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1、隧道及岩土工程系隧道及岩土工程系20122012年年9 9月月隧道勘察的三个阶段隧道勘察的三个阶段隧道勘察的三个阶段隧道勘察的三个阶段隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要手段隧道勘察的主要手段隧道勘察的主要手段隧道勘察的主要手段地质勘察地质勘察地质勘察地质勘察水文勘察水文勘察水文勘察水文勘察建筑环境评价建筑环境评价建筑环境评价建筑环境评价隧道勘察的目的：隧道勘察的目的： 查明隧道所处位置的工程地质条件和水文地质条件查明隧道所处位置的工程地质条件和水文地质条件查明隧道所处位置的工程地质条件和水文地质条件查明隧道所处位置的工程地质条件和水文地质条件
2、为规划、设计、施工提供资料为规划、设计、施工提供资料为规划、设计、施工提供资料为规划、设计、施工提供资料对存在的岩土工程问题、环境问题进行分析评价对存在的岩土工程问题、环境问题进行分析评价对存在的岩土工程问题、环境问题进行分析评价对存在的岩土工程问题、环境问题进行分析评价提出合理的设计和施工建议提出合理的设计和施工建议提出合理的设计和施工建议提出合理的设计和施工建议隧道施工和运营对环境保护的影响提出意见隧道施工和运营对环境保护的影响提出意见隧道施工和运营对环境保护的影响提出意见隧道施工和运营对环境保护的影响提出意见张在明张在明 中国工程院院士中国工程院院士中国地质勘察大师中国地质勘察大师王思敬
3、王思敬 中国工程院院士中国工程院院士中国地质勘察大师中国地质勘察大师2.1 2.1 隧道勘察的三个阶段隧道勘察的三个阶段 隧隧道道勘勘察察阶阶段段的的划划分分与与公公路路设设计计阶阶段段相相适适应应，一般分为：一般分为：可行性勘察可行性勘察；初步勘察；详细勘察。；初步勘察；详细勘察。 可行性可行性研究勘研究勘察察预可行性预可行性研究研究工程可行工程可行性研究性研究桥隧可行性桥隧可行性研究现状研究现状侧重于是收集与研究已有的侧重于是收集与研究已有的文献资料文献资料在分析已有资料的基础上，在分析已有资料的基础上，通过踏勘，实地调查，大致通过踏勘，实地调查，大致查明地质情况查明地质情况人民盼望已久，
4、居于形式偏多人民盼望已久，居于形式偏多初步初步勘察勘察收集资料收集资料工程地质选工程地质选定隧道线位定隧道线位初步勘察初步勘察资料整理资料整理取得隧道所在位置的初步总平面布置取得隧道所在位置的初步总平面布置地形图及有关工程性质，规模的文件地形图及有关工程性质，规模的文件初勘工作的任务是选择经济合理、技初勘工作的任务是选择经济合理、技术可行的最优隧道位置方案术可行的最优隧道位置方案工程地质勘察的原始资料，包括调查、工程地质勘察的原始资料，包括调查、测绘、勘探、试验等资料测绘、勘探、试验等资料初步勘察：初步勘察：详细勘察：详细勘察：详细详细勘察勘察目的目的任务任务步骤步骤为线位布设和编制施工图设计
5、提供完为线位布设和编制施工图设计提供完整的工程地质资料整的工程地质资料在初勘基础上，进一步查明隧道沿线在初勘基础上，进一步查明隧道沿线地质特征和不良地质规模、大小范围地质特征和不良地质规模、大小范围(1)前期的准备工作；前期的准备工作；(2)沿线地质勘察；沿线地质勘察；(3)试验；试验；(4)资料整理；资料整理；(5)编写详勘报告编写详勘报告隧道勘察的三个阶段隧道勘察的三个阶段隧道勘察的三个阶段隧道勘察的三个阶段隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要手段隧道勘察的主要手段隧道勘察的主要手段隧道勘察的主要手段地质勘察地质勘察地质勘察地质勘察水文勘察
6、水文勘察水文勘察水文勘察建筑环境评价建筑环境评价建筑环境评价建筑环境评价 2.2 2.2 隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要方法 2.2.1 2.2.1 收集研究既有资料收集研究既有资料 地形地貌地形地貌: : 区域地貌类型及主要特征区域地貌类型及主要特征地质情况地质情况: : 地层、地质构造、岩性、土质等地层、地质构造、岩性、土质等区域水文情况：地下水的类型、分布、埋深等区域水文情况：地下水的类型、分布、埋深等特殊地质：特殊地质： 膨胀岩土、黄土膨胀岩土、黄土不良地质：不良地质： 分布，发育分布，发育 与活动特点等与活动特点等植被及环境植被及环境: : 如气候、水文、植被、土壤等；如气候、水文
7、、植被、土壤等；需要收集哪些资料？需要收集哪些资料？2.2.1 2.2.1 收集研究既有资料收集研究既有资料 地震资料地震资料: : 历史情况，地震烈度、地震破坏情况历史情况，地震烈度、地震破坏情况等等气象资料：如气温、降水、蒸发、温度、积雪等气象资料：如气温、降水、蒸发、温度、积雪等其他资料：相关的法令、法规、方其他资料：相关的法令、法规、方针和政策等内容针和政策等内容类似工程经验类似工程经验: : 区内已有公路、铁路等其它土建区内已有公路、铁路等其它土建工程的工程地质问题及其防治措施等；工程的工程地质问题及其防治措施等；需要收集哪些资料？需要收集哪些资料？2.2.2 2.2.2 调查与测绘
8、调查与测绘 充分说明充分说明 隧道通过地段的地形状况隧道通过地段的地形状况充分说明充分说明 隧道通过地段地质条件隧道通过地段地质条件充分说明充分说明 隧道通过地段自然条件隧道通过地段自然条件充分说明充分说明 隧道通过地段施工条件隧道通过地段施工条件调查与测绘要弄清楚什么问题？调查与测绘要弄清楚什么问题？2.2.2 2.2.2 调查与测绘调查与测绘（1 1）自然概况）自然概况 以地形地貌特征为主的概况。以地形地貌特征为主的概况。调查与测绘要弄清楚什么问题？调查与测绘要弄清楚什么问题？2.2.2 2.2.2 调查与测绘调查与测绘（2 2）工程地质调查）工程地质调查 * * * * 直接观测直接观测
9、直接观测直接观测* * * * 访问群众访问群众访问群众访问群众调查与测绘要弄清楚什么问题？调查与测绘要弄清楚什么问题？2.2.2 2.2.2 调查与测绘调查与测绘（3 3）工程地质测绘）工程地质测绘 1) 1) 野外测绘方法野外测绘方法 （a a）标测方法）标测方法 （b b）工程地质测绘的基本方法）工程地质测绘的基本方法 （c c）隧道工程地质测绘的路线法，反应调查结）隧道工程地质测绘的路线法，反应调查结果果调查与测绘要弄清楚什么问题？调查与测绘要弄清楚什么问题？2.2.2 2.2.2 调查与测绘调查与测绘（3 3）工程地质测绘）工程地质测绘2 2）有航摄资料的方法）有航摄资料的方法 遥感
10、技术是根据电磁波辐射（发射、吸收、反射）的遥感技术是根据电磁波辐射（发射、吸收、反射）的遥感技术是根据电磁波辐射（发射、吸收、反射）的遥感技术是根据电磁波辐射（发射、吸收、反射）的理论，应用各种光学、电子探测器，对远距离目标进行探测理论，应用各种光学、电子探测器，对远距离目标进行探测理论，应用各种光学、电子探测器，对远距离目标进行探测理论，应用各种光学、电子探测器，对远距离目标进行探测和识别综合技术，可用于工程地质调查测绘。和识别综合技术，可用于工程地质调查测绘。和识别综合技术，可用于工程地质调查测绘。和识别综合技术，可用于工程地质调查测绘。（a a）立体镜判释）立体镜判释（b b）实地调查测
11、绘（实地验证）实地调查测绘（实地验证）（c c）绘制工程地质图）绘制工程地质图调查与测绘要弄清楚什么问题？调查与测绘要弄清楚什么问题？ 航摄资料航摄资料航摄资料航摄资料调查与测绘要弄清楚什么问题？调查与测绘要弄清楚什么问题？ 航摄资料航摄资料航摄资料航摄资料调查与测绘要弄清楚什么问题？调查与测绘要弄清楚什么问题？ 航摄资料航摄资料航摄资料航摄资料调查与测绘要弄清楚什么问题？调查与测绘要弄清楚什么问题？ （4 4）调查测绘内容）调查测绘内容 地形、地貌；地层、地形、地貌；地层、地形、地貌；地层、地形、地貌；地层、 岩性；岩性；岩性；岩性； 地质构造地质构造地质构造地质构造地表水和地下水；特殊地质
12、、地表水和地下水；特殊地质、地表水和地下水；特殊地质、地表水和地下水；特殊地质、 不良地层；地震不良地层；地震不良地层；地震不良地层；地震工程经验；施工条件；施工方法工程经验；施工条件；施工方法工程经验；施工条件；施工方法工程经验；施工条件；施工方法泉州地形图泉州地形图 隧道勘察的三个阶段隧道勘察的三个阶段隧道勘察的三个阶段隧道勘察的三个阶段隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要手段隧道勘察的主要手段隧道勘察的主要手段隧道勘察的主要手段地质勘察地质勘察地质勘察地质勘察水文勘察水文勘察水文勘察水文勘察建筑环境评价建筑环境评价建筑环境评价建筑环境评价
13、2.3 2.3 隧道勘察的主要手段隧道勘察的主要手段 一、挖探：一、挖探： 2 23 3米米 二、简易钻探：二、简易钻探：3 31010米米三、钻探：冲击钻、回转钻等三、钻探：冲击钻、回转钻等四、地球物理勘探四、地球物理勘探一、一、 挖探挖探 trial pits优点优点: : 直观直观, , 取原状样取原状样缺点缺点: : 一般一般34m, 34m, 地下水以下危地下水以下危险险挖挖 探：探： 2 23 3米米 二、简易钻探：二、简易钻探：3 31010米米简易钻探：简易钻探： 3 31010米米 钻探的取芯钻探的取芯 钻探的取芯钻探的取芯 钻探的取芯钻探的取芯2.3 2.3 隧道勘察的主要
14、手段隧道勘察的主要手段 一、挖探：一、挖探： 2 23 3米米 二、简易钻探：二、简易钻探：3 31010米米三、钻探：冲击钻、回转钻等三、钻探：冲击钻、回转钻等四、地球物理勘探四、地球物理勘探三、钻探：冲击钻、回转钻等三、钻探：冲击钻、回转钻等常用的办法常用的办法,可达可达100m以下以下划分地层划分地层确定地下水确定地下水取样取样可以结合原位试验可以结合原位试验3 钻探钻探 Exploration Drilling回转式钻机回转式钻机回转式钻机回转式钻机泥浆槽泥浆槽沉淀槽沉淀槽三、钻探：冲击钻、回转钻等三、钻探：冲击钻、回转钻等钻机可以悬挂钻机可以悬挂钻机可以悬挂钻机可以悬挂9150m91
15、50m9150m9150m长的钻杆延伸到海洋底部长的钻杆延伸到海洋底部长的钻杆延伸到海洋底部长的钻杆延伸到海洋底部8235823582358235m m m m深的地方深的地方深的地方深的地方 因为水深大不能锚定系留，必须使用因为水深大不能锚定系留，必须使用DPSDPS（Dynamic Dynamic Positioning System - Positioning System - 动态定位系统）。动态定位系统）。JOIDES Resolution 深水钻探深水钻探 国国 家家 科科 技技部部 “九九 五五 ”曾曾提提出出8 8字字方方针：针：“ 上天、上天、 入地、入地、 下海、下海、 登
16、登 极极 ”都都与与钻钻探探工工程有关程有关。2.3 2.3 隧道勘察的主要手段隧道勘察的主要手段 一、挖探：一、挖探： 2 23 3米米 二、简易钻探：二、简易钻探：3 31010米米三、钻探：冲击钻、回转钻等三、钻探：冲击钻、回转钻等四、地球物理勘探（物探）四、地球物理勘探（物探）四、地球物理勘探物探四、地球物理勘探物探基本原理：基本原理： 利用岩土体材料的导电性和导磁性，利用岩土体材料的导电性和导磁性，根据接收信号判断地层缺陷及力学性质。根据接收信号判断地层缺陷及力学性质。1 地球物理勘探地球物理勘探(物探物探Geophysical Exploration)物探物探: :根据密度、导电性
17、等物理性质的差别，勘测地根据密度、导电性等物理性质的差别，勘测地层分布、地质构造和地下水位置层分布、地质构造和地下水位置方法方法: :重力场重力场, ,磁电场磁电场, ,声声, ,弹性波弹性波, ,放射性勘探放射性勘探, ,地震地震勘探勘探( (规范规范, ,剪切波速剪切波速) )优点优点: :简单迅速简单迅速缺点缺点: :间接判断间接判断, , 范围较大范围较大. .物探根据岩土物理性质不同的分类：物探根据岩土物理性质不同的分类： 电法勘探电法勘探隧道常用隧道常用电磁法勘探（地质雷达）电磁法勘探（地质雷达）隧道常用隧道常用地震勘探地震勘探隧道常用隧道常用声波探测声波探测重力勘探重力勘探磁力勘
18、探磁力勘探放射性勘探放射性勘探 是利用高频电磁脉冲波的是利用高频电磁脉冲波的反射探测地层结构和地下埋葬物反射探测地层结构和地下埋葬物体的电磁装置；体的电磁装置；SIR-300SIR-300型地质雷达型地质雷达 电磁法勘探电磁法勘探 通过发射天线向地下辐射通过发射天线向地下辐射宽带的脉冲波，在地下传播遇宽带的脉冲波，在地下传播遇到不同介质介电参数和导电率到不同介质介电参数和导电率存在差异时在界面上发生反射。存在差异时在界面上发生反射。 物探的现场物探的现场物探的曲线物探的曲线隧道勘察的三个阶段隧道勘察的三个阶段隧道勘察的三个阶段隧道勘察的三个阶段隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要
19、方法隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要手段隧道勘察的主要手段隧道勘察的主要手段隧道勘察的主要手段地质勘察地质勘察地质勘察地质勘察水文勘察水文勘察水文勘察水文勘察建筑环境评价建筑环境评价建筑环境评价建筑环境评价地质地质勘察勘察地质地质初勘初勘地质地质详勘详勘为隧道位置选择提为隧道位置选择提供工程地质条件供工程地质条件为隧道施工图设计为隧道施工图设计提供地质条件提供地质条件地质勘察：地质勘察：地质地质初勘初勘目的任务目的任务基本内容基本内容主要手段主要手段选定隧道位置选定隧道位置查明控制隧道方案的工程地质问题查明控制隧道方案的工程地质问题以调查与测绘为主，配合物探以调查与测绘为主，配合物探地质初勘：
20、地质初勘：地质地质详勘详勘目的任务目的任务基本内容基本内容主要手段主要手段根据批准的初步设计，根据批准的初步设计，对选定隧道位置详勘，对选定隧道位置详勘，为施工图设计服务为施工图设计服务对主要的重大工程地质对主要的重大工程地质问题作出可靠结论问题作出可靠结论坑探、钻探、物探坑探、钻探、物探地质详勘：地质详勘：槽探槽探挖探挖探地质断面图地质断面图地质钻孔图地质钻孔图地质钻孔柱状图地质钻孔柱状图隧道勘察的三个阶段隧道勘察的三个阶段隧道勘察的三个阶段隧道勘察的三个阶段隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要手段隧道勘察的主要手段隧道勘察的主要手段隧道勘察
21、的主要手段地质勘察地质勘察地质勘察地质勘察水文勘察水文勘察水文勘察水文勘察建筑环境评价建筑环境评价建筑环境评价建筑环境评价2.5 2.5 水文勘察水文勘察恶化围岩稳定状态恶化围岩稳定状态恶化围岩稳定状态恶化围岩稳定状态导致施工困难导致施工困难导致施工困难导致施工困难增大工程造价增大工程造价增大工程造价增大工程造价造成工业用水和饮用水造成工业用水和饮用水造成工业用水和饮用水造成工业用水和饮用水困难困难困难困难隧道内涌水隧道内涌水地表枯水地表枯水 必须进行调查预测必须进行调查预测涌水涌水调查调查内容：调查地下水的类型及其与地内容：调查地下水的类型及其与地表水的相互补给关；调查地下水的表水的相互补给
22、关；调查地下水的流量、流向及水质等流量、流向及水质等预测地下水的涌水量预测地下水的涌水量利用钻探成果判断涌水情况利用钻探成果判断涌水情况地下水涌水调查：地下水涌水调查：查明涌向隧道的地下水的范围查明涌向隧道的地下水的范围枯水枯水调查调查目的：明确由于修建隧道工程而使目的：明确由于修建隧道工程而使地下水及供水受到影响，造成工业地下水及供水受到影响，造成工业用水及居民饮水困难等用水及居民饮水困难等主要内容：地下水的利用状况、地主要内容：地下水的利用状况、地下水季节性变化以及雨后变化、植下水季节性变化以及雨后变化、植被情况等被情况等枯水调查：枯水调查：与隧道涌水有关联的物探调查与隧道涌水有关联的物探
23、调查隧道勘察的三个阶段隧道勘察的三个阶段隧道勘察的三个阶段隧道勘察的三个阶段隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要手段隧道勘察的主要手段隧道勘察的主要手段隧道勘察的主要手段地质勘察地质勘察地质勘察地质勘察水文勘察水文勘察水文勘察水文勘察建筑环境评价建筑环境评价建筑环境评价建筑环境评价2.6 2.6 建筑环境评价建筑环境评价目的：明确环境现状，目的：明确环境现状，不因修建工程而使环境不因修建工程而使环境恶化，研究有关对环境恶化，研究有关对环境影响的内容及其程度；影响的内容及其程度；提出防止破坏环境的措提出防止破坏环境的措施等。施等。2.6.1 2.
24、6.1 对现有生态环境保护的项目对现有生态环境保护的项目（1 1）水资源保护；）水资源保护；（2 2）植被保护；）植被保护；（3 3）特殊区）特殊区( (名胜古迹、温泉、风景等名胜古迹、温泉、风景等) )保护；保护；（4 4）环境污染的保护）环境污染的保护( (污水、烟尘、噪声、有害物等污水、烟尘、噪声、有害物等) )（5 5）弃碴处理；）弃碴处理；2.6.2 2.6.2 2.6.2 2.6.2 隧道工程周围环境现状的调查隧道工程周围环境现状的调查隧道工程周围环境现状的调查隧道工程周围环境现状的调查 地物地貌调查：洞口附近居民住宅，单位分布及规模地物地貌调查：洞口附近居民住宅，单位分布及规模地
25、物地貌调查：洞口附近居民住宅，单位分布及规模地物地貌调查：洞口附近居民住宅，单位分布及规模地形地质调查：地形特征、地质构造及不稳定地层类型地形地质调查：地形特征、地质构造及不稳定地层类型地形地质调查：地形特征、地质构造及不稳定地层类型地形地质调查：地形特征、地质构造及不稳定地层类型大气质量调查：气象资料，大气污染现状大气质量调查：气象资料，大气污染现状大气质量调查：气象资料，大气污染现状大气质量调查：气象资料，大气污染现状水质调查：水源类型、供水量及方式、水源补给情况水质调查：水源类型、供水量及方式、水源补给情况水质调查：水源类型、供水量及方式、水源补给情况水质调查：水源类型、供水量及方式、水
26、源补给情况噪声振动调查：运输装卸及爆破产生的噪声噪声振动调查：运输装卸及爆破产生的噪声噪声振动调查：运输装卸及爆破产生的噪声噪声振动调查：运输装卸及爆破产生的噪声生态资源调查：森林、草场、水域面积；野生动物生态资源调查：森林、草场、水域面积；野生动物生态资源调查：森林、草场、水域面积；野生动物生态资源调查：森林、草场、水域面积；野生动物打浦路隧道复线工程环境影响打浦路隧道复线工程环境影响 2.6.3 2.6.3 预测环境影响预测环境影响大气：预测隧道运营后，大气中废气对人的影大气：预测隧道运营后，大气中废气对人的影响程度，预测方式是扩散模式响程度，预测方式是扩散模式水质：隧道内排出的施工及运营
27、水等水质：隧道内排出的施工及运营水等振动与噪声：根据地形、植被情况进行预测振动与噪声：根据地形、植被情况进行预测地表沉陷：与地质、断面、施工、支护等有关地表沉陷：与地质、断面、施工、支护等有关动物与植物：隧道排出的废气、噪声等动物与植物：隧道排出的废气、噪声等自然景观：隧道洞门与周围环境的有机协调自然景观：隧道洞门与周围环境的有机协调2.6.4 2.6.4 环境影响的评价环境影响的评价 隧道工程的修建对当地环境隧道工程的修建对当地环境会造成什么样的影响？会造成什么样的影响？ 根据掌握情况，对照影响指根据掌握情况，对照影响指标进行评价。标进行评价。2.6.5 2.6.5 环境保护措施的探讨环境保
28、护措施的探讨(1)(1)水资源的保护措施水资源的保护措施(2)(2)对污水的防治措施对污水的防治措施(3)(3)对粉尘污染防治措施对粉尘污染防治措施(4)(4)对有毒有害气体、物质的防治措施对有毒有害气体、物质的防治措施(5)(5)对噪声控制措施对噪声控制措施(6)(6)对振动的防治对振动的防治2.6.6 2.6.6 环境保护措施的探讨环境保护措施的探讨(1)(1)环境必要性及其效果环境必要性及其效果(2)(2)环境现状调查环境现状调查(3)(3)环境预测环境预测(5)(5)环境保护环境保护如何构建隧道建筑环境？如何构建隧道建筑环境？第二章第二章 思考题思考题1 1、隧道勘察的目的和意义是什么？、隧道勘察的目的和意义是什么？2 2、初步勘察和详细勘察有何异同？、初步勘察和详细勘察有何异同？3 3、隧道勘察方法除了收集资料、调查测绘、勘探外，据、隧道勘察方法除了收集资料、调查测绘、勘探外，据你所知还有哪些高科技手段和方法可用于隧道勘察？你所知还有哪些高科技手段和方法可用于隧道勘察？4 4、地下涌水和枯水调查的意义是什么？、地下涌水和枯水调查的意义是什么？5 5、隧道建筑环境评价的目的是什么？对生态环境有何意、隧道建筑环境评价的目的是什么？对生态环境有何意义？义？
