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1、地铁修建的相关工程地质与环境岩土工程问题李晓昭南京大学地球科学系,李晓昭. 地铁修建的相关工程地质与环境岩土工程问题,提纲,1. 工程背景与相关科研课题2. 主要工程地质问题 2.1 断裂控稳控水机制极其对工程稳定性的影响 2.2 土体工程地质层组的划分及敏感层组 2.3 城市浅埋隧道岩体质量评价体系以及声波测试结果的认识 2.4 地基变形参数的理论与测试问题及沉降变形控制的工程对策 2.5 静止土压力系数测定与盾构掘进控制 2.6 软弱敏感围岩加固机理与适宜性 2.7 水文地质条件对防排水与抗浮设计的影响 2.8 工程地质分区及其主要岩土工程问题评价3. 主要环境岩土工程问题 3.1 地铁工
2、程环境背景调查的主要内容 3.2 地层移动与环境土工安全问题 3.3 地铁围岩的传热与热环境演化 3.4 工程建设对水环境及生态环境的影响,李晓昭. 地铁修建的相关工程地质与环境岩土工程问题,1. 工程背景及相关科研课题,南京地铁规划的六条线路目前已完成完成的是1号线一期工程工程(16.99km) 及西延工程(4.8km),李晓昭. 地铁修建的相关工程地质与环境岩土工程问题,1. 工程背景及相关科研课题,南京地铁1号线一期工程:全长: 16.9km (13 站) 10.4km 地下 (8 站) 6.5km 地面与高架 (5 站)西延线:4.8km（三站三区间）五种主要工法: T-D: 盖挖逆筑
3、法 C-C: 明挖法 M: 矿山法 S: 盾构法 P: 挖孔桩、灌注桩与扩底桩等,李晓昭. 地铁修建的相关工程地质与环境岩土工程问题,1. 工程背景与科研课题,1号线一期工程地貌单元：三个隆起：构造剥蚀残丘两段凹陷秦淮河古河道,李晓昭. 地铁修建的相关工程地质与环境岩土工程问题,1. 工程背景与科研课题,地下水的类型及其相关参数,李晓昭. 地铁修建的相关工程地质与环境岩土工程问题,1. 工程背景与科研课题,工程地质特征 地貌变换，基岩起伏 断裂构造发育 岩土交替变化，岩性变化大 软流塑的极软地层与饱水粉细砂层 孔隙、裂隙、岩溶水三水并存，长江漫滩与秦淮河古河道 地下水极丰富,李晓昭. 地铁修建
4、的相关工程地质与环境岩土工程问题,1. 工程背景与科研课题,完成和正在进行的相关科研课题,李晓昭. 地铁修建的相关工程地质与环境岩土工程问题,2. 地铁修建的主要工程地质问题,2.1 断裂控稳控水机制与相关评价方法 四级结构面与工程的两类稳定性结构面是控制区域稳定性和岩体变形稳定性的关键因素，级 别不同的结构面所起角色不同，研究与评价模式亦不同。 区域断裂发震抗震评价 构造稳定性 场区断裂错动、蠕动抗断评价稳定性 断裂破碎带与软弱层控稳边界地质模型概化 变形稳定性 低级序小规模结构面弱化岩体岩体质量评价,李晓昭. 地铁修建的相关工程地质与环境岩土工程问题,2.1 断裂控稳控水机制与相关评价方法
5、,控制市区区域稳定性的的断裂主要有三条：郯庐、茅东、长江断裂。 Tanlu fault is deeply anchoring the crust with 2400 km length inside the Chinese territory. Maodong fault is shallowly anchoring the crust with 85 km length and 1.5-4km width. 郯庐、茅东断裂规模大，活动性强，但相对较远 (最近点分别为100km、 60 km ). 总体来说，工程的区域稳定性条件较好 (罗国煜,李晓昭. 1998).,Maodong faul
6、t,Nanjing,Tanlu fault,I 级区域性断裂 发震 抗震评价,李晓昭. 地铁修建的相关工程地质与环境岩土工程问题,2.1 断裂控稳控水机制与相关评价方法,II级 场区断裂 错动与蠕动变形 抗断评价 In the city area, many faults have been found, in which the NWW Dinghuaimen-Gulou fault F2 (10km) and the NW Nanjing-Hushu fault F1 (80km) are comparatively large and were active to some degree
7、 during Quaternary period. They all pass through the axis of metro line1. Although they will not cause strong earthquake in view of their scales, geologic features, etc., their influences on the foundation stability merit attention in the design of the project. F1、F2规模相对较大，并且Q4有一定的活动，结构设计中应予考虑。,F1,F
8、2,F3,F4,F5,F6,Lager faults in the city area,李晓昭. 地铁修建的相关工程地质与环境岩土工程问题,2.1 断裂控稳控水机制与相关评价方法,III 级特定工程位置的断层破碎带与软弱夹层 控稳边界 地质模型与等效力学模型概化,Fault gauges:Completely kaolinized or choritized,初步设计的群桩基础脚下有多段厚达10m 的断层泥，不仅会降低承载力，而且，已构成了控稳边界。,李晓昭. 地铁修建的相关工程地质与环境岩土工程问题,2.1 断裂控稳控水机制与相关评价方法,IV级 低序次结构面 弱化工程岩体 岩体质量评价 I
9、V-1: 破碎带 工程地质岩组的划分IV-2: 侵入接触带 IV-3: 节理分布，结合风化程度 亚组的划分及质量评价,李晓昭. 地铁修建的相关工程地质与环境岩土工程问题,2.1 断裂控稳控水机制与相关评价方法,断裂富水性的分级评价与采动活化 由于埋深较浅，断裂富水性的探查相对容易，南京地铁工程遇2条富水断裂。值得注意的是，非导水断裂由于采动活化（断裂带法向与切向应力发生显著变化，诱发地下水运移）。（李晓昭等，岩土工程学报, 2002,24(6):695-700）,李晓昭. 地铁修建的相关工程地质与环境岩土工程问题,2.2 土体工程地质层组的划分及敏感层组 李晓昭等,岩土力学. (in Chin
10、ese), 2004,25(5),地铁穿越多达 50 层的第四纪地层 地层划分过细，设计师不便于进行 工程地质模型的概化和参数的取用。 通过概化，划分工程地质层组是必要的。,原由与目的,李晓昭. 地铁修建的相关工程地质与环境岩土工程问题,2.2 土体工程地质层组的划分及敏感层组 李晓昭等,岩土力学. (in Chinese), 2004,25(5),划分依据 层组划分 成因 沉积时代 亚组划分 沉积相与组分 物理状态 工程特性 简化其间，基岩作为一个大组（划分亚组）,工程地质层组的代码串表述,透过代码串：可以很直观的总览第四纪地层的沉积时代、成因类型和地质结构；又可直观地看出场地土层的基本工程
11、特性和组合特征，便于进一步的地质模型的概化和等效力学模型的建立。,李晓昭. 地铁修建的相关工程地质与环境岩土工程问题,2.2 土体工程地质层组的划分及敏感层组 李晓昭等,岩土力学. (in Chinese), 2004,25(5),划分结果,李晓昭. 地铁修建的相关工程地质与环境岩土工程问题,2.2 土体工程地质层组的划分及敏感层组 李晓昭等,岩土力学. (in Chinese), 2004,25(5),层组划分的合理性与工程意义,更清楚地显示沉积结构 更便于工程地质模型的概化,Profile based on the Eng. Geo. Strata Group,基于该层组划分统计得到的物理
12、学参 数的离散性，从变异系数看，满足要求,李晓昭. 地铁修建的相关工程地质与环境岩土工程问题,2.2 土体工程地质层组的划分及敏感层组 李晓昭等,岩土力学. (in Chinese), 2004,25(5) J. Li X.-Z. Et al. Proc. of Int. Symp. High Altitude & Sensitive Ecological Environ. Geotech.,2001,敏感与软弱粘性土层组 亚组 II2(CS), III2(CS)软-流塑的淤泥质粉质粘土 沉积时代: II2(CS)为中晚全新世； III2(CS) 晚更新世到早全新世。 分布: II2(CS) 在一级与二级阶地的埋藏坳沟； III2(CS) 古河道透镜状分布。 岩性: 高含水（w分别为35.4% and 33.7%）； 强度低，高灵敏度； 高压缩性（a1-2分别为0.50、0.45MPa-1 ); 渗透系数低。 相对而言，亚组 II2(CS) 沉积时代更晚，更软弱。,李晓昭. 地铁修建的相关工程地质与环境岩土工程问题,
