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1、第第1010章章 交通线路的环境地质问题交通线路的环境地质问题n10.1 概述概述n10.2 影响交通线路建设的地质环境条件影响交通线路建设的地质环境条件n10.3交通线路的环境地质问题交通线路的环境地质问题n10.4交通线路建设环境地质问题的预测和防治交通线路建设环境地质问题的预测和防治10.1 概述n现代jiao 通运输是由铁路、公路、水运、航空和管道等五种运输方式所组成的。其中以铁路、公路运输为主。n四通八达的公路网：从1984午午底我国开始修建第一条高速公路：上海嘉定高速公路(全长16km)，随后，相继建成了北京一天津一塘沽(全长143Km)、西安一临瞳(全长15km)、济南一青岛(全
2、长318km)、广州一深圳(全长120 km)、沈阳一大连(全长375km)等一批高速公路。截季1999午年底我国共建成高速公路3830 km，预计到2020年建成高速公路10000km。n 随着交通运输的发展，因修筑铁路和公路等交通线造成山体的崩滑坡现象也屡屡发生，我国铁路的宝成线、宝天线都是有名的“病害病害”线线。崩滑现象不仅严重妨碍甚至中断交通，n更严重的是破坏了工程地质环境，形成带状工程地质环境恶化区。日前，随着陆上交通线，特别是公路交通的普遍发达，交通线上尤其是山区公路上的重力崩滑破坏现象正向区域发展。n 公路与铁路在结构上虽各有其特点，但二者却有许多相同之处：n (1)它们均是线形
3、工程它们均是线形工程往往要穿过许多地质条件复杂的地区和不同的地貌单元，道路的结构复杂化；n (2)在山区线路中，塌方、滑坡、泥石流等不良地质塌方、滑坡、泥石流等不良地质现象都是它们的主要威胁，而地形条件又是制约线路现象都是它们的主要威胁，而地形条件又是制约线路的纵向坡度和曲率半径的重要因素；的纵向坡度和曲率半径的重要因素；n (3)两种线路的结构都是由三类建筑物所组成：第一类是路基工程路基工程，它是线路的主体建筑物(包括路堤和路堑)；第二类是桥隧工程桥隧工程(如桥梁、隧道、涵洞等)，它们是为了使线路跨越河流、深谷、不良的地质和水文地质地段，穿越高山峻岭或使线路从河、湖、海底以下通过等；第三类是
4、防护建防护建(构构)筑物筑物(如挡土墙、护坡、排水盲沟等)。10.2 影响交通线路建设的地质环境条件影响交通线路建设的地质环境条件n交通线路的修建和运营过程对地质环境的作用，称为交通线路的地质作用交通线路的地质作用(工程地质作用)。在这种作用下引起(诱发)的环境地质问题，称为交通交通线路的环境工程地质问题。线路的环境工程地质问题。n出现这类问题，是交通线路地质作用与其地质环境矛盾运动的结果。n 交通线路环境工程地质学交通线路环境工程地质学，就是研究交通线路环境工程地质问题的学科研究问题产生的条件、形成机制，提出评价、预测和防治措施，以达到合理利用和保护交通线路地质环境的目的。影响交通线路建设的
5、地质要素主要有：影响交通线路建设的地质要素主要有：n(1)地形地貌：地形地貌：常在宏观上决定地质环境的主要类型，控制交通线路地质作用的种类和强度，制约环境工程地质问题的类型和严重程度，例如山区和平原就是完全不同的两种情形。n n(2)地层岩性：地层岩性：地层的年代、性质，是重要的物质基础条件。n n(3)地质构造、新构造运动：地质构造、新构造运动：影响交通线路建设的地质要素主要有：影响交通线路建设的地质要素主要有：n(4)地下和地表水文条件：地下和地表水文条件：水是最活跃的动力因素，又是最易受人为活动影响的因素。水本身还是一种重要资源，是十分重要的环境因素，经常处于主导地位；或成为最重要的激发
6、因su。n(5)气候气候 气候直接地影响地表地下水文条件：岩性，间接影响地貌等，是不可忽视的环境因素，常制约环境工程地质问题的性质、类型、发展方向和程度。n(6)地震作用地震作用影响交通线路建设的地质要素主要有：影响交通线路建设的地质要素主要有：n(7)第四纪地质第四纪地质n(8)不良地质现象不良地质现象n(9)人类活动人类活动 人类在线路修建和yun行中所进行的开挖、填筑、堆积、车辆运行等活动，既是人类施加给地质环境的交通线路地质作用交通线路地质作用，也可看做是产生环境工程地质问题或地质灾害产生环境工程地质问题或地质灾害的环境因素。的环境因素。它既是破坏地质环境的最重要的因素，常处于主导地位
7、或激发地位，又可以是改善地质环境的因素，是可调控程度最高的因是可调控程度最高的因素，素，是研究的重点。10.3交通线路的环境地质问题交通线路的环境地质问题n道路的建设，必须开挖或回填土石方改变原来的地貌，破坏自然环境。草率地修建会加重地形的破坏，而加强规划可使这些影响减少。除此以外修筑道路还可导致以下一些环境变化导致以下一些环境变化：n n 1、截断含水层截断含水层n n 2、地下水位下降、地下水位下降n 修筑道路还可导致以下一些环境变化：n 3、边坡稳定性的破坏、边坡稳定性的破坏n 开挖山坡产生的边po坍塌、岩崩、岩体滑动、滑塌等现象都十分常见n4、淤积和侵蚀作用、淤积和侵蚀作用n沉积物来自
8、公路新开的地段中的路堤和取土坑路堤和取土坑。在外挖与铺砌路面之前，淤积问题最为严重在外挖与铺砌路面之前，淤积问题最为严重。公路路面及路堤排去越来越多的水，以及重新分布的地表径流，能促使邻区陆地和河流侵蚀作用，使邻区陆地和河流侵蚀作用，所产生的沉积物又被带入河流中，使河床沉积使河床沉积，渗透率降低；也可能使天然河道转变方向也可能使天然河道转变方向，洪水灾害增加，并使供水系统的含沙量增高，设计不当时，公路也会受到河流的侵蚀或受到异常洪水公路也会受到河流的侵蚀或受到异常洪水的影响。的影响。n5 排出酸性水体排出酸性水体n如果沿公路出露含有黄铁矿和其他硫化物，尤其容易受到风化与淋滤作用损害，正如在露天
9、矿采煤一样，能产生富含硫酸的水能产生富含硫酸的水。酸水排入供水系统中，对环境的影响最为严重。n 6 人为污染物的影响人为污染物的影响n 供水水源附近地带与植被的地带最易受到汽车废气的污染。为消灭昆虫和野草而喷射的杀虫剂和除草剂，为控制冰和雪的积累而投放到道路上的某些盐类等，都是污染环境的物质来源。一、路基稳定性问题一、路基稳定性问题n路基是道路的主要组成部分之一，它既是道路的它既是道路的主体，又是路面的基础。主体，又是路面的基础。一条公路质量的好坏，不仅与公路线形和路面质量有关，同时也与路基公路线形和路面质量有关，同时也与路基的质量有关的质量有关。路基松软，不仅会引起路面不均匀沉陷，影响路面的
10、平整度，车速降低，增加油料消耗和汽车修理费用，而且会招致路面的过早破坏；反之，路基坚固，不仅可以提高路面的使用品质，而且还可以减薄路面厚度，降低路面造价和维修费用。如果设计和施工不当，容易产生各种病害，导致路面路基破坏，影响交通和行车安全。1、对路基的基本要求n（1 1）具有足够的整体稳定性）具有足够的整体稳定性n 路基建成后，一般都改变了原地面的天然平衡状态，路基建成后，一般都改变了原地面的天然平衡状态，尤其是地质不良地段，甚至加剧了原地面酌不平衡状态。尤其是地质不良地段，甚至加剧了原地面酌不平衡状态。n（2 2）具有足够的强度）具有足够的强度n 公路的行车荷载，通过路面传给路基一定的压力，
11、路基公路的行车荷载，通过路面传给路基一定的压力，路基自身及路面的重量，亦给路基下层和地基一定压力，这些自身及路面的重量，亦给路基下层和地基一定压力，这些压力都可能使路基产生一定的变形，直接影响路面的工作压力都可能使路基产生一定的变形，直接影响路面的工作状况。状况。n（3 3）具有足够的水一温稳定性）具有足够的水一温稳定性n 路基受地形、地质、水文和气候等自然因素的影响极路基受地形、地质、水文和气候等自然因素的影响极大。在地面水和地下水的作用下，路基的强度将显著降低。大。在地面水和地下水的作用下，路基的强度将显著降低。特别是在季节性冰冻地区，还会发生周期性的冻融作用，特别是在季节性冰冻地区，还会
12、发生周期性的冻融作用，便路基内水分聚积，造成路基填土松软和翻浆，强度急剧便路基内水分聚积，造成路基填土松软和翻浆，强度急剧下降。下降。2、路基勘测必须符合的条件、路基勘测必须符合的条件n查明沿线地层岩性、地质构造、水文地质条件和土力学性能n勘测点应沿线路中心布置，对高路堤、深路堑、斜坡地段和其他特殊地质条件地段还应布置横剖面，每个剖面上勘测点不少于3个n进行岩土工程实验，提供必要的物理力学指标。3、桥位选择时要注意的环境地质问题、桥位选择时要注意的环境地质问题n选在河道顺直、水流集中、河床稳定的地段n选择在岸坡稳定、地基条件良好、无严重不良地质现象的地段n尽可能避开顺河方向及平行桥梁线轴线方向
13、的大断裂。4、路基横断面的基本形式、路基横断面的基本形式n路路基按其断面的填挖情况，大致分为路堤路堤(填填方路基方路基)、路堑、路堑(挖方路基挖方路基)和填挖结合路基和填挖结合路基三种基本类型。n路堤路堤指全部用岩土填筑而成的路基；n路堑路堑是指全部在原地面上开挖而成的路基，此二者是路基最基本的类型。n当原地面横坡较大、且路基较宽时，需一侧开挖而另一侧填筑，称为填挖结合路基填挖结合路基，也称半填半挖路基。路堤路堤:填土高度低于填土高度低于l m者为者为矮路堤矮路堤，118m(土质土质)或或l一一20m(石质石质)为为一般路一般路堤堤，高于，高于18m(或或20 m)者为者为高路堤高路堤。边坡坡
14、度的大小关系到边坡稳定和工程造价，边坡坡度的大小关系到边坡稳定和工程造价，边坡愈陡，稳定性愈差；边坡愈缓，土石方数量愈大，受水冲刷面积愈大甚至有时反而不利。路堑路堑：破坏了原地层的天然平衡状态，它的质量主要取决于地质条件与挖方深度，表现在边坡稳定性上。地质条件愈差，挖方愈深，则边坡宜愈缓，必要时还应予以加固。填挖结合路基填挖结合路基是路堑与路堤的综合形式，此类路基横断面的形式及其稳定性与地面是路堑与路堤的综合形式，此类路基横断面的形式及其稳定性与地面的横坡度有密切关系。其中填方部分在自重作用下有可能沿地面下滑。的横坡度有密切关系。其中填方部分在自重作用下有可能沿地面下滑。5、路基的变形、破坏及
15、其原因与措施、路基的变形、破坏及其原因与措施n对路基稳定性起主要作用的有水(流动的和不流动的)、温度(特别是从正温度过渡到负温度，以及从负温度过渡到正温度)以及风shi等。由于这些因素的作用，路基及其各部分将产生弹性变形和残余变形。nA、路堤的变形、破坏n路堤沉陷：路基表面的大量沉陷，主要由于软弱地基的沉陷引起 n 当用透水性不同的土杂乱无次序地当用透水性不同的土杂乱无次序地dui成路堤，以及冬季填筑路堤采用饱水的成路堤，以及冬季填筑路堤采用饱水的冻结土或混有雪的土时，均可产生饱和水区。易被水所饱和的砂土，能在堤冻结土或混有雪的土时，均可产生饱和水区。易被水所饱和的砂土，能在堤身中积蓄水分，从
16、而使路堤中的粉土和特性土过度潮湿。身中积蓄水分，从而使路堤中的粉土和特性土过度潮湿。n边坡溜方、滑坡及风shi溜方通常指的是边坡上面的表层土的下溜，它可能由于流动水冲刷边坡而引起 a、b溜方，c滑坡路堤沿地基滑动路堤沿地基滑动路堤倒塌（不同性质的土填堤引起）路堤倒塌（不同性质的土填堤引起）路堤变形路堤变形（a）在陡峭山坡上路堤沿地基滑动；）在陡峭山坡上路堤沿地基滑动；(b)路堤倒塌路堤倒塌nB、路基变形破坏的主要原因：n路基整个土体或其中一部分不稳定；路基以下的路基土体不稳定；行车荷载作用；填筑不正确与压实不足；季节性变化引起含水量及温度变化，使土体膨胀、收缩等。nC、路基稳定措施n正确设计路基横断面；选择良好的土填筑路基，采取正确填土方法；充分压实土基；适当抬高路基，防止地表水渗入或受地下水位影响；设置隔离层、隔温层及砂垫层（用于疏干土基）n路堑变形、破坏n主要是边坡变形：溜方和滑坡，崩塌与碎落二、路堑边坡稳定问题二、路堑边坡稳定问题三、隧道围岩的稳定问题n主要疏干地下水和产生地表塌陷。n影响隧道围岩稳定性的因素有：n（1）地质因素n岩层产状n地质构造n地下水n地震烈度n（2）工程因
