地基基础与土力学论文

Urban subway geotechnical engineering

摘要：根据地铁的具体情况，提出勘察任务的具体目的、步骤、方法、内容、原则和注意事项，正确的编写岩石工程勘察报告，详细说明岩土参数的数理统计方法及确定取舍时应考虑的因素,以及勘察报告编写时应包含的基本内容及格式。最终确定地基的承载力，为地基基础方案、地基基础的设计、施工提供可靠依据 。

The:  According to the specific circumstances of subway, and puts forward the specific purpose, prospecting task steps, methods, contents, principle and precautions, correct write rock engineering investigation report, detailed instructions on geotechnical parameter of the methods of mathematical statistics and confirming the switch should consider the factors, and the investigation report writing should include the basic content and format. Eventually determine its load-carrying capacity for foundation scheme, foundation of design and construction to provide reliable basis.

关键词: 地下铁道 岩土工程勘察 编制报告

Keywords: Underground railway  Geotechnical engineering  Compile report

前言

19世纪-桥的世纪

20世纪-高层建筑的世纪

21世纪-地下工程世纪

这是一个科学技术快速发展的世纪，越来越高的生活水平，快速的经济发展，人口数量的急剧增多，空间的需要越来越大。人们开始向空间的纵向发展，地下空间及地下工程将作为一种新型土资源造福于人类。在岩土领域里，地下铁道成为人们出行最便利的交通要道。

所以需要深入的研究岩土岩土工程方面的知识，了解岩土工程勘察的基本知识和编制岩土勘察报告。

Preface

The 19th century - bridge of the century

The 20th century - high-rise buildings of the century

The 21st century - underground engineering century

This is a science and technology rapid development of century, more and more high standard of living, rapid economic development, population increase rapidly, the space needs is more and more big. People began to space fore-and-aft development, underground space and underground project will as a new soil resource to benefit mankind. In geotechnical field, underground become people to travel the most convenient traffic main artery.

So requires in-depth research geotechnical geotechnical engineering knowledge, understand the basic knowledge of geotechnical engineering investigation and staffing geotechnical investigation report.

一·目的

岩土工程勘察为查明地铁沿线及附属工程的工程地质条件及水文地质条件,提供满足设计、施工所需的基础资料和设计参数，并分析沿线建筑物、地下构筑物及管线在地铁施工干扰下的稳定性，并提出防护措施。

二·地铁岩土工程勘察工作阶段

按勘察阶段的不同分为四个阶段：

1.可行性研究勘察阶段2.初步勘察阶段3.详细勘察阶段4.施工勘察阶段

勘察内容及原则如下：

   (1)在初勘基础上详细查明沿线工程地质及水文地质条件,特别是地质复杂地段、特殊岩土地段或有特殊施工要求区段,应进行重点勘察。

    (2)对于车站、出入口、通风道、水源井、车辆段等应进行单独详细勘察。

    (3)车站的横断面布置不少于3个,在地质条件复杂地段的区间应布置横断面。

    (4)依据工程地质和水文地质条件,结合设计及施工方法的要求,以数理统计的方法分层、分段综合各项指标,提出设计所需技术参数。

    (5)查明水文地质条件,进一步查明地下水及含水层的性质并做出评价。需降水施工时应分段提出降水方法及有关计算参数;各车站、区间及每个地貌单元应进行水文地质试验,分站段提供沿线地下水类型、补给来源、流速、流向、渗透系数、水位、水质,以及历年最高水位、枯水位等水文地质资料。

    (6)分析沿线建筑物、地下构筑物及管线在地铁施工干扰下的稳定性,并提出防护措施。

三·地铁岩土工程勘察方法

在地质调绘的基础上根据工程施工方法、场地条件及地质情况等综合确定勘察方法。勘察过程中应尽量避免单一勘察手段,因地制宜地选择钻探、物探及原位测试试验,包括标准贯入试验、静力触探试验、动力触探试验、旁压试验、扁铲侧胀试验、十字板剪切试验、波速测试等。勘察过程中应积极使用新方法、新技术。

四·地铁岩土勘察基础资料及设计参数

    (1) 基础资料地铁岩土工程勘察应取得的基础资料主要包括:

    ①场地岩土类型、成因、分布及其工程性质;

    ②场地不良地质现象及特殊地质问题;

    ③地下水情况,包括地下水类型、水位、水量、流向、流速及水质等。

    (2) 设计参数地铁岩土工程勘察应取得的设计参数主要包括岩土物理指标、力学指标及热物理指标等。勘察时应根据工程的类别、工程性质、基础类型、土的性质、施工方法等对岩土力学参数的需求来确定,对所取得的试验数据必须满足数理统计和设计检算要求。土工常规试验按土类确定,其他试验项目的确定可根据所取样品的种类、工程性质及施工方法等确定。

五·地铁岩土勘察过程中应注意事项

  主要有3个方面：地质构造、不良地质及特殊土、地下水。

    (1) 地质构造查清线路通过处断层的走向、倾向、倾角,破碎带宽度、充填物及胶结状况、富水情况,对其影响作出评价及建议。

    (2) 不良地质及特殊土勘察过程中要查清地铁线路通过处的不良地质及特殊岩土分布。重点注意人工填土、地震可液化层、软土、膨胀土、残积土等。

    人工填土是地铁勘察过程中最常见的特殊土,一般按组成成分划分为素填土、杂填土及填筑土,因其分布及层厚变化较大,成分复杂,对工程影响较大。勘察过程中必须慎重对待,必要时增大勘探孔密度,查清其分布范围及埋藏深度。

    地震可液化层的判定范围应包括:地下水位以下,黏粒含量<10%的粉土、粉砂、细砂、中砂。判定深度:根据地震基本烈度不同而定,7度区(地震动峰值加速度≥0 .10g)判至地面下15m,8度区(地震动峰值加速度≥0. 20g)判至地面下20m.地铁及轻轨工程构筑物执行《铁路工程抗震设计规范》;地铁附属地面工程构筑物执行《建筑抗震设计规范》。

    (3) 地下水勘察过程中必须查明地下水的类型、水位、流向、流速、补给来源、水位变幅、腐蚀性,以及含水层性质、含水量、渗透系数等。还应查明地铁线路附近地表水与地下水的水力联系等。分析评价地下水对岩土体及建筑物的作用和影响。

    分析评价降、排水措施可能引起的附近建筑物变形,市政道路下沉、塌陷,地下管线及各种设施的变形等不利因素,并提出防治措施。

六·资料整理

对各种勘察手段得出的成果资料进行整理、检查、综合分析、鉴定。分析不同的勘察方法得出的结果是否一致;如果结果不一致,应分析出现差异的原因,去伪存真,作出正确结论。

七·岩土工程勘察报告编制的基本要求

(1)地铁岩土工程勘察报告应在工程地质测绘、勘探、测试及搜集已有资料的基础上编写,应提供工程场地及沿线邻近地带的工程地质及水文地质资料,并结合工程特点和要求进行岩土工程分析评价。

勘察报告中一般应包括下列内容:

    ① 拟建工程概况;

    ② 勘察目的、任务要求和依据的技术标准;

    ③ 勘察工作量及工作方法;

    ④ 区域地质概况;

    ⑤ 勘察场地的地形、地貌、水文、气象概况;

    ⑥ 场地环境,包括拟保留和拟拆除的各种地面工程、地下工程、道路、管线等;

    ⑦ 勘察场地的地质构造及地层时代、成因、产状、性质、分布;

    ⑧ 岩土的物理力学性质、围岩分类、岩土设计参数;

    ⑨ 地下水的类型,赋存、补给和排泄条件,地表水与地下水的水力联系,各地层的渗透性及富水情况;

    ⑩ 可能影响工程稳定的不良地质和对工程的危害程度评价;岩土工程分析评价及工程措施建议;周围环境与地铁工程的相互作用评价及工程措施建议。

  (2)岩土工程勘察成果提交内容岩土工程勘察报告成果资料应包括以下内容:

    ① 工程地质说明书;

    ② 岩土物理力学指标统计表;

    ③ 地质柱状图;

    ④ 工程地质剖面图;

    ⑤ 勘探点平面位置布置图;

    ⑥ 室内试验成果图表;

    ⑦ 原位测试成果图表;

    ⑧ 其他图表及图件。

八·岩土勘察报告的使用

(1)全面仔细的阅读勘察报告的内容，了解勘察结论，和计算指标的可靠程度，进而判断报告的建议对该项工程的适用性，防止重视个别数据和结论的看法。

(2)根据工程特点和要求，核对相关数据是否符合规范。

(3)复核土工试验是否满足实际施工要求。

(4)核对地下水位的埋藏条件，水质，水位，及地下水位变化规律。

(5)认真分析和研究勘察报告结论与建议，结合工程具体情况，初步选择适合上部结构特点和要求的土层作为持力层，做出基础设计和施工的最佳方案。

利用学到的知识，我简单的对沈阳二线地铁进行地铁岩土工程勘察，详情如下：

一·基本地貌情况

沈阳浑河自东部山区流向西部平原的出口处，将大量的碎屑物沉积下来，在宏观上形成东窄西宽、东高西低如同扇面状的浑河冲洪积扇。地貌成因类型属河流侵蚀堆积地貌。微观形态为低漫滩、高漫滩、浑河新扇、浑河老扇。

二·工程地质条件

沈阳市地铁二号线一期工程从北至南横贯浑河冲洪积扇。扇地地下水的赋存条件与古地貌、地层结构、岩土孔隙度和水理性质等因素密切相关，不同砂体赋存地下水的丰富程度有很大差别。整个浑河扇地蕴藏着丰富的孔隙承压水、潜水。

各勘探孔均见地下水，水温9～15℃，一般11～13℃，属冷水，地下水类型为第四系松散岩类孔隙潜水，勘察期间实测稳定水位埋深5.1～15.7m之间，水位标高31.75～42.29m。地下水常年水位变幅0.5～2m。地铁隧道在K14+888～K15+385段穿越浑河。1995年发生百年一遇的洪水，据沈阳水文站统计，实测水头高H=40.95m、流量Q=5010m3/s、流速V=3.14m/s，河底最大冲刷变幅7.0m。浑河扇地地下水流向总体上由东向西迳流。抽水试验表明单井涌水量在1720.8～6306 m3/d，降深1.72～12.05m，单位涌水量104.3～3665.02 m3/d·m，水量丰富～极丰富。含水层综合渗透系数（K）74.8～210m，影响半径（R）80～350m。

四·岩土工程分析

沈阳市地铁二号线一期工程结构底板埋深9～27m，底板处各层均可做为天然地基持力层。应注意不同层位、不同岩性持力层力学性质的差异。根据场地工程地质条件和各类桩基础的适用性分析，采用桩基础时以钻孔灌注桩为宜。钻孔灌注桩属于非挤土成桩法，不挤压周围土体、无振动，对周围环境影响较小。使用泥浆护壁时应采取措施控制泥浆的排放，避免污染环境。沈阳市地铁二号线一期工程施工方法可采用明挖法、盾构法、矿山法，各工法的施工围护方案。

  地铁岩土工程勘察采取先进、经济的岩土工程勘察技术，全面、详细地掌握地铁沿线及附属工程的工程地质条件及水文地质条件，避免勘察过程带来的城市交通及环境问题等负面影响，为地铁工程建设提供可靠的岩土勘察资料，推进城市交通建设快速向前发展。

参考文献：

1.王杰主编.土力学与基础工程.北京.中国建筑工业出版社.，2003

2.周汉荣，赵明华主编.土力学与基础工程.北京.中国建筑工业出版社,1994

3.李相然,姚志祥主编.城市岩土地基工程地质.北京.中国建筑工业出版社,2002

   4.杨惠昌，《沈阳市城区工程地质图编制报告》，沈阳市勘察测绘研究院，1988年。

5.王世平，梁政国《沈阳市区第四纪沉积物工程地质研究》，辽宁省地质，2001年

6.Geotechnical Instrumentation for Monitoring Field Performace. by J. Dunicliff 1993.

7.Soil Mechanics and Foundations. by Muni Budhu. 2007

8.Soil Mechanics in Engineering Practice. by Karl Terzaghi, Ralph B. Peck , Gholamreza Mesri,1996