土木工程地质

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土木工程地质
第一章 绪 论
一 土木工程地质的定义 二 为什么要学好土木工程地质
一. 土木工程地质的定义
研究与土木工程建筑有关的工程地质条件的一门学科。
二. 为什么要学好土木工程地质
是由土木工程建筑对地质条件的要求和地质问题对土木工程
建筑的影响所决定的
(一)土木工程与地质灾害的关系 (二)地质灾害对土木工程的主要影响
(三)地质灾害与土木工程关系的展望
(一)土木工程与地质灾害 的关系
1.土木工程建筑对地质条件和地质 环境的依存关系 2.土木工程建筑对地质条件的改造 作用
(二)地质灾害对土木工程的影响
1.对桥梁工程的影响 2.对隧道工程的影响 3.对路基工程的影响 4.对房建工程的影响 5.对矿山工程的影响 6.对水坝工程的影响 7.对岸边工程的影响 8.对机场工程的影响
1).矿山滑坡和崩塌 成因:主要有地震、不利结 构面、矿柱预留不够
四川峨眉水泥厂矿山滑坡 2001年四川峨眉水泥厂石灰 岩矿山因采矿人工地震产生顺 层滑坡,20余万方滑体掩埋6 台作业台车,死亡4人。
2).矿区泥石流 成因:主要有矿山弃渣 四川泸沽里格铁矿矿山泥石流
1986年四川泸沽里格铁矿矿 山弃渣爆发泥石流,冲毁成昆 铁路盐井沟小桥。
3).毁坏大坝 成因:泥石流、滑坡、岩 溶塌陷
4).坝基滑移 成因:主要有断层等不利 结构面发育 5).坝基渗漏 成因:主要有松散层地基、 节理裂隙发育地基
7. 对岸边工程的影响 主要有
1).建筑物悬空和倒塌 成因:主要有河岸物质松散、 不利结构面发育
西藏左贡县城玉曲河河岸建筑 倒塌
8. 对机场工程的影响 主要有:
1).掩埋和破坏线路 成因:主要有滑坡、泥石流、 崩塌 宝成铁路马蹄湾隧道进口滑坡 宝成铁路马蹄湾隧道进口,该 段山坡高300m,坡陡64°,铁路 高出嘉陵江15m,基岩由自留系千 枚岩组成。1992年6月25日因降雨 崩塌15万方,掩埋线路、棚洞和 隧道120m,中断行车。同年11月9 日,崩塌24万方,砸坏棚洞和隧 道,中断行车13天。该处两处整 治费4千多万元,改线过嘉陵江 4.8公里,改线费6.2千万元,共 计1.1亿元。1993年7月1日改线通 车。
1).地基承载力不足 成因:主要有地基土质松软、 地下水丰富 2).地基不均匀沉降和陷落 成因:主要有地基土质不均、 地下陷穴
(三)地质灾害与土木工程关系的展望
1.地质条件越来越复杂 2.工程建筑越来越大型化和高质量化 对地质条件的要求越来越高 对高质量地质人才的需求越来越多 对土木工程专业人员知识面要求越来越广 3.地质灾害与土木工程的关系越来越紧密
2).形成突发性洪流 成因:主要有库岸滑坡、泥石 流
意大利里昂水库 库岸滑坡
1963年意大利北部瓦依昂特 水库右岸产生顺层滑坡,近3亿 方物质以25-30m/秒的速度下滑, 5000千万方水体被挤出,激起高 达250m的巨大涌浪,超过坝顶 100m,溃入下游,冲毁下游一座 城市和几个村庄,死亡3000余人。
8).对隧道环境的破坏 成因:主要有泥石流、滑坡、 地震 成昆铁路苏雄电站引水隧道 泥石流 1989年,成昆铁路苏雄车站 的鲁姆依达沟泥石流爆发,冲 出沟口,穿过牛日河,撞击对 岸山体,将对岸山体撞成滑坡, 滑坡将坡内苏雄电站引水隧道 约120m滑入牛日河内。
3. 对路基工程的影响主要有:
1).掩埋和破坏线路 2).路基滑移 3).路基陷穴 4).路基沉降外鼓和道碴槽 5).路基翻浆冒泥
3).深基坑坍方 成因:主要有基坑边坡松散、地 下水量大 成都天府广场下穿隧道
4).地基承载力不足 成因:主要有地基土质松软 5).侵蚀建筑材料 成因:主要有空气和地下水中 侵 蚀性成分、建筑材料中的不稳定矿 物 美国哥伦比亚大学古建筑风化
5. 对矿山工程的影响主
要有:
1).矿山滑坡和崩塌 2).矿区泥石流 3).瓦斯 4).岩爆、大变形 5).涌水、突泥 6).坍方 7).高地温
1.对桥梁工程的影响主要 有:
1).冲毁桥梁 2).掩埋桥梁 3).墩台滑移
4).桥墩不均匀沉降
5).桥墩地基塌陷
1).冲毁桥梁: 原因:主要有泥石流 成昆铁路利子依达沟大桥 1981年7月9日利子依达沟 爆发泥石流,84万方物质冲 入120m宽的大渡河,堵断4 小时。冲毁成端桥台,剪断 2号桥墩,冲毁桥梁2孔。 442次客车机车和两节车厢 被冲走。后线路内移,以隧 道形式通过。
四川甘洛埃代矿区涌水
1995年10月,四川省甘洛县埃代 铅锌矿区一矿洞深90余m,洞口内约 30m处产生上层旧蓄水矿洞冒顶,将 洞灌满,正在洞底采矿的4名工人遇 难。
2).瓦斯 成因:主要有煤系地层、喷 出岩地层 都汶高速公路董家山隧道 瓦斯爆发 2006年四川省都文高速公路 董家山隧道断层坍方处瓦斯聚 集,因工人点烟发生爆炸,作 业台车被冲出300余m的洞外, 14名工人遇难。 (瓦斯浓度在6%以下时, 遇火燃烧,温度可达1200 ℃ 。 瓦斯浓度在6% - 16% 时,易 产生爆炸,同时可产生2150 ℃ -2650 ℃的高温。瓦斯浓 度在16%以上时,既不燃烧, 也不爆炸,但使人窒息。)
2.对隧道工程的影响主要 有:
1).涌水、突泥 2).瓦斯 3).岩爆、大变形 4).高地温 5).塌方 6).围岩等级划分 7).地下水侵蚀 8).对隧道环境的破坏
1).涌水、突泥
成因:主要有向斜虚脱、断层破碎 带、节理密集带、储水溶洞和矿洞。
渝怀铁路圆梁山隧道突泥 2001年渝怀铁路圆梁山隧道主洞 产生突泥,掩埋洞身200余米,造成 32人死亡。
2). 房屋不均匀沉降 成因:主要有地基土质不均、 黄土湿陷性大量开采地下水 天津、上海等地地基沉降
上海每天开采地下水65万吨, 水回灌,以保持地 面稳定。天津因开采地下水,从 1959年到1979年地面下沉1.78m, 其塘沽地区地面标高也接近海平 面。台北市每年开采地下水1.75 亿吨,导致地面下沉1.7m,现大 部分地区已低于海平面。
5).路基翻浆冒泥 成因:主要有路基夯填不密实、 特殊土 襄渝铁路翻浆冒泥
4. 对房建工程的影响主要 有:
1).掩埋和破坏房屋 2).地基承载力不足 3).房屋不均匀沉降 4).深基坑坍方 5).侵蚀建筑材料
1).掩埋和破坏房屋 成因:主要有滑坡、泥石流、崩塌、地震 如:云南盘河头寨沟滑坡、四川华云山溪口滑坡 1995年云南省昭通市盘河乡头寨沟产生滑坡,1800万方 物质冲下450余m高的陡壁,然后跃起飞行3.1公里,降落 在头寨村上,将头寨村掩埋,堆积厚度达30余m,死亡220 人。 1989年7月13日,四川华云山溪口镇南马鞍坪青龙咀产 生滑坡。当日降雨量为233.1mm,滑坡启动仅3分钟,海拔 820m的青龙咀突然崩滑,崩滑物质被暴雨组成泥石流,滑 坡泥石流总长1050m,宽400m,总量172万方,冲过马鞍坪、 李家湾沟、石门坎沟等地,将沿线村庄、农田扫光,死亡 220人。
四川峨眉水泥厂矿山泥石流 1995年四川峨眉水泥厂左侧 干溪沟100余万方矿山弃渣有 爆发泥石流的趋势,采用二级 拦渣坝和隧洞排洪措施才稳住。
3).瓦斯 4).岩爆、大变形 5).涌水、突泥 6).坍方 7).高地温 成因:同前述隧道工程地质 问题
6. 对水坝工程的影响主 要有:
1).库岸再造 2).形成突发性洪流 3).毁坏大坝 4).坝基滑移 5).坝基渗漏
1).库岸再造 成因:主要有库区滑坡、崩塌、泥石流 如:四川汉源田湾河仁宗海水库泥石流 长江新滩滑坡 三峡野猫面滑坡
1985年6月12日3点45分,湖北秭归县长江西陵峡西段 兵书宝剑峡出口的龙江区新滩镇产生滑坡,高速滑动的 3000多万方土石将新滩镇全部摧毁,堵塞长江江面1/3, 江中激浪高达54m,涌浪波及上下游达42公里。由于预报 及时,险区内457户,1371人和11艘货船才幸免于难。
2).掩埋桥梁: 成因:主要有泥石流、岸坡坍塌 东川支线大桥河大桥 大桥河大桥1959年竣工,原桥 高6m,后被泥石流掩埋。1971年 在原桥上加修7m高的新桥,1985 年净空仅剩3m。 东川支线老干沟大桥 老干沟大桥原为3孔12m中桥, 1959年泥石流复活,原桥加长为7 孔12m大桥。后泥石流每年上於1m, 使桥梁逐渐变为路堑。1970年改 为明洞渡槽,1985年泥石流於满 明洞,净空仅剩0.5m。
3).桥墩不均匀沉降: 成因:主要有河底冲刷 成昆铁路夹江大桥 1970年通车后因地基为白垩纪 红色页岩,岩性软弱,河底冲刷 导致桥墩倾斜,影响行车安全, 被废弃。
4).桥墩塌陷: 成因:主要有岩溶洞穴 襄渝铁路某中桥 襄渝铁路某中桥,为石灰 岩地基,桥墩下3米处有一直 径7m的溶洞,墩建成后因安 全厚度不够(一般5-10m), 产生桥墩塌陷。
3).岩爆、大变形 岩爆成因:主要有高地应 力、完整坚硬岩石 大变形成因: 软岩、断层破碎带、地下水 川藏公路二郎山隧道岩爆
4). 高地温 成因:主要有深大断裂、深埋 隧道、岩浆活动带 雅西高速公路大相岭隧道高地温 雅西高速公路大相岭隧道, 总长9710m,最大埋深近1700m, 预测地温高达35℃。(隧道规 定25℃ 为高温) 南非金矿巷道深入地下3.5 公里,温度高达54 ℃。
密鲁内德华鲁磁火山泥石流 1853年11月13日,哥伦比亚中 部沉睡400余年的内华多德鲁兹 火山爆发,烟尘柱高达26公里, 因融雪形成泥石流,将距火山50 公里外的阿米洛镇掩埋,死亡2 万2千人。 菲律宾昆萨胡贡村泥石流 2006年2月17日,菲律宾东部 莱特岛南部山区泥石流爆发,掩 埋昆萨胡贡村,500余座房屋被 毁,1700人被埋,村庄被埋后只 能看见树梢。
辛普龙隧道温度高达55 ℃。
5).塌方 成因:主要有断层破碎带、 节理密集带、不利结构面控制、 松散岩体 四川邻水公路坍方 四川省邻水公路隧道穿越一 断层破碎带,产生坍方,洞顶 坍塌深度200余m,一直把山顶 坍穿。 6).围岩等级划分 成因:主要有岩石性质、结 构面发育状况地应力、地下水
7).地下水侵蚀 成因:主要有地下水中的侵 蚀性成分 成昆铁路百家岭隧道地下 水侵蚀 成昆铁路百家岭隧道通过 三迭系石灰岩、白云岩,内 夹硬石膏层,开挖后地表水 渗入,硬石膏水化膨胀,将 整体道床全部胀裂,石膏产 生的硫酸将混凝土腐蚀的像 豆腐渣一样。
陕西公路黄土陷穴 侯西铁路黄土陷穴 1985年12月2日, K166+916处在连续10天降雨 后产生黄土陷穴,一列货车 机车刚过,陷穴产生,货车 中段陷落,颠覆车厢21节。
309国道 K2115+100路基 陷穴
庆阳县西南老 公路边大陷坑
4).路基沉降外鼓和道碴槽 成因:主要有路基夯填不密 实、特种土质 襄渝铁路翻路基沉降外鼓和道 碴槽
2).路基滑移 成因:主要有滑坡、路基夯 填不密实 宝成铁路军师庙滑坡
1981年9月3日,宝成铁路军 师庙车站北边20余万方山体发 生顺层滑坡,掩埋线路2.5万 方,将钢轨推倒嘉陵江对岸, 截流12分钟,江水抬高15m, 中断行车12天,伤亡20人。后 线路内移建隧道1013m通过。
3).路基陷穴 成因:主要有岩溶陷穴、 黄土陷穴
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