结构的类型及其尺寸； ⑤制定劳动定额、材料消耗标准的基础等等。
《工程岩体分级标准》(GB50218-94)采用定性与定 量相结合的方法，分两步确定岩体级别，先确定岩体基 本质量，再结合具体工程特点确定岩体级别。
1. 定性分析 定性分析中岩体的基本质量指标由岩石坚硬程
度和岩体完整性两个因素来确定。
名称
定岩石性坚鉴硬定程度的定性划分
代表表性3.2岩.1石
坚 锤击声清脆，有回弹，震
弯曲折断破坏
弯曲折断破坏是 层状，尤其是夹软弱 夹层的互层岩体所特 有的，但是在大型地 下工程中受一组很发 育的结构面所构成的 似层状岩体也可产生 类似的条块状的折断 和倒塌。
巷道
围岩是泥盆系石英砂岩及 板岩互层，开挖中拱脚以 上塌落，形成超挖，成为 平板顶。
洞顶的岩层受到力作用下沉弯曲，进而开裂、折 断，形成塌落体；侧墙可能发生弯曲倾倒破坏或弯曲 鼓出破坏。
K0
1
岩石泊松比：0.2~0.3。
② 构造应力
构造应力：在各种地壳构造运动作用力的影响下, 地壳中所产生的应力 。 高应力引起岩爆、隧道偏压
围岩应力 1. 三种初始应力场
距地表较浅的岩体且 存在大量地表裂隙的 情况。
没有经历构造运动 作用的较深部岩体。
很深的岩体
2. 圆形洞室 围岩应力计算简图
地下水影响修正系数K1
K1 地下水出水状态
BQ ＞450
潮湿或点滴状出水
0
淋雨状或涌流状出水，水压 ≤0.1MPa或单位出水量≤10L／ 0.1
min·m
淋雨状或涌流状出水，水压＞ 0.1MPa或单位出水量＞10L／ 0.2
min·m
Jv与Kv对照表
表3.4.3
Jv（条／m3） ＜3 3～10
10～20 20～35 ＞35
Kv
＞0.75 0.75～0.55 0.55～0.35 0.35～0.15 ＜0.15
Kv与定性划分的岩体完整程度的对应关系 表3.4.4
Kv
＞0.75
完整程度 完整
0.75～0.55 0.55～0.35 0.35～0.15 ＜0.15
的山岩压力呈梯形分布
压力拱理论要求洞室上方的岩石能够形成自然 平衡拱，因此要求洞室上方有足够厚度且相当稳定 的岩体，对于洞室埋藏浅、围岩为粉砂或饱和软黏 土等情况不能应用压力拱理论。
2. 弹塑性理论 围岩内的弹塑性应力分布
洞室开挖后，随着塑性松动圈的扩展，对支护 产生的压力用下式计算：
芬那公式（未考虑岩石自重）
手，难击碎；
硬 浸水后，大多无吸水反应
硬 质岩
岩
较 坚 硬 岩
锤击声较清脆，有轻微回 弹，稍震手，较难击碎； 浸水后，有轻微吸水反应
末风化～微风化的； 花岗岩、正长岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩 、安山岩、片麻岩、石英片岩、硅质板岩、 石英岩、硅质胶结的砾岩、石英砂岩、硅质 石灰岩等
1.弱风化的坚硬岩； 2.未风化～微风化的： 熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、石灰 岩、钙质胶结的砂岩等
4. 修正 当存在地下水、围岩处于高初始应力状态及岩体
稳定性受软弱结构面影响且由一组起控制作用时，岩 体基本质量指标按下式进行修正：
[BQ]＝BQ－100（K1＋K2＋K3） 式中 [BQ]-岩体基本质量指标修正值；