隧道勘察

1、,隧道工程,,隧道及巖土工程系2012年9月,主講：王 成,第二章 隧道勘查,第二章 隧道勘查,隧道勘察的三個(gè)階段,,隧道勘察的主要方法,,隧道勘察的主要手段,,地質(zhì)勘察,,水文勘察,,建筑環(huán)境評(píng)價(jià),,隧道勘察的目的：,查明隧道所處位置的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件,,為規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工提供資料,,對(duì)存在的巖土工程問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行分析評(píng)價(jià)提出合理的設(shè)計(jì)和施工建議,,隧道施工和運(yùn)營(yíng)對(duì)環(huán)境保護(hù)的影響提出意見(jiàn),,張?jiān)诿?中國(guó)工程院院士

2、中國(guó)地質(zhì)勘察大師,王思敬 中國(guó)工程院院士中國(guó)地質(zhì)勘察大師,,2.1 隧道勘察的三個(gè)階段 隧道勘察階段的劃分與公路設(shè)計(jì)階段相適應(yīng)，一般分為：可行性勘察；初步勘察；詳細(xì)勘察。,可行性研究勘察,,預(yù)可行性研究,工程可行性研究,橋隧可行性研究現(xiàn)狀,側(cè)重于是收集與研究已有的文獻(xiàn)資料,,在分析已有資料的基礎(chǔ)上，通過(guò)踏勘，實(shí)地調(diào)查，大致查明地質(zhì)情況,,人民盼望已久，居于形式偏多,,初步勘察,,,收集資料,工程地質(zhì)選定隧道線位,初步勘察

3、資料整理,取得隧道所在位置的初步總平面布置地形圖及有關(guān)工程性質(zhì)，規(guī)模的文件,,初勘工作的任務(wù)是選擇經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的最優(yōu)隧道位置方案,,工程地質(zhì)勘察的原始資料，包括調(diào)查、測(cè)繪、勘探、試驗(yàn)等資料,,初步勘察：,詳細(xì)勘察：,詳細(xì)勘察,,,目的,任務(wù),步驟,為線位布設(shè)和編制施工圖設(shè)計(jì)提供完整的工程地質(zhì)資料,,在初勘基礎(chǔ)上，進(jìn)一步查明隧道沿線地質(zhì)特征和不良地質(zhì)規(guī)模、大小范圍,,(1)前期的準(zhǔn)備工作；(2)沿線地質(zhì)勘察；(3)試驗(yàn)；(4

4、)資料整理；(5)編寫詳勘報(bào)告,,第二章 隧道勘查,隧道勘察的三個(gè)階段,,隧道勘察的主要方法,,隧道勘察的主要手段,,地質(zhì)勘察,,水文勘察,,建筑環(huán)境評(píng)價(jià),,2.2 隧道勘察的主要方法 2.2.1 收集研究既有資料,地形地貌: 區(qū)域地貌類型及主要特征地質(zhì)情況: 地層、地質(zhì)構(gòu)造、巖性、土質(zhì)等區(qū)域水文情況：地下水的類型、分布、埋深等,特殊地質(zhì)： 膨脹巖土、黃土不良地質(zhì)： 分布，發(fā)育 與活動(dòng)特點(diǎn)等植被及環(huán)

5、境: 如氣候、水文、植被、土壤等；,需要收集哪些資料？,2.2.1 收集研究既有資料,地震資料: 歷史情況，地震烈度、地震破壞情況等氣象資料：如氣溫、降水、蒸發(fā)、溫度、積雪等,其他資料：相關(guān)的法令、法規(guī)、方針和政策等內(nèi)容,類似工程經(jīng)驗(yàn): 區(qū)內(nèi)已有公路、鐵路等其它土建工程的工程地質(zhì)問(wèn)題及其防治措施等；,需要收集哪些資料？,2.2.2 調(diào)查與測(cè)繪,充分說(shuō)明 隧道通過(guò)地段的地形狀況,充分說(shuō)明 隧道通過(guò)地段地質(zhì)條件,充分說(shuō)

6、明 隧道通過(guò)地段自然條件,充分說(shuō)明 隧道通過(guò)地段施工條件,調(diào)查與測(cè)繪要弄清楚什么問(wèn)題？,2.2.2 調(diào)查與測(cè)繪（1）自然概況 以地形地貌特征為主的概況。,調(diào)查與測(cè)繪要弄清楚什么問(wèn)題？,2.2.2 調(diào)查與測(cè)繪（2）工程地質(zhì)調(diào)查,* 直接觀測(cè),* 訪問(wèn)群眾,調(diào)查與測(cè)繪要弄清楚什么問(wèn)題？,2.2.2 調(diào)查與測(cè)繪（3）工程地質(zhì)測(cè)繪 1) 野外測(cè)繪方法,（a）標(biāo)測(cè)方法 （b）工程地質(zhì)測(cè)繪的基本方法 （c）隧道工程地質(zhì)測(cè)繪

7、的路線法，反應(yīng)調(diào)查結(jié)果,調(diào)查與測(cè)繪要弄清楚什么問(wèn)題？,2.2.2 調(diào)查與測(cè)繪（3）工程地質(zhì)測(cè)繪2）有航攝資料的方法 遙感技術(shù)是根據(jù)電磁波輻射（發(fā)射、吸收、反射）的理論，應(yīng)用各種光學(xué)、電子探測(cè)器，對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別綜合技術(shù)，可用于工程地質(zhì)調(diào)查測(cè)繪。,（a）立體鏡判釋（b）實(shí)地調(diào)查測(cè)繪（實(shí)地驗(yàn)證）（c）繪制工程地質(zhì)圖,調(diào)查與測(cè)繪要弄清楚什么問(wèn)題？,航攝資料,調(diào)查與測(cè)繪要弄清楚什么問(wèn)題？,,航攝資料,調(diào)查與測(cè)繪

8、要弄清楚什么問(wèn)題？,航攝資料,調(diào)查與測(cè)繪要弄清楚什么問(wèn)題？,（4）調(diào)查測(cè)繪內(nèi)容,地形、地貌；地層、 巖性； 地質(zhì)構(gòu)造,地表水和地下水；特殊地質(zhì)、 不良地層；地震,工程經(jīng)驗(yàn)；施工條件；施工方法,泉州地形圖,第二章 隧道勘查,隧道勘察的三個(gè)階段,,隧道勘察的主要方法,,隧道勘察的主要手段,,地質(zhì)勘察,,水文勘察,,建筑環(huán)境評(píng)價(jià),,2.3 隧道勘察的主要手段,一、挖探： 2～3米,二、簡(jiǎn)易鉆探：3～10

9、米,三、鉆探：沖擊鉆、回轉(zhuǎn)鉆等,四、地球物理勘探,一、 挖探 trial pits,優(yōu)點(diǎn): 直觀, 取原狀樣缺點(diǎn): 一般3~4m, 地下水以下危險(xiǎn),挖 探： 2～3米,二、簡(jiǎn)易鉆探：3～10米,簡(jiǎn)易鉆探： 3～10米,鉆探的取芯,鉆探的取芯,鉆探的取芯,2.3 隧道勘察的主要手段,一、挖探： 2～3米,二、簡(jiǎn)易鉆探：3～10米,三、鉆探：沖擊鉆、回轉(zhuǎn)鉆等,四、地球物理勘探,三、鉆探：沖擊

10、鉆、回轉(zhuǎn)鉆等,常用的辦法,可達(dá)100m以下劃分地層確定地下水取樣可以結(jié)合原位試驗(yàn),鉆探 Exploration Drilling,三、鉆探：沖擊鉆、回轉(zhuǎn)鉆等,鉆機(jī)可以懸掛9150m長(zhǎng)的鉆桿延伸到海洋底部8235m深的地方,,因?yàn)樗畲蟛荒苠^定系留，必須使用DPS（Dynamic Positioning System - 動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)）。,,JOIDES Resolution,深水鉆探,國(guó)家科技部“九五”曾提出8字方針：“ 上

11、天、 入地、 下海、 登極 ”都與鉆探工程有關(guān)。,2.3 隧道勘察的主要手段,一、挖探： 2～3米,二、簡(jiǎn)易鉆探：3～10米,三、鉆探：沖擊鉆、回轉(zhuǎn)鉆等,四、地球物理勘探（物探）,四、地球物理勘探－物探,基本原理： 利用巖土體材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性，根據(jù)接收信號(hào)判斷地層缺陷及力學(xué)性質(zhì)。,1 地球物理勘探(物探Geophysical Exploration),物探:根據(jù)密度、導(dǎo)電性等物理性質(zhì)的

12、差別，勘測(cè)地層分布、地質(zhì)構(gòu)造和地下水位置方法:重力場(chǎng),磁電場(chǎng),聲,彈性波,放射性勘探,地震勘探(規(guī)范,剪切波速)優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單迅速缺點(diǎn):間接判斷, 范圍較大.,,,,,,物探根據(jù)巖土物理性質(zhì)不同的分類：,電法勘探－隧道常用,電磁法勘探（地質(zhì)雷達(dá)）－隧道常用,地震勘探－隧道常用,聲波探測(cè),重力勘探,磁力勘探,放射性勘探,是利用高頻電磁脈沖波的反射探測(cè)地層結(jié)構(gòu)和地下埋葬物體的電磁裝置；,SIR-300型地質(zhì)雷達(dá),電磁法

13、勘探,通過(guò)發(fā)射天線向地下輻射寬帶的脈沖波，在地下傳播遇到不同介質(zhì)介電參數(shù)和導(dǎo)電率存在差異時(shí)在界面上發(fā)生反射。,物探的現(xiàn)場(chǎng),物探的曲線,第二章 隧道勘查,隧道勘察的三個(gè)階段,,隧道勘察的主要方法,,隧道勘察的主要手段,,地質(zhì)勘察,,水文勘察,,建筑環(huán)境評(píng)價(jià),,地質(zhì)勘察,,,地質(zhì)初勘,地質(zhì)詳勘,為隧道位置選擇提供工程地質(zhì)條件,,為隧道施工圖設(shè)計(jì)提供地質(zhì)條件,,地質(zhì)勘察：,地質(zhì)初勘,,,目的任務(wù),基本內(nèi)容,主要手段,選定隧道位置,,查明控制隧

14、道方案的工程地質(zhì)問(wèn)題,,以調(diào)查與測(cè)繪為主，配合物探,,地質(zhì)初勘：,地質(zhì)詳勘,,,目的任務(wù),基本內(nèi)容,主要手段,根據(jù)批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)，對(duì)選定隧道位置詳勘，為施工圖設(shè)計(jì)服務(wù),,對(duì)主要的重大工程地質(zhì)問(wèn)題作出可靠結(jié)論,,坑探、鉆探、物探,,地質(zhì)詳勘：,槽探,挖探,地質(zhì)斷面圖,地質(zhì)鉆孔圖,地質(zhì)鉆孔柱狀圖,第二章 隧道勘查,隧道勘察的三個(gè)階段,,隧道勘察的主要方法,,隧道勘察的主要手段,,地質(zhì)勘察,,水文勘察,,建筑環(huán)境評(píng)價(jià),,2.5 水文勘察,惡化

15、圍巖穩(wěn)定狀態(tài)導(dǎo)致施工困難增大工程造價(jià),,造成工業(yè)用水和飲用水困難,,隧道內(nèi)涌水,地表枯水,必須進(jìn)行調(diào)查預(yù)測(cè),涌水調(diào)查,,,內(nèi)容：調(diào)查地下水的類型及其與地表水的相互補(bǔ)給關(guān)；調(diào)查地下水的流量、流向及水質(zhì)等,,預(yù)測(cè)地下水的涌水量,,利用鉆探成果判斷涌水情況,,地下水涌水調(diào)查：,查明涌向隧道的地下水的范圍,,枯水調(diào)查,,,目的：明確由于修建隧道工程而使地下水及供水受到影響，造成工業(yè)用水及居民飲水困難等,,主要內(nèi)容：地下水的利用狀況、地下水季

16、節(jié)性變化以及雨后變化、植被情況等,,枯水調(diào)查：,與隧道涌水有關(guān)聯(lián)的物探調(diào)查,,第二章 隧道勘查,隧道勘察的三個(gè)階段,,隧道勘察的主要方法,,隧道勘察的主要手段,,地質(zhì)勘察,,水文勘察,,建筑環(huán)境評(píng)價(jià),,2.6 建筑環(huán)境評(píng)價(jià),目的：明確環(huán)境現(xiàn)狀，不因修建工程而使環(huán)境惡化，研究有關(guān)對(duì)環(huán)境影響的內(nèi)容及其程度；提出防止破壞環(huán)境的措施等。,2.6.1 對(duì)現(xiàn)有生態(tài)環(huán)境保護(hù)的項(xiàng)目（1）水資源保護(hù)；（2）植被保護(hù)；（3）特殊區(qū)(名勝古跡、溫泉

17、、風(fēng)景等)保護(hù)；（4）環(huán)境污染的保護(hù)(污水、煙塵、噪聲、有害物等)（5）棄碴處理；,2.6.2 隧道工程周圍環(huán)境現(xiàn)狀的調(diào)查,地物地貌調(diào)查：洞口附近居民住宅，單位分布及規(guī)模,,地形地質(zhì)調(diào)查：地形特征、地質(zhì)構(gòu)造及不穩(wěn)定地層類型,,大氣質(zhì)量調(diào)查：氣象資料，大氣污染現(xiàn)狀,,水質(zhì)調(diào)查：水源類型、供水量及方式、水源補(bǔ)給情況,,噪聲振動(dòng)調(diào)查：運(yùn)輸裝卸及爆破產(chǎn)生的噪聲,,生態(tài)資源調(diào)查：森林、草場(chǎng)、水域面積；野生動(dòng)物,,打浦路隧道復(fù)線工程環(huán)境影響,

18、2.6.3 預(yù)測(cè)環(huán)境影響,大氣：預(yù)測(cè)隧道運(yùn)營(yíng)后，大氣中廢氣對(duì)人的影響程度，預(yù)測(cè)方式是擴(kuò)散模式,,水質(zhì)：隧道內(nèi)排出的施工及運(yùn)營(yíng)水等,,振動(dòng)與噪聲：根據(jù)地形、植被情況進(jìn)行預(yù)測(cè),,地表沉陷：與地質(zhì)、斷面、施工、支護(hù)等有關(guān),,動(dòng)物與植物：隧道排出的廢氣、噪聲等,,自然景觀：隧道洞門與周圍環(huán)境的有機(jī)協(xié)調(diào),,2.6.4 環(huán)境影響的評(píng)價(jià) 隧道工程的修建對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境會(huì)造成什么樣的影響？ 根據(jù)掌握情況，對(duì)照影響指標(biāo)進(jìn)行評(píng)

19、價(jià)。,2.6.5 環(huán)境保護(hù)措施的探討,(1)水資源的保護(hù)措施,,(2)對(duì)污水的防治措施,,(3)對(duì)粉塵污染防治措施,,(4)對(duì)有毒有害氣體、物質(zhì)的防治措施,,(5)對(duì)噪聲控制措施,,(6)對(duì)振動(dòng)的防治,,2.6.6 環(huán)境保護(hù)措施的探討,(1)環(huán)境必要性及其效果,,(2)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查,,(3)環(huán)境預(yù)測(cè),,(5)環(huán)境保護(hù),,如何構(gòu)建隧道建筑環(huán)境？,第二章 思考題1、隧道勘察的目的和意義是什么？2、初步勘察和詳細(xì)勘察有何異同？3、隧道勘