隧道工程地質(zhì)構(gòu)造

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1、地質(zhì)構(gòu)造對隧道施工的影響內(nèi)容提要:地質(zhì)構(gòu)造對隧道施工的影響節(jié)理裂隙發(fā)育情況對隧道施工的影響及量測方法地質(zhì)素描方法鉆孔柱狀圖的記錄隧道地質(zhì)展示圖1地質(zhì)構(gòu)造及其對隧道施工的影響巖層產(chǎn)狀巖層產(chǎn)狀是指巖層在空間的位置,是用巖層層面的走向、傾向和傾角三個產(chǎn)狀要素:走向(strike);傾向(dip);傾角(dipangle)。應(yīng)力及可能的變形不同應(yīng)力造成的變形、變位現(xiàn)象地質(zhì)羅盤巖層產(chǎn)狀要素走向:層面與任一假想水平面交線的延伸方向傾向:巖層面傾斜的方向傾角:層面與水平面所夾的最大銳角NESWNE50oSE45oSW230oSE45o巖

2、層產(chǎn)狀要素的表示方法方位角表示方法:205∠27°象限角表示方法:N65°W/25°SW。N0E90W270S180北極南極NWNESWSE1.1水平構(gòu)造巖層產(chǎn)狀近于水平(<5度)1.2單斜構(gòu)造巖層層面與水平面有一定夾角1.3褶皺構(gòu)造褶皺的概念:組成地殼的巖層受構(gòu)造應(yīng)力的強(qiáng)烈作用,使巖層形成一系列波狀彎曲而未喪失其連續(xù)性的構(gòu)造,稱之。兩種基本形態(tài):背斜與向斜。背斜和向斜在平面和剖面上的表現(xiàn)特征褶皺對隧道施工的影響按軸面產(chǎn)狀劃分:直立褶皺;傾斜褶皺;倒轉(zhuǎn)褶皺;平臥褶皺。直立褶皺傾斜褶皺倒轉(zhuǎn)褶皺平臥褶皺褶皺構(gòu)造的工程評價褶皺地

3、區(qū)地形起伏大,特別在褶皺強(qiáng)烈地區(qū),巖層因受強(qiáng)烈破壞,裂隙發(fā)育,傾角大,在這種地區(qū)的斜坡或坡腳進(jìn)行建筑時應(yīng)注意斜坡巖層的穩(wěn)定性。地層中一些具有特殊工程意義的巖層,如易泥化夾層、含水層、含鹽層等隨地層的褶皺而褶皺,因而它們的空間分布規(guī)律受褶皺形態(tài)的控制。顯然,褶皺的研究對于如何避開上述不利巖層,選擇合理的建筑場地來說是一項(xiàng)關(guān)鍵性的基礎(chǔ)工作。褶皺構(gòu)造的工程評價在褶皺的軸部地區(qū),由于巖層遭受的構(gòu)造變動較大,裂隙發(fā)育,如果地下建筑沿褶皺構(gòu)造軸線開挖,可能造成大量的巖石崩落,尤其是在向斜軸部,由于裂隙間的巖塊處于倒插狀態(tài),更容易出現(xiàn)這

4、種情況。向斜構(gòu)造有利于地下水的聚集,地下水往往較多,壓力較高,如地下建筑沿向斜軸線開挖,還可能出現(xiàn)大量涌水的事故。因此,洞址不應(yīng)選在褶皺(尤其是向斜)軸部地區(qū),如果無法避開褶皺軸部,洞軸線應(yīng)與褶皺軸線垂直或成大角度(不小于40的銳角)相交。褶皺構(gòu)造的工程評價在洞軸線與褶皺軸線垂直或成大角度相交的情況下,洞體將穿越性質(zhì)不同的巖層,軟弱結(jié)構(gòu)面處的巖體不穩(wěn)定,襯砌比較困難;同時洞體還可能穿越含水層,出現(xiàn)涌水,對施工不利。因此,在褶皺地區(qū)洞室的選址和決定軸線時祁應(yīng)注意這些不利條件。盡管褶皺形成較復(fù)雜的地質(zhì)條件,但是這種地區(qū)基巖埋深

5、較淺。另外,在褶皺地區(qū),向斜構(gòu)造常有豐富的地下水,可作為供水水源。1.4斷裂構(gòu)造巖體與巖層受力作用發(fā)生變形,當(dāng)所受的力超過巖石本身的強(qiáng)度時,巖石的連續(xù)性和完整性遭到破壞,形成斷裂構(gòu)造。包括節(jié)理和斷層。節(jié)理對隧道施工的影響剪節(jié)理:剪應(yīng)力形成的兩組X型共軛破裂面。特征是產(chǎn)狀穩(wěn)定,節(jié)理面平直、光滑、閉合、間距小,密集成帶。張節(jié)理:巖層受拉應(yīng)力產(chǎn)生的破裂面,通常呈鋸齒狀,產(chǎn)狀不穩(wěn)定,延伸不遠(yuǎn),張開,常被巖脈、粘土等充填,發(fā)育稀疏,間距大。張節(jié)理剪節(jié)理(二)節(jié)理發(fā)育程度分級發(fā)育程度等級基本特征節(jié)理不發(fā)育節(jié)理1~2組,規(guī)則,為構(gòu)造型,

6、間距在1m以上,多為密閉節(jié)理,巖體切割成大塊狀節(jié)理較發(fā)育節(jié)理2~3組,呈X形,較規(guī)則,以構(gòu)造型為主,多數(shù)間距大于0.4m,多為密閉節(jié)理,部分為微張節(jié)理,少有充填物。巖體切割呈大塊狀節(jié)理發(fā)育節(jié)理3組以上,不規(guī)則,呈X形或米字形,以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主,多數(shù)間距小于0.4m,大部分為張開節(jié)理,部分有充填物。巖體切割成塊石狀節(jié)理很發(fā)育節(jié)理3組以上,雜亂,以風(fēng)化和構(gòu)造型為主,多數(shù)間距小于0.2m,以張開節(jié)理為主,有個別寬張節(jié)理,一般均有充填物。巖體切割成碎裂狀節(jié)理的工程評價(1)節(jié)理破壞了巖體的整體性和連續(xù)性,它的發(fā)育情況直接影響巖

7、體的結(jié)構(gòu)特性。節(jié)別會降低地基的承載力和地下建筑圍巖的穩(wěn)定程度。節(jié)理發(fā)育,特別是當(dāng)節(jié)理組比較多時,引起垮塌,影響施工,增加支護(hù)費(fèi)用等。因此,選擇洞址對應(yīng)盡量避開節(jié)理發(fā)育。(2)巖石邊坡的穩(wěn)定程度主要取決于節(jié)理的性質(zhì)和組合特征,很多山崩、滑坡等邊坡破壞都和節(jié)理有關(guān)。(3)節(jié)理裂隙改變了巖石的滲透性能,水沿節(jié)理滲入,影響地下結(jié)構(gòu)物的功能和穩(wěn)定。(4)在挖方和采石時,節(jié)理可以提高工作效率,但在爆破時常因漏氣而降低爆破效果。(5)非理發(fā)育的巖石中,可以找到地下水作為供水水源。斷層的幾何要素?cái)鄬用媾c斷層破碎帶:產(chǎn)狀表達(dá)方法,附近節(jié)理發(fā)

8、育、常有充填。斷層線:遵守“V”字形法則。斷盤:上盤、下盤,上升盤、下降盤。斷距斷層概念:斷層是巖石圈中順破裂面發(fā)生明顯位移的一種斷裂構(gòu)造。上盤下降下盤上升正斷層:上盤沿?cái)鄬用嫦鄬ο陆?,下盤相對上升的斷層。其斷層面傾角較陡,一般在45°以上。正斷層是由于巖體受到張力及重力作用,使上盤沿?cái)鄬用嫦蛳洛e動形成

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