隧道勘察

1、,隧道工程,,隧道及巖土工程系2012年9月,主講：王 成,第二章 隧道勘查,第二章 隧道勘查,隧道勘察的三個階段,,隧道勘察的主要方法,,隧道勘察的主要手段,,地質勘察,,水文勘察,,建筑環(huán)境評價,,隧道勘察的目的：,查明隧道所處位置的工程地質條件和水文地質條件,,為規(guī)劃、設計、施工提供資料,,對存在的巖土工程問題、環(huán)境問題進行分析評價提出合理的設計和施工建議,,隧道施工和運營對環(huán)境保護的影響提出意見,,張在明 中國工程院院士

2、中國地質勘察大師,王思敬 中國工程院院士中國地質勘察大師,,2.1 隧道勘察的三個階段 隧道勘察階段的劃分與公路設計階段相適應，一般分為：可行性勘察；初步勘察；詳細勘察。,可行性研究勘察,,預可行性研究,工程可行性研究,橋隧可行性研究現(xiàn)狀,側重于是收集與研究已有的文獻資料,,在分析已有資料的基礎上，通過踏勘，實地調查，大致查明地質情況,,人民盼望已久，居于形式偏多,,初步勘察,,,收集資料,工程地質選定隧道線位,初步勘察

3、資料整理,取得隧道所在位置的初步總平面布置地形圖及有關工程性質，規(guī)模的文件,,初勘工作的任務是選擇經濟合理、技術可行的最優(yōu)隧道位置方案,,工程地質勘察的原始資料，包括調查、測繪、勘探、試驗等資料,,初步勘察：,詳細勘察：,詳細勘察,,,目的,任務,步驟,為線位布設和編制施工圖設計提供完整的工程地質資料,,在初勘基礎上，進一步查明隧道沿線地質特征和不良地質規(guī)模、大小范圍,,(1)前期的準備工作；(2)沿線地質勘察；(3)試驗；(4

4、)資料整理；(5)編寫詳勘報告,,第二章 隧道勘查,隧道勘察的三個階段,,隧道勘察的主要方法,,隧道勘察的主要手段,,地質勘察,,水文勘察,,建筑環(huán)境評價,,2.2 隧道勘察的主要方法 2.2.1 收集研究既有資料,地形地貌: 區(qū)域地貌類型及主要特征地質情況: 地層、地質構造、巖性、土質等區(qū)域水文情況：地下水的類型、分布、埋深等,特殊地質： 膨脹巖土、黃土不良地質： 分布，發(fā)育 與活動特點等植被及環(huán)

5、境: 如氣候、水文、植被、土壤等；,需要收集哪些資料？,2.2.1 收集研究既有資料,地震資料: 歷史情況，地震烈度、地震破壞情況等氣象資料：如氣溫、降水、蒸發(fā)、溫度、積雪等,其他資料：相關的法令、法規(guī)、方針和政策等內容,類似工程經驗: 區(qū)內已有公路、鐵路等其它土建工程的工程地質問題及其防治措施等；,需要收集哪些資料？,2.2.2 調查與測繪,充分說明 隧道通過地段的地形狀況,充分說明 隧道通過地段地質條件,充分說

6、明 隧道通過地段自然條件,充分說明 隧道通過地段施工條件,調查與測繪要弄清楚什么問題？,2.2.2 調查與測繪（1）自然概況 以地形地貌特征為主的概況。,調查與測繪要弄清楚什么問題？,2.2.2 調查與測繪（2）工程地質調查,* 直接觀測,* 訪問群眾,調查與測繪要弄清楚什么問題？,2.2.2 調查與測繪（3）工程地質測繪 1) 野外測繪方法,（a）標測方法 （b）工程地質測繪的基本方法 （c）隧道工程地質測繪

7、的路線法，反應調查結果,調查與測繪要弄清楚什么問題？,2.2.2 調查與測繪（3）工程地質測繪2）有航攝資料的方法 遙感技術是根據電磁波輻射（發(fā)射、吸收、反射）的理論，應用各種光學、電子探測器，對遠距離目標進行探測和識別綜合技術，可用于工程地質調查測繪。,（a）立體鏡判釋（b）實地調查測繪（實地驗證）（c）繪制工程地質圖,調查與測繪要弄清楚什么問題？,航攝資料,調查與測繪要弄清楚什么問題？,,航攝資料,調查與測繪

8、要弄清楚什么問題？,航攝資料,調查與測繪要弄清楚什么問題？,（4）調查測繪內容,地形、地貌；地層、 巖性； 地質構造,地表水和地下水；特殊地質、 不良地層；地震,工程經驗；施工條件；施工方法,泉州地形圖,第二章 隧道勘查,隧道勘察的三個階段,,隧道勘察的主要方法,,隧道勘察的主要手段,,地質勘察,,水文勘察,,建筑環(huán)境評價,,2.3 隧道勘察的主要手段,一、挖探： 2～3米,二、簡易鉆探：3～10

9、米,三、鉆探：沖擊鉆、回轉鉆等,四、地球物理勘探,一、 挖探 trial pits,優(yōu)點: 直觀, 取原狀樣缺點: 一般3~4m, 地下水以下危險,挖 探： 2～3米,二、簡易鉆探：3～10米,簡易鉆探： 3～10米,鉆探的取芯,鉆探的取芯,鉆探的取芯,2.3 隧道勘察的主要手段,一、挖探： 2～3米,二、簡易鉆探：3～10米,三、鉆探：沖擊鉆、回轉鉆等,四、地球物理勘探,三、鉆探：沖擊

10、鉆、回轉鉆等,常用的辦法,可達100m以下劃分地層確定地下水取樣可以結合原位試驗,鉆探 Exploration Drilling,三、鉆探：沖擊鉆、回轉鉆等,鉆機可以懸掛9150m長的鉆桿延伸到海洋底部8235m深的地方,,因為水深大不能錨定系留，必須使用DPS（Dynamic Positioning System - 動態(tài)定位系統(tǒng)）。,,JOIDES Resolution,深水鉆探,國家科技部“九五”曾提出8字方針：“ 上

11、天、 入地、 下海、 登極 ”都與鉆探工程有關。,2.3 隧道勘察的主要手段,一、挖探： 2～3米,二、簡易鉆探：3～10米,三、鉆探：沖擊鉆、回轉鉆等,四、地球物理勘探（物探）,四、地球物理勘探－物探,基本原理： 利用巖土體材料的導電性和導磁性，根據接收信號判斷地層缺陷及力學性質。,1 地球物理勘探(物探Geophysical Exploration),物探:根據密度、導電性等物理性質的

12、差別，勘測地層分布、地質構造和地下水位置方法:重力場,磁電場,聲,彈性波,放射性勘探,地震勘探(規(guī)范,剪切波速)優(yōu)點:簡單迅速缺點:間接判斷, 范圍較大.,,,,,,物探根據巖土物理性質不同的分類：,電法勘探－隧道常用,電磁法勘探（地質雷達）－隧道常用,地震勘探－隧道常用,聲波探測,重力勘探,磁力勘探,放射性勘探,是利用高頻電磁脈沖波的反射探測地層結構和地下埋葬物體的電磁裝置；,SIR-300型地質雷達,電磁法

13、勘探,通過發(fā)射天線向地下輻射寬帶的脈沖波，在地下傳播遇到不同介質介電參數(shù)和導電率存在差異時在界面上發(fā)生反射。,物探的現(xiàn)場,物探的曲線,第二章 隧道勘查,隧道勘察的三個階段,,隧道勘察的主要方法,,隧道勘察的主要手段,,地質勘察,,水文勘察,,建筑環(huán)境評價,,地質勘察,,,地質初勘,地質詳勘,為隧道位置選擇提供工程地質條件,,為隧道施工圖設計提供地質條件,,地質勘察：,地質初勘,,,目的任務,基本內容,主要手段,選定隧道位置,,查明控制隧

14、道方案的工程地質問題,,以調查與測繪為主，配合物探,,地質初勘：,地質詳勘,,,目的任務,基本內容,主要手段,根據批準的初步設計，對選定隧道位置詳勘，為施工圖設計服務,,對主要的重大工程地質問題作出可靠結論,,坑探、鉆探、物探,,地質詳勘：,槽探,挖探,地質斷面圖,地質鉆孔圖,地質鉆孔柱狀圖,第二章 隧道勘查,隧道勘察的三個階段,,隧道勘察的主要方法,,隧道勘察的主要手段,,地質勘察,,水文勘察,,建筑環(huán)境評價,,2.5 水文勘察,惡化

15、圍巖穩(wěn)定狀態(tài)導致施工困難增大工程造價,,造成工業(yè)用水和飲用水困難,,隧道內涌水,地表枯水,必須進行調查預測,涌水調查,,,內容：調查地下水的類型及其與地表水的相互補給關；調查地下水的流量、流向及水質等,,預測地下水的涌水量,,利用鉆探成果判斷涌水情況,,地下水涌水調查：,查明涌向隧道的地下水的范圍,,枯水調查,,,目的：明確由于修建隧道工程而使地下水及供水受到影響，造成工業(yè)用水及居民飲水困難等,,主要內容：地下水的利用狀況、地下水季

16、節(jié)性變化以及雨后變化、植被情況等,,枯水調查：,與隧道涌水有關聯(lián)的物探調查,,第二章 隧道勘查,隧道勘察的三個階段,,隧道勘察的主要方法,,隧道勘察的主要手段,,地質勘察,,水文勘察,,建筑環(huán)境評價,,2.6 建筑環(huán)境評價,目的：明確環(huán)境現(xiàn)狀，不因修建工程而使環(huán)境惡化，研究有關對環(huán)境影響的內容及其程度；提出防止破壞環(huán)境的措施等。,2.6.1 對現(xiàn)有生態(tài)環(huán)境保護的項目（1）水資源保護；（2）植被保護；（3）特殊區(qū)(名勝古跡、溫泉

17、、風景等)保護；（4）環(huán)境污染的保護(污水、煙塵、噪聲、有害物等)（5）棄碴處理；,2.6.2 隧道工程周圍環(huán)境現(xiàn)狀的調查,地物地貌調查：洞口附近居民住宅，單位分布及規(guī)模,,地形地質調查：地形特征、地質構造及不穩(wěn)定地層類型,,大氣質量調查：氣象資料，大氣污染現(xiàn)狀,,水質調查：水源類型、供水量及方式、水源補給情況,,噪聲振動調查：運輸裝卸及爆破產生的噪聲,,生態(tài)資源調查：森林、草場、水域面積；野生動物,,打浦路隧道復線工程環(huán)境影響,

18、2.6.3 預測環(huán)境影響,大氣：預測隧道運營后，大氣中廢氣對人的影響程度，預測方式是擴散模式,,水質：隧道內排出的施工及運營水等,,振動與噪聲：根據地形、植被情況進行預測,,地表沉陷：與地質、斷面、施工、支護等有關,,動物與植物：隧道排出的廢氣、噪聲等,,自然景觀：隧道洞門與周圍環(huán)境的有機協(xié)調,,2.6.4 環(huán)境影響的評價 隧道工程的修建對當?shù)丨h(huán)境會造成什么樣的影響？ 根據掌握情況，對照影響指標進行評

19、價。,2.6.5 環(huán)境保護措施的探討,(1)水資源的保護措施,,(2)對污水的防治措施,,(3)對粉塵污染防治措施,,(4)對有毒有害氣體、物質的防治措施,,(5)對噪聲控制措施,,(6)對振動的防治,,2.6.6 環(huán)境保護措施的探討,(1)環(huán)境必要性及其效果,,(2)環(huán)境現(xiàn)狀調查,,(3)環(huán)境預測,,(5)環(huán)境保護,,如何構建隧道建筑環(huán)境？,第二章 思考題1、隧道勘察的目的和意義是什么？2、初步勘察和詳細勘察有何異同？3、隧道勘