隧道工程岩体完整性新的评价参数及方法

研究目的:隧道围岩分级是隧道勘察设计中的重要参数,以往工作中主要通过地质调查法、钻探法、物探方法定性判识隧道岩体完整程度,物探法主要以弹性波速度作为岩体完整性评价的参数,但针对深埋隧道,由于埋深大,难以直接从地表获得隧道洞身岩体的波速值,使得围岩等级的划分缺少依据。本文建立层状岩体模型,通过研究分析岩体几何参数与电性参数的相关关系,拟提出一种新的围岩完整性评价参数及方法。研究结论:(1)基于层状岩体模型电阻率计算公式,推导出岩体几何参数与电性参数的相关关系,提出了一种新的表征岩体完整性的参数——岩体完整性系数Kr;(2)Kr表征完整岩石在单位岩体中所占的比例,Kr值越大,岩体越完整;(3)通过钻孔综合测井试验,论证Kr可以作为评价岩体完整程度的量化指标,初步统计得出Kr与岩体完整程度量化关系表;(4)Kr评价岩体完整性方法可用于铁路隧道勘察设计阶段,也可用于其他地下工程勘察设计阶段。     

直流电测深法在张呼客运专线变质岩隧道勘测中的应用

张家口至呼和浩特客运专线主要以6个短隧道群穿越张家口市与兴和县交界处的低山丘陵区,地形起伏较大,冲沟发育,区域内主要发育太古界变质岩麻粒岩。受多期构造影响,地质条件较复杂,为全线控制性工程,部分段落地形条件恶劣,钻探受到限制。为查清隧道工程地质条件和水文地质条件,隧道勘测中采用了直流电测深法,探测了地下岩体的风化界线埋深、岩体完整性和地下水发育情况,并对个别物探测点进行了钻探验证。     

综合勘探确定破碎岩体工程性能

通过在钻孔中进行声波测试、孔内全景数字摄像、孔内弹模测试等方法,可以精确划分岩体的破碎程度,更直观地观察岩体在无扰动状态下的裂隙发育情况,得到岩体地下三维无扰动状态下的强度指标,有效弥补单一钻探手段在破碎岩体勘察中的不足,准确确定岩体的工程性能。     

金沙江特大桥岩体结构特征及地质力学分析

研究目的:丽(江)香(格里拉)线金沙江特大桥为国内首座重载铁路悬索桥,桥址区岸坡高陡,构造发育,地震活动频繁,河谷地质结构复杂。通过地质调绘,平硐、垂直钻探,工程物探等勘察方法,查明岩体的结构特征,并对岩体进行地质力学分类,确定岩体的宏观力学参数,为锚碇建基面的选择和锚碇围岩稳定性分析提供科学依据。研究结论:(1)桥址区岩体经历强烈的构造作用、表生改造作用,形成了片理化带、卸荷带、风化带相互叠加的三重地质结构;(2)锚碇区域的岩体可分为(1)～(3)区,(1)、(2)区属于Ⅳ类不良岩体,不能承受较大的拉应力及剪切应力,(3)区属于Ⅲ类一般岩体,完整性较好,可以作为锚碇的持力层;(3)基于Hoek-Browm准则获得的岩体力学参数是合理的、可靠的,可用于可研、初步阶段桥梁方案的论证及锚碇围岩稳定性分析;(4)本研究结论对高山峡谷区桥梁工程的勘察设计具有指导意义。     

大方山隧道岩溶水分带综合分析

研究目的:岩溶发育的垂直分带性已得到普遍认同,目前多数研究主要集中在分带现象的描述及如何规避岩溶风险进行选线上,而针对实际工程项目如何进行分带,采用何种方法进行分带的研究则较少。本文通过对大方山岩溶隧道采用工程地质及水文地质调绘、物理勘探、钻探等综合勘察方法,对隧道所在位置地下含水的强弱,泉点、暗河、岩溶洼地之间地下水相互关系,岩溶地下水的补给、径流、排泄条件,雨季、旱季岩溶洼地及隧道洞身地下水位测量等进行综合分析,以确定隧道所处分带。研究结论:(1)岩溶地下水分带应根据岩溶发育情况采用综合手段开展,遵循遥感、地质测绘、物探、钻探、监测、测试等各项工作的程序,循序渐进,相互配合;(2)大方山隧道岩溶段落地下水可划分为季节交替带和水平循环带;(3)根据地下水分带结果结合水文地质单元及选用相应的计算方法预测隧道涌水量,对施工时涌水、突泥风险进行预判;(4)本研究成果可对岩溶地区隧道所处地下水分带、涌水量计算方法的选定以及水量预测提供指导作用。     

云桂高速铁路南盘江特大桥5号拱座边坡岩体卸荷带特征分析

云桂高速铁路南盘江特大桥为主跨416 m的上承式钢管混凝土拱桥,为云桂高速铁路的控制性工程之一。通过工程地质测绘、钻探及平硐勘探等方法和手段,查明特大桥5号拱座边坡岩体的卸荷性状,并在现场平板静力载荷试验的基础上,确定5号拱座基础的承载力,为特大桥的设计和施工提供可靠的地质参数。分析表明:南盘江特大桥5号拱座边坡岩体强卸荷带水平发育深度18~25 m,弱卸荷带水平发育深度26~43 m。边坡岩体具有卸荷带与风化带同时共存的双层地质结构特征。边坡岩体卸荷带发育的深度与边坡形态相关,且受地层岩性和地质构造影响严重。根据现场平板静力载荷试验及相关规范,确定5号拱座基础其基本承载力σ0处于742~867 k Pa。     

绢云母片岩波速影响因素研究

通过室内、室外对绢云母片岩纵、横波速度的测试,分析了影响绢云母片岩波速的主要因素。结果表明:饱水对绢云母片岩波速有显著的降低作用,且具有明显的时间效应,饱水时间越长波速降低越明显;节理发育程度对波速无明显的影响,而弱风化岩体平均波速与节理发育程度具有较好的相关关系,强风化岩体平均波速与节理发育程度相关性较差;风化程度对波速有明显的影响,风化越强,波速越低,横波受风化的影响较纵波明显。     

桂北山区花岗岩差异风化特征及勘察方法研究

研究目的:桂北山区花岗岩分布较广,抗风化能力差且有较大差异性,当各类工程在花岗岩风化层中通过时,受差异风化、风化球发育影响,土石类别、施工方法、设计的防护措施存在较大变化,施工中存在安全隐患,对工程造价影响巨大,如何做好花岗岩地区花岗岩的不均匀风化的勘察及影响因素研究工作,对工程建设具有重要意义。该地区某公路沿线广泛分布花岗岩,采用综合勘察手段和方法,查明花岗岩的分布特征,分析研究花岗岩差异风化的影响因素,是工程设计和施工的基础。研究结论:(1)桂北山区花岗岩的差异风化受各种因素的综合影响,且这些因素是相互作用、相互影响的;(2)采用综合勘察方法,能够查明花岗岩风化层的变化情况,获得准确的地质资料;(3)各种勘察手段相辅相成,相互印证,合理安排勘察次序,科学地进行分析、统计、研究,能够准确划分花岗岩风化特征分区,使复杂的地质问题简单化、条理化,为设计施工提供翔实可靠的基础资料;(4)该研究成果对花岗岩具有差异风化特点地区的公路、铁路等工程的勘察、设计具有借鉴意义。     

黑色岩体边坡破坏的内在机理研究

研究目的:贵广线桂林段沿线由黑色岩层构成的岩体边坡在外界环境作用下,较容易发生失稳破坏,对该铁路的设计运营均会带来不良影响.因此通过对黑色岩体边坡破坏的内在机理进行研究,从而为将来该类型边坡的治理提供理论依据.研究结论:指出黑色岩体边坡产生风化破坏的条件为边坡岩体节理裂隙发育、存在地表水流和一定含量的黄铁矿.研究发现黄铁矿氧化作用产生的酸性水是引起黑色岩体边坡破坏的主要因素,该化学作用可造成岩体内部孔隙空间变大、物质成分溶解流失及岩体结构面颗粒间摩擦力的减弱.通过对黑色岩层边坡破坏的内在机理研究,建议今后对该类边坡的治理应从酸性水产生的根本着手,即采取一些遏制黄铁矿风化氧化及物质成分蚀变方面的工程措施.     

地球物理测井技术在铁路隧道勘察中的应用探讨

地球物理测井技术在铁路隧道勘察中主要用以优化设计、确定孔内岩层完整性、破碎程度、以及划分含水层并确定补给关系,从而为隧道设计及施工人员采取合理的手段和防护措施提供依据,消除隧道施工过程中的潜在危害.通过声速测井和视电阻率测井可以联合确定岩层完整性及破碎程度,同时通过视电阻率测井、自然电位测井、井温测井可以划分含水层,通过井斜测井可以校正孔深,通过井中电视可以看到岩层的裂隙发育情况.故地球物理测井技术能够对岩芯进行鉴定补充,准确地判断岩层风化破碎程度、含水层及补给关系.     

边坡岩体卸荷分带性研究

岩体卸荷是工程建设中常见的工程地质问题之一。介绍了边坡岩体卸荷的地质条件,卸荷作用本质、机理,卸荷岩体特征及影响谷坡岩体卸荷带发育的因素等。提出采用RQD测试、回弹测试、氡气异常值与声波波速测试等量化指标对工程区部分平硐岩体进行卸荷带划分,其结果与现场定性划分的卸荷带界线基本一致。岩体卸荷分带量化指标的建立,为岩体卸荷带划分的工程实践提供了参考依据。     

贵州省赤水丹霞地貌岩层边坡处治技术研究

丹霞地貌发育的物质基础是红层。红层岩体具有强度低、易风化崩解、遇水易软化等特点,是一种具有特殊工程特性的岩体。红层地区开挖边坡浅层稳定性较差,若未及时采取防护,极易造成边坡水土流失及风化剥落、崩塌、浅层滑坡等灾害。本文通过现场调查、理论分析等多种方法,对赤水丹霞地貌区红层岩体基本性质、风化特性、边坡变形破坏方式及防护技术进行了分析和研究,提出了红层边坡的防护设计思路,介绍了不同形式的防护及加固技术。     

高陡边坡桥基安全距离研究

研究目的:高陡边坡桥基位置的确定不仅关系到高边坡的稳定和桥梁的安全,也直接关系到整个桥梁的技术指标和造价。而目前相应的规范及手册中,对高陡边坡桥基位置没有明确的规定。研究方法:荷载作用下高陡边坡岩体力学行为特征是桥基位置确定的基础。利用数值分析方法,分析不同边坡几何状态下荷载对边坡岩体应力的影响。研究结果:根据荷载作用下边坡岩体应力影响范围的变化特征,提出高陡边坡桥基安全距离的确定原则。边坡岩体应力影响范围主要与荷载强度、桥基宽度、边坡坡度以及桥基水平距离等因素有关。根据坡面岩体应力影响系数最大值与各影响因素的关系,再利用岩体质量对应力影响系数进行限定,提出高陡边坡桥基安全距离的确定公式。研究结论:工程实践表明,用本文方法来确定高陡边坡桥基位置是方便的、适用的。     

泥石流预报中地质判据的主要因素分析

本文在大量实际工怍和资料积累的基础上，就泥石流预报中地质判据的主要因素进行分析．采用岩组类型．地质构造特征，岩体破碎程度、岩体风化程度和固体物质补给方式等五项因素作为评价泥石流地质条件的基本变量，并提出地质判据中主要因素的分类标准和实例。     

岩体相似材料正交设计试验研究

为研制出物理力学参数可调范围较大的岩体相似材料,利用正交试验设计方法,以重晶石粉、铁精粉和石英砂为骨料,石膏和水泥为胶结剂,甘油为调节剂设计多组试验,并通过线性回归和方差分析研究该相似材料物理力学参数与影响因素之间的定量关系及各因素对参数影响的显著性。研究结果表明:不同配比相似材料的物理力学参数具有较大的取值范围,能够满足大部分岩质模型试验对岩体相似材料的要求;线性回归分析量化了相似材料物理力学参数与影响因素之间的关系,据此能够计算出各因素的量值;胶结剂含量对相似材料的密度、黏聚力和内摩擦角影响显著,甘油含量对相似材料的抗压强度和弹性模量影响显著,各影响因素对相似材料的抗拉强度和泊松比影响均不显著。该研究对采用浇筑方式制作试验模型的岩体相似材料的研制具有重要的参考价值。     

高速铁路桥梁桥基边坡稳定性及稳定坡角研究——以西成高铁养家河大桥为例

确定高陡岩质边坡的稳定坡角涉及桥梁墩台安全,是一项复杂的岩体工程问题。现有规范和研究在涉及到桥基荷载作用下岩体边坡稳定性分析及稳定坡角确定方面存在缺憾。以西成高铁养家河大桥成都侧桥基边坡为例,采用FLAC3D数值分析方法,对其不同工况下的稳定性进行分析,计算出边坡的稳定坡角。在此基础上,结合现场岩体情况,综合确定桥基边坡的稳定坡角,并得到工程的验证。研究结果表明,对于强度控制型高陡岩质边坡,首先通过数值计算确定稳定坡角,其次分析现场实测自然边坡高度、坡度、岩体产状、节理发育程度等因素,最后综合确定桥基边坡的稳定坡角。工程验证表明,该方法确定的稳定坡角既安全可靠,又经济合理,是一种有益的尝试。     

东莞至惠州城际轨道交通东江隧道主要工程地质问题研究

东莞至惠州城际轨道交通东江隧道下穿东江,为极高风险隧道。采用地质调绘、钻探、一孔多用(数字式全景钻孔摄像、声波测井)、水文地质试验、土工试验等综合勘察方法,运用岩体完整性系数定量分析岩体的完整性,采用水文地质试验测试含水层的渗透系数,利用裘布依理论公式定量计算隧道涌水量,采用室内试验测试软土力学指标,利用岩石抗压试验定量计算泥岩和泥质粉砂岩的软化系数。依据上述测试成果,研究了东江隧道突涌水、软土大变形、软岩变形、流砂、基坑开挖引发周边地面及建筑物变形、惠州断裂等主要工程地质问题,提出了相应的防治措施建议。研究结论为:东江隧道主要工程地质问题突出,但是可以采取相应的工程措施进行处理。     

武广客运专线花岗岩球状风化体勘探技术初探

本文对武广客运专线韶关至花都段球状风化花岗岩地段，采用地质调查、钻探及物探等多种手段，揭示了球状风化花岗岩的分布规律，并提出了地表调绘分区、物探宏观控制、钻探具体揭示的花岗岩球状风化勘探技术。     

基于静力触探测试技术的基础沉降计算

基于现有静力触探技术的基础沉降变形研究,考虑不同地层条件,建立直接应用静力触探测试指标的基础沉降变形计算方法。该方法采用经验公式初步确定基础沉降计算深度,并通过应力比法验证;采用基于静力触探锥尖阻力的线性经验公式确定土体压缩模量;采用Schmertmann基底应变影响系数间接确定地基土体竖向应力,并规定刚性边界条件下基底应变影响系数为0。工程实例的计算表明:所建立的直接应用静力触探测试指标的基础沉降变形计算方法的计算结果与实测值一致性好,物理意义明确,适用于各类地层条件,应用范围广;计算过程简单,仅需手算即可完成;计算过程所需参数仅需通过静力触探原位测试获取,无需钻探、取样及室内固结试验,可避免钻探取样对试样扰动大、试验结果难以反映土体原位物理力学性质、试验数量少、代表性不够及原状样取样不便等问题。     

浅谈奎北线第三系泥岩风化程度划分

第三系泥岩类地层一般成岩差,为软质岩,工程物理力学性质也较差,其风化程度的划分不同于其他时代的基岩划分.从风化作用划分标准、影响因素方面分析第三系泥岩类风化程度划分,建议不进行风化程度划分,仅给出物理力学分层.