[2017年整理]铁路工程地质勘察概要

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1、1铁路工程地质勘察概要一、铁路工程各专业所需的地质设计参数(一)路基1、路堤1)一般路堤：基底土承载力小于 200kP 地段土的沉降计算，设计参数为 e、e-p 曲线2)高路堤(粗粒土20m，细粒土12m)(1)填料的 、c、 值稳定计算，最佳含水量稳定分析，用于沉落加宽计算(2)基底土的 、c、 值，e、e-p，e-Lgp 曲线沉降计算3)陡坡路堤(横坡1：1.25，即 22)(1) 填料的 、c、 值稳定计算(2)基底土的 、c、 0稳定计算(3)支挡建筑物基底与岩土的摩擦系数 f4)浸水路堤(1) 填料的 、c、 值稳定计算(2)防水措施所需的设计参数，如支挡的 0、f 等2、路堑1)土

2、质路堑(1)边坡土的 、c、 地下水位稳定计算(2)基底土的 0、e、e-p，e-Lgp 曲线沉降计算(3)边坡率(4)支挡工程的设计参数(挡土墙、抗滑桩、锚杆等)2)石质路堑(1)石质边坡的 、c、 或 e(岩体，结构面)(2)边坡率(3)加固工程所需的设计参数3、不良地质地段路基1)崩塌地段(1)石块的弹跳高度、块度(2)各类防护和支挡建筑所需的设计参数遮挡建筑棚洞、明洞(按隧道要求)支挡建筑按支挡建筑要求拦截建筑拦石墙等2)岩堆地段(1)路堑边坡率(2)路堑边坡土的 、c、 0、f稳定计算(3)支挡建筑的设计参数3)岩溶及人工洞穴地段(1)洞穴顶板的安全厚度：完整基岩厚跨比为 0.5，不

3、完整基岩，顶板厚度5 倍洞高(2)洞穴距路基的安全距离：坡脚距洞穴的水平距离必须满足路堤填料扩散角的要求(3)处理工程的设计参数(视处理工程的种类而定)4)煤矿采空区地段(1)确定移动盆地范围(2)在路基范围内埋深40m，宽度2m 的坑道必须处理5)地震地区路基2(1)基底土计算沉降指标(2)液化土指标：按铁路抗震设计规范，采用标贯及静探来判定(3)软土的震陷指标：按软土层的承载力及平均剪切波速来判定，如 7 度区，fK80KPa，Vs90m/s,即能发生震陷4、特殊岩土地段路基1)软土(1)软土的 、c、稳定计算，c、 值应采用三轴试验(2)软土的压缩曲线 e-p，e-Lgp沉降计算，压缩指

4、数法尚需 Cc、Pc、Cs 分别为压缩指数，前期固结压力，回弹指数(3)抗滑建筑所需的设计参数2)膨胀岩土地段除同一般路堤、路堑外，增加(1)膨胀性指标：膨胀土为自由膨胀率40%，蒙脱石含量7%，阳离子交换量170mmoL/kg，膨胀岩为自由膨胀率30%，饱和吸水率10%，膨胀力100KPa(2)大气影响层深度:由降水、蒸发、地温等气候因素引起土的膨胀变形的有效深度；影响特别显著的深度称大气影响急剧层深度。5、主要附属工程1)挡土墙(1)墙背土的 、c、稳定计算(2)土与墙背的摩擦角稳定计算(3)基底摩擦系数稳定计算(4)基础承载力承重计算2)抗滑桩(1)岩土的 0、c、推力计算(2)地基系数

5、稳定计算(土按地基土比例系数提)。根据 wikler 假定压力与沉降成正比而来，是地基土在外力作用下，产生单位变位时所需的压力，有的认为是一个常数，有的认为在土层中是随深度成正比增长的一个变数，由地基系数的比例系数与深度之积构成，一般地，在弹性桩设计时，土层中提地基系数的比例系数；在隧道设计中一般提地基系数。地基系数、基床系数、弹性抗力系数、地层抗力系数属同一概念。3)锚杆、锚索(1)土的 、c、 孔隙率、渗透系数强度及压浆计算(2)岩石的剪切强度(抗剪、抗剪断、抗切)，抗剪强度是沿已有的破裂面进行，=tg；抗剪断强度是指在垂直压力作用下的岩石剪断强度，即 =tg+c；抗切强度是指应力等于零时

6、的抗剪断强度即 =c(3)岩石与灌浆的结合力，一般查表(4)地下水的腐蚀性4)深基坑(1)坑壁及基底土的 0、c、e、K。 、压缩模量，是支护设计和沉降计算的技术参数。c、 值应采用三轴试验的总应力法，有效应力法；基坑底有软粘土时，应进行抗隆起验算，有砂土时，特别是粉、细砂时，应进行抗渗流稳定性验算。(2)渗透系数降水截水设计(3)基床系数支护设计(4)岩石的单轴极限抗压强度支护设计(5)孔隙水压力支护设计；注意抗浮设防水位，进行抗浮验算，提供所采取的抗浮措施，如抗浮锚杆等所需的地质设计参数(6)标贯击数估算砂土的有效内摩擦角，用于支护设计3(二)桥梁、涵洞按基础类型1、明挖基础(1) 0(有

7、基本、标准、允许、极限)(2)临时开挖边坡率(3) 、c、稳定计算(4)颗分、I L冲刷计算，公式中有 IL(5)基础底面与地基土间的摩擦系数 f(6)渗透系数(K、Q)(7)压缩模量沉降计算(8)峡谷区岸坡安全角，一般采用 4 种方法综合确定：自然边坡调查法；岩体内摩擦角及结构面综合判定法；自然边坡、岩体内摩擦角综合判定法（i+）/2；SARMA(萨尔玛)法利用极限平衡理论通过力学模拟程序公式计算2、桩基1)摩擦桩(1)打入、震动下沉、桩尖爆扩桩桩周土极限摩阻力 fi桩尖土的极限承载力 R土的 、c、压缩模量 Es(2)钻孔、挖孔灌注桩f i、 0、c、Es2)柱桩(1)支承于岩石层上的打入

8、、震动下沉桩岩石试块单轴抗压极限强度 R岩层破碎系数，可查表，一般为 0.30.5(2)支承于岩石层上与嵌入岩石层内的钻(挖)孔灌注桩R岩层破碎系数3)管柱基础(钢筋混凝土、钢管柱)(1) R(2)岩层破碎系数 C1、C 2，C 1为 0.30.5；C 1为 0.020.04(3)摩擦支承的设计参数须通过试桩确定4)沉井基础(1) 0(2)压缩模量 Es(3) 地基系数(土提地基系数的比例系数)(4)岩石的单轴抗压极限强度(确定岩石的地基系数)，可查表(5)土对井壁的摩阻力，可查表(三)隧道按结构物类型1、一般隧道明洞1)围岩分级(表法、波速法、裂隙系数法、岩体质量指标法（BQ 法） 、岩石质

9、量指标法（RQD 法)分级表法(略) 弹性波速法(km/s) 4.5 3.5-4.5 2.5-4 1.5-3 1-2 1裂隙系数法 0.8-1 0.8-1 0.6-0.8 0.4-0.6 0.2-0.4 0.2岩石质量指标法(RQD) 95% 85-95 75-85 50-75 25-50 254岩体质量指标法(BQ) 550 450-550 350-450 250-350 2502)洞口边坡及地基(同前)3)岩石裂隙率压浆用4)洞身地下水及温度涌水量计算预测方法一般采用(1)水均衡法，(2)地下水动力学法，(3)比拟法(4)同位素氚(T)法，(5)水底隧道相关公式(苏联、日本)；预测隧道涌水

10、量的宽度有：(1)地质调查法调查含水体与两侧隔水体的分界线；通过储水构造时采用其平均宽度等，(2) 地下水动力法，经验公式：潜水 Ro=o+2sHK，承压水 Ro=o+10sK 等， (3)比拟法既有隧道、坑道资料、隧道温度通过地温梯度计算，有深孔时采用井温。5)竖井、斜井、平导、横洞的设计参数同洞身2、高地应力隧道1)地层最大、最小主应力 max、 min，及方向勘察期间测定地应力的最好方法是水压致裂法，在钻孔中进行。2)岩石单轴抗压极限强度 R岩爆及变形判别3)侧压力系数变形判别4)岩爆及大变形的判别：当 R/ max4，地应力极高；R/ max=47 时，为高地应力，常采用 max(0.

11、150.2)R 式判别硬质岩的岩爆；大变形的判别是针对极软岩而言，当z/R2-3 时，就可能出现大变形。3、盾构隧道1)洞口路堑边坡岩土的 、c、 值，边坡率及支挡建筑的地基承载力，基底摩擦系数2)洞身(1)围岩分级土质为表法、波速法，岩质可增加裂隙系数法、岩石、岩体质量指标法。(2)地下水地下水位、孔隙水压力计算水压力、衬砌及盾构设计用。地下水流向、流速分析注浆法、冻结法的可行性渗透系数决定降水方法及抽水量；判定注浆难易，盾构造型。水质分析判定水体的侵蚀性(3)土(岩)层的物理性质重力密度计算土压力土的孔隙比、岩石的裂隙率估算浆量含水量计算浆体充填量，施工稳定性分析(岩石为含水率)土的液、塑

12、限推算土的稳定性；结合土的灵敏度，选择注入率颗分推算渗透系数，测算注入率，选择注浆材料及压注方式热物理指标通风设计用(4)土(岩)层的力学性质土的无侧限抗压强度推算土的抗剪强度，等于其 1/2岩石的最大极限抗压强度盾构及刀具选择等漂卵石的最大粒径及强度盾构及刀具选择等土的 c、 值计算土压力、盾构选型等土的变形模量、压缩模量计算沉降泊松比计算侧压力系数，用于变形计算基床系数计算地层反力标贯击数盾构选型，液化判定54、瓦斯隧道除一般隧道的设计参数外，尚需1)瓦斯含量 W煤层或岩体单位重量所含的瓦斯量 m3/t突出评价2)瓦斯压力 P瓦斯所具有的气体压力 MPa突出评价3)瓦斯涌出量 Q单位时间内

13、涌出的瓦斯量 m3/min突出评价4)放散指数P瓦斯从钻孔中单位时间、单位长度涌出的最大流 L/minm突出评价5)岩石坚固性系数 f岩体抗冲击破碎的能力突出评价6)岩层视密度、空隙率计算瓦斯含量7)瓦斯工区长度防爆施工长度5、膨胀岩隧道除一般隧道的设计参数外尚需1)岩土的膨胀率 f衬砌设计用2)收缩系数衬砌设计用3)含水量变化的平均值预面膨胀量4)湿度系数计算大气变化影响层5)膨胀压力衬砌设计用6)锚杆设计所需的参数，同前六、施工中常见的工程地质问题及处理(一)路基1、工程地质问题常见为边坡坍滑，大者形成工程滑坡；路堤填方段多为沉陷，坍滑2、处理措施多采用综合治理1)抗滑桩为主，结合增设排水

14、措施，是目前整治边坡坍滑的主要手段2)清方减载、排水、适当加强支挡，是临时整治边坡坍滑的主要措施3)预应力锚索，锚索抗滑桩是整治深层滑动边坡的有效方法4)对不稳定斜坡的预加固先桩后挖，是防止工程滑坡的可靠手段3、例1)南昆线八渡车站古滑坡复活，三个山头整体下滑，滑面深数十米，设三排抗滑桩，共 107 根，辅以锚索抗滑桩，清方减载，地下水引排，整治成功2)南昆线百色至田林间数十公里软质岩高边坡，施工中边坡坍滑严重，后采用分层稳定，坡脚预加固方法，先桩后挖，分层稳定，取得成功3)成昆线广通车站路堤填方大面积沉陷下滑，后采用横向支撑盲沟，加固坡脚取得成效4)膨胀岩地段路基南昆线通过百色盆地，为第三系

15、膨胀岩分布区，长约 70km，由泥岩、泥质粉砂岩组成，自由膨胀率平均80%，具膨胀性，碎裂性，低强度三大工程地质特征，施工中路堑边坡坍滑严重，路基基床普遍变形，造成挡墙损坏，抗滑桩倾斜，处理措施为：(1)缓边坡，大平台，矮挡墙，深路基，这是普遍原则，但效果不佳，边坡刷到1：6(10)仍有变形，后在综合治理中又加作(2)及以下措施 。(2)加强坡面防护：拱型浆砌片石骨架，内铺草皮，并结合边坡支撑渗沟(3)路堑坡脚增设抗滑挡墙或抗滑桩(4)部分路堑段设置纵向排水盲沟(5)陡边坡强支挡，减少排水路径，少破坏自然边坡(6)路堤边坡设土工网格，增设反压护道，局部坡脚设抗滑桩5)岩溶地段路基6以南昆线为例，路基通过可溶岩地段长约 300km。隐伏岩溶近 2900 处，施工中地面塌陷共 50 余处，处理措施为：(1)加强地表排水：主要是地表水对土层的冲刷，掏蚀所致(2)揭盖换填碎石，用 C15级砼表层封闭(浅部)(3)注浆(深部)6)软土地段路基以南昆线为例，全线软土有 30 余段，较典型的有永丰营车站软土，C=1517KPa、=48，厚 1050m，车站填筑完成后，路堤