工程地质中大气急剧影响深度的求法
⑴ 什么是大气影响深度
大气影响深度是自然气候作用下,由大气降水、蒸发、地温等因素引起土的升降变形的有效深度。
⑵ 常见的工程地质问题和对工程危害程度的评述
一、常见的工程地质问题
深圳地区常见的工程地质问题有软土地基不均匀沉降,岩溶地面塌陷,砂页岩互层软弱地层的崩塌、滑坡和对工程桩的影响,中生代晚期花岗岩中北西向断裂对工程桩的影响,北东向断裂对工程的影响。
二、对工程危害程度的评述
(一)软土地基不均匀沉降对工程的影响
深圳湾沿岸、珠江口东岸的沙井-妈湾、盐田港区、坝光西岸等地广泛分布着浅海相或海-陆交互相淤泥、淤泥质黏性土、泥炭、泥炭质土等,一般厚度为5~10m,部分为10~16m,最厚达22 m,加上填海造地时填土为5~10m,总厚度为15~25m。软土的特点是含水量高,压缩性高、强度低、透水性差,具有流变性和不均匀性,其工程特性远不能满足建筑物的变形和承载力及地面使用要求,必须进行加固处理。深圳地区近十多年来进行了皇岗口岸、福田保税区、深港西部通道口岸、后海填海区、滨海大道及其北部填海区、前海湾填海区、铜鼓航道填海区、深圳国际机场、盐田港填海区、坝光化工基地等大面积的填海造地,已经或将要填海总面积60km2以上,必须对厚5~22m的淤泥或淤泥质土进行加固处理,否则将会出现地基沉降或不均匀沉降,总变形量达软土总厚度的20%~30%。目前填海造陆普遍采用的方法是先抛石挤淤或爆破挤淤形成海堤或隔堤,然后抽排海水,晾晒淤泥、铺砂垫层、插塑料排水板,堆载预压或强夯加固等方法处理。
工程实例一福田保税区的赛意法(超大)厂区软土地基不均匀沉降对工程的影响
该厂位于福田保税区西部,地貌单元为海积平原,软土厚度10~15m。在进行保税区大面积软基处理时,未对该厂区的软基进行插塑料排水板,堆载预压或强夯加固处理,直接进行桩基础和上部建筑物施工,建筑物竣工后出现室内外地面不均匀沉降,造成室内隔墙严重变形开裂、设备倾斜下陷、室外道路严重下沉,管线变形断裂,无法按期交付使用。经国内外岩土专家论证分析,认为是因桩间软土未进行加固处理引起地面不均匀沉降。
工程实例二益田中学软土地基不均匀沉降对工程的影响
益田中学位于益田村东侧,地貌单元为海积平原、软土厚度5~10m。设计建筑地面采用搅拌桩处理,设计桩长均为14m,上部建筑基础采用桩基础,以残积土中下部或强风化岩为持力层。建筑物竣工后,在使用的初期,礼堂、部分教室及连廊地面出现不均匀下沉、倾斜、开裂,无法按期提供使用。经检测,部分搅拌桩未穿过淤泥层,桩底残留淤泥1~3m,因淤泥的沉降变形引发部分地面下沉。
(二)岩溶及岩溶地面塌陷对工程的影响
深圳市龙岗区的横岗、龙岗、坪地、坪山、坑梓、葵涌等地面覆盖层下,广泛分布有石炭系下统石磴子组灰岩、白云质灰岩、大理岩,多为厚层状、质纯。分布面积100km2以上。可分为覆盖型和埋藏型两种,覆盖型岩溶分布于横岗-龙岗-坪地河谷平原,碧岭-坪山-坑梓河谷平原和葵涌盆地中,覆盖层厚度一般10~25m,部分5~10m,覆盖层上部为第四系冲洪积粉质黏土,厚度8~20m,下部为含卵石砾砂,厚度1.0~5.0m。埋藏型岩溶分布于上述河谷平原的两侧及葵涌盆地周边,埋藏于石炭系下统测水组砂页岩的下部,多呈假整合接触,即石磴子组海相灰岩形成后,地壳上升,灰岩露出地表,接受风化剥蚀,地表水的冲刷溶蚀,形成溶沟、溶槽、石芽、石笋和石柱等岩溶地貌,并在沟槽中堆积了坡积物。地壳又缓慢下降形成浅海,接受浅海相砂泥质沉积,形成测水组砂岩、页岩、炭质页岩、泥岩等互层。埋藏深度一般大于30 m。据大量工程场地岩土工程勘察资料,钻孔见溶洞率为40%~80%,溶洞高度一般为0.5~3.0m,个别大于20m,可分为3~5层,上部溶洞大多为开口型,多被冲洪积或坡洪积含碎石粉质黏土全充填,分析可能属溶沟或溶槽堆积。下部溶洞较小,多为闭合型,半充填,深部溶洞为无充填。沿断裂带溶洞更为发育,溶洞和溶蚀裂隙中含丰富的岩溶裂隙水,且一般连通性好,与地表水联系密切。据志联佳、龙跃大夏场地群孔抽水试验,水位降深1.58~11.90m时,单井涌水量173.15~4968.00m3/d,渗透系数28.3~83.1m/d。
强岩溶发育区因地下岩溶和土层内土洞的不断发育和抽取地下水,引发地面塌陷。从1990年起该区发生多起地面塌陷灾害。例如:1990年冬在坑梓镇深汕公路两侧约10km范围陆续发生10余处大小不一的突发性地面塌坑;人民大道塌陷约10m2,深5m,造成一辆正在行驶的汽车掉入坑内;田心村在建的四层民居的中心柱下突然塌陷,陷坑面积30 m 2,深度4 m。1992年3月4日晚,龙岗镇巫屋村商业一条街刚封顶不到一个月的一栋三层楼的一角墙基突然塌陷,陷坑直径3 m,1994年6月龙岗镇盛平村一栋施工到三层的宿舍楼,突然倒塌,造成数十人伤亡。
上述强岩溶发育区为建设用地适宜性差区,被判定为不适宜建高层、超高层建筑区,如要兴建高层建筑则地基处理难度大,处理费用相当高。
工程实例一 龙岗中心城志联佳大厦岩溶塌陷对工程的影响
志联佳大厦原设计地上27层,地下2层,采用挖孔桩基础,先挖两层地下室基坑,再进行挖孔桩施工,基坑挖至冲洪积含卵石砾砂层时涌水量并不大,可用明沟及集水井和常用水泵排除。当各挖孔桩至灰岩顶板时则涌水,水头高约4m,一般涌水量5~20m3/h,最大50m3/h,整个基坑总涌水量大于3000 m 3/d,基坑很快被水淹,深约4 m。后采用封闭式降水井方案,在基坑周边布置18口大口径降水井,19个观测井,先进行试验性抽水试验,最大水位降深7.5m,观测井水位降低1.58~4.96m,平均3.72m,涌水量4968.0m3/d,降落漏斗半径约40m。然后选5口降水井,采用大排量水泵同时抽水,21个观测井,水位降低5.9~11.9m,平均8.28m,观测井水位降低1.71~7.58m,平均5.95m,总涌水量10841m3/d,平均单井涌水量2168.26m3/d,降落漏斗半径50m。数天后,基坑底及降水井周围出现5处地面塌陷,塌陷面积0.84~14.8m2,体积0.72~36.0m3。为了将地下水位降下去,满足挖孔桩施工要求,持续降水近一个月,每天排水量保持在11000m 3/d左右,后来引发场地南部800m处的西瓜铺村中道路突然塌陷,直径约15m,深度大于3m,四周30~40m范围内的房屋出现不同程度裂缝和倾斜。在村民集体向龙岗区政府强烈要求下,区建设局下令志联佳大厦停止降水。就此宣告志联佳大厦人工挖孔桩失败,直接经济损失400多万元人民币,间接经济损失难于估量,延误工期1年多。此后龙岗区政府一直未批准过在龙岗中心区(强岩溶发育区)超过20层的建筑物。
工程实例二 深圳市东部供水地下干线横岗西坑段地面塌陷对工程的影响
深圳市东部供水网格干线工程用于统筹解决深圳市的缺水问题,是深圳市城市供水系统的重要组成部分。取水点设在东江的惠州市东部水口镇,经惠阳县的马安、永湖、秋长、至龙岗区坑梓,引入松子坑水库。干线起点在松子坑水库11号坝下部,终点为南山区的西丽水库和宝安区的铁岗水库。输水建筑以隧洞为主,全线采用重力流输水方式。一号隧洞从碧岭谷地南缘汤坑村附近进洞,在深圳水库沙湾大望桥北侧出洞,全长17958m。隧洞断面净宽4.2m,净高5.3m。隧洞穿越横岗镇西坑村北侧,该段地面标高82.0m,设计隧洞底板标高40.2m,埋深42.0m。隧洞顶部地层自上而下为第四系全新统冲洪积砂卵石层,厚度1.3~11.2m;上更新统冲洪积含砾粉质黏土,厚度2.9~23.8m;石炭系下统测水组绢云母片岩、泥质粉砂岩风化残积土;石炭系下统石磴子组大理岩化灰岩或大理岩,西坑段隧洞位于灰岩部位。一号隧洞由东向西掘进至西坑村东北部F38断裂破碎带时(2000年5月3日)洞内突然涌水,涌水量约200 m 3/h。因大量地下水被排出地表,引起西坑老屋村水井水位大幅下降或干枯,大面积地面下沉开裂,民居墙壁倾斜开裂,一处民居突然倒塌,地面塌陷、陷坑直径大于4m,深度不详,总变形面积约7.3×104m2,地面普遍下沉2~5cm。塌陷出现在晚上,“轰”的一声巨响,振动新老屋村几平方公里范围,当地居民以为是发生地震。村、镇领导立即将老屋村村民紧急疏散,撤离到高处空旷地带,涌水事件震动了省、市政府各部门及大、小报媒体。市领导责令市水务局邀请在深圳的地质专家,研讨涌水原因和处理方法。并请深圳市勘察研究院对西坑盆地隧道段和老屋村受影响范围进行详勘,布置钻孔46个,群孔抽水试验2组,隧道段钻孔结合跨孔CT进行探测。请深圳市地质建设工程公司进行地表地质测绘和地面物探。总勘察费用80多万元人民币,隧洞停止施工长达半年以上,后采用径向全断面小导管超前注浆加固的堵水方法,逐段掘进,获得成功。直接经济损失近千万元人民币,延误工期近一年。
(三)软弱地层的崩塌、滑坡对工程的影响
深圳市龙岗区的横岗、平湖、龙岗、坪地、坪山、坑梓及葵涌镇等广泛分布的石炭系下统测水组泥质粉砂岩、石英砂岩、泥岩、页岩、炭质页岩互层。地貌单元一般为低丘陵或残丘谷地。当道路建设和开发建设用地的削坡坡度大于30°时则极容易出现崩塌或滑坡,多为顺层(顺层面或裂隙面)崩塌或滑坡,支护治理很困难,工程费用高,且难于根治,在台风暴雨季节极易复发。
工程实例 深圳市龙岗区坑梓街道北通道市政工程的主道和匝道路堑边坡,分东西两侧边坡,坡长180m,坡高12~42m,分3~5级,每级高约8m,坡角45°~60°。除坡顶有薄层坡残积土层外,均为强-中风化泥质粉砂岩、泥岩、页岩、炭质页岩互层。在道路建设中已采用浆砌石格构梁+植草进行支护。在交付使用前又出现多处崩塌及滑坡(图2-2-17至图2-2-20)。崩塌及滑坡长15~24m,高10~15m,厚2~3m,总体积300~500m3,多为顺层或顺裂隙面滑动或崩塌。
图2-2-17 北通道匝道区东侧边坡崩塌
图2-2-18 北通道匝道区西侧边坡崩塌
图2-2-19 北通道匝道区东侧边坡顺节理面崩塌
图2-2-20 北通道主道路堑北段沿炭质岩崩塌
(四)石炭系下统测水组砂页岩对工程桩的影响
深圳市龙岗区大面积分布石炭系下统测水组石英砂岩、泥质粉砂岩、泥岩、页岩和炭质页岩互层。因各种岩性的矿物成分不同,其风化程度相差悬殊。石英砂岩难于风化,一般呈中风化状态,泥质粉砂岩呈强风化状态;泥岩、页岩、炭质页岩容易风化,多呈泥状、土状软弱夹层,相互组成软硬互层。软岩风化深度大,深达百米,硬夹层难于风化,呈中等风化夹层。有的场地地表就见到中风化石英砂岩,但钻穿后数米,甚至上百米见不到中风化地层,造成一栋建筑物的桩长相差很大,甚至找不到稳定的中风化地层。
工程实例 深圳市龙岗区欧景花园三期10、11号楼石炭系下统测水组砂页岩对工程桩的影响
欧景花园三期10、11号楼位于龙岗区中心城,龙岗区人民医院与妇幼保健院之间,建筑物高度为地上17~28层,地下3层的商住楼。场地原始地貌为残丘坡地。地层岩性:①第四系残积粉质黏土,层厚3.05~36.00m,由炭质粉砂岩、页岩风化残积而成,普遍夹强—中风化石英砂岩;②石炭系下统测水组炭质粉砂岩、页岩全风化带,厚度4.00~15.70m,夹较多强—中风化石英砂岩薄层;③强风化炭质粉砂岩、页岩,厚度3.20~36.00m,夹中风化石英砂岩;④中风化炭质粉砂岩,厚度2.30~20.10m,层顶埋深0.00~39.00m;⑤微风化炭质粉砂岩,揭露厚度1.74~13.30m,顶板埋深3.20~40.80m;⑥石炭系下统石磴子组灰岩,层顶埋深14.00~55.00m。场地处于构造小背斜的轴部,背斜轴为北东向。场地属埋藏型岩溶区,其轴部埋藏浅,场地东西两侧(两翼)埋藏深,由轴部向两翼逐渐加深,深达55.00m以下。两翼岩层倾角约75°,且地层挠曲现象明显。灰岩中岩溶发育,其中有13个钻孔见溶洞,洞高0.60~5.40m,大部分为无充填溶洞。
该工程采用冲孔桩基础,以微风化灰岩或微风化炭质粉砂岩作持力层,施工前进行了施工勘察,基本上采用一桩一孔,复杂部位为一桩2~3个超前钻孔。发现同一根桩各超前孔见微风化灰岩顶板埋深一般相差1~3m,多者相差5.0~7.2m;见微风化炭质粉砂岩顶板埋深相差12.6~13.4m。说明同一根桩的微风化灰岩或微风化炭质粉砂岩顶板埋深相差悬殊,起伏变化很大,极难将桩端嵌入稳定完整的微风化基岩中。各桩在终桩时均检验岩样后才下钢筋和浇灌混凝土。达到规范规定的龄期后才进行钻心法抽心检测,检查结果发现桩身混凝土质量完好,但有40多根桩的桩底持力层没有达到设计持力层(微风化灰岩或微风化炭质粉砂岩)要求,甚至部分桩底基岩仍为强风化或全风化炭质粉砂岩。后采用补桩处理,基本上是一根不合格桩补二根桩,增加基础费用200多万元人民币。综上所述,证实在石炭系下统测水组砂页岩分布区不适宜采用端承桩和以微风化砂岩夹层为持力层,宜采用摩擦桩或摩擦端承桩,应尽量采用天然地基基础或复合地基,以避开下伏灰岩强岩溶发育带对基础的影响。
(五)中生代晚期花岗岩中的北西向断裂对工程桩的影响
中生代晚期花岗岩中的北西向断裂一般规模较小,且多被第四系掩盖,地表很难见到露头,但对山间溪谷有较明显的控制作用。断裂走向多为北西30°~50°,大部分倾向北东,个别倾向南西,倾角60°~75°。该组断裂形成于晚中生世以后和喜马拉雅期,几乎切截了北东向和东西向断裂,水平断距一般50~200m,多属张扭性断裂,构造岩为压碎岩、碎裂岩、角砾岩夹薄层糜棱岩,视厚度10~35m,为富水断裂。构造岩风化强烈,上部为土状,中部为砂砾状,下部为碎石状。断裂破碎带部位中、微风化岩埋深比断裂两侧正常基岩埋深大10~35m,对高层建筑工程桩持力层选取造成很大困难,且施工难度大,造价高。
工程实例一 深圳市国通大厦(原名无线大厦)北西向断裂对工程桩的影响
国通大厦位于深圳市福田区滨河大道与新洲二路交汇处的西南侧。设计建筑为四足鼎立的单体塔楼,主塔楼43层(其中地下3层),正方形、边长45m×45m,框架结构,基础砌置深度10m,单位荷重7500kN,属一级建筑物,对差异沉降敏感;副楼9层,矩形,框架结构,基础砌置深度5m,单位荷重180kN。场地地貌为残丘坡地,地面标高7.10~10.10m,下伏基岩为中生代晚期粗粒花岗岩。据详勘资料,主楼微风化花岗岩顶板埋深大部分地段为32.5~46.9m,标高-22.17~-38.3m。主楼的西南角见北西向断裂破碎带,断裂倾向南西,倾角约65°,构造岩为压碎岩,角砾岩夹薄层糜棱岩,厚度11.0~17.3m,铅直厚度24.3~38.2m,构造岩中可见绿泥石化和挤压现象,构造岩自上而下可分为土状、砾状和块状。主楼基础设计为人工挖孔桩,90%桩端以微风化岩作持力层,有效桩长23.0~36.5m,西南角位于断裂破碎带之上,完整基岩埋深81.0m,地下室底板以下埋深为71.0m,无法采用人工挖孔桩。经勘察、设计单位论证,借鉴已建成高层建筑在构造岩中的成桩处理经验,将西南角的桩端置于砾状构造岩之上,桩长40.0~45.0m,砾状构造岩的桩端承载力标准值取3700kPa。主楼西南角可节约桩长25~30 m,节约基础投资数百万元人民币。建筑物早已建成,安全使用近10年,主楼四角沉降量12.0~15.0mm,相差3.0mm,核心筒沉降量13.8~19.7mm,相差5.9mm,绝对沉降量及沉降差均满足规范要求。
工程实例二 深圳市福田区赛格群星广场北西向断裂对工程桩的影响
赛格群星广场位于深圳市华强北商业街北部,华强北路与红荔路交汇处的东南侧,建筑物由一栋40层写字楼及两栋32层商住楼组成,裙楼4层,局部8层,设3层地下室,基础埋深14.5m,建筑结构采用框剪-核心筒结构。建筑结构荷载大且差异大,单柱单桩荷载10000~152500 kN。场地地貌为残丘坡地,地面标高13.1~14.5m,下伏基岩为中生代晚期粗粒花岗岩、微风化基岩顶板埋深一般为27.5~38.8m,标高-14.0~-34.8m。写字楼西侧受北西向断裂影响,微风化基岩顶板埋深50.8~60.5m,标高-36.9~-46.6m,微风化基岩面与一般地段微风化基岩面相差22.9~11.8m,构造岩厚度10.0~14.2m。设计采用人工挖孔桩基础,一般桩端以微风化岩作持力层,写字楼西侧桩端以砾状构造岩带作持力层,取桩端承载力标准值3500kPa,经设计计算可满足单桩承载力及布桩要求,缩短了桩长,节约了基础投资400万元人民币。建筑物已建成使用7年,沉降量20~32mm,建筑物东西端沉降差6mm,绝对沉降量及沉降量差均满足规范要求。
⑶ 当大气影响深度较深,膨胀土层厚,可选用什么施工
选用地基加固或墩, 基施工有困难时可选用桩基础,基础埋深应适当加大,一回般而言,基础埋深不应小于答当地膨胀土的风化深度,且应基础底面应采用不透水材料进行换填或封闭。或用扩大基础面积或采用加大基础埋深来提高承载力。在可能条件下,应增加基础底面接触压力,使之大于地基土的膨胀压力,以克服土的膨胀
膨胀土地基处理对于膨胀土地基的处理必须根据膨胀土的胀缩特性以及构。
造物的结构类型因地制宜采取相应的处理措施尽量做到技术
先进’经济合理’保证构造物的安全和正常使用 同一构造物尽量不要跨越不同的地貌单元’不同土层构造物体形应力求简单不要局部突出或拐弯过多。
⑷ 一道第六届地球小博士的题..求地理高手回答!谢谢
要有300米,200米,100米线连在一起,图中367,244,160成一线,345,256,145成一线,选B
我也是这届的参赛者,大家一起想题目的解法吧!
⑸ 建筑工程中,地勘定点以及间距和钻孔深度如何确定
一、每一单体的一级高层建筑,勘探点数量不应少于6个,二级高层建筑不应少于专4个;
二、属当建筑物平面为矩形时宜按双排布设,为不规则形时,宜按突出部位角点和中心点布设;
三、在层数、荷载和建筑体型变异较大处,宜布置适量勘探点;
四、勘探点间距一般为15~25M,一级高层建筑可取较小值,二级高层建筑可取较大值,为准确查明暗沟、塘、浜等异常带,勘探点间距还可适当加密;
五、在岩溶发育地区,勘探点应适当加密,必要时可按每个柱基下布置勘探点;在花岗岩残积土地区,勘探点间距可取本条四款中的较小值;
六、为降水设计需要,必要时应布置查明地下水流速、流向和进行水文地质参数测试的专门勘探点;
七、控制性勘探点的数量宜为全部勘探点总数的1/2以上。
⑹ 建筑地质勘探规范中的勘探孔数量及深度要求
你看看规范啊,这上面怎么登
⑺ 工程地质勘探
3.3.2.1 勘探工作综述
(1)勘探点的布设及测量
勘察工作共布置6个工程地质勘察孔,其中北端帮4个,南端帮2个,钻孔坐标及钻孔深度见表3-5,钻孔平面位置见图3-7。
表3-5 钻孔坐标及钻孔深度
图3-7 钻孔位置
图3-8 KT1-1钻孔柱状图
(2)钻探施工
钻探严格控制回次进尺,采用套管护壁、干钻、单动双管金刚石钻进等钻探及取芯工艺,确保岩芯采取率。并按采取的岩土芯结合钻进情况进行地层鉴定、分层与描述。钻进深度和岩土层分层深度的测量误差低于±5cm,同时严格控制非连续取芯钻进的回次进尺,以保证分层精度符合要求。钻孔口径不小于108mm,并满足取样的要求。钻孔施工及探井完成后,均采用水泥砂浆封闭,封孔方法采用泥浆泵注入法,并对场地进行了清污。
(3)取样工作
原状土样采用标准厚壁敞口式取土器以重锤少击法采取;岩样从岩芯管内或边坡上直接采取。取样具体操作方法严格按现行有关标准规范,结合岩土性质分布特征执行。
3.3.2.2 勘探成果
本次勘察工作共采集土样720组,岩样640组,绘制钻孔柱状图6张,其中KT1-1钻孔柱状图见图3-8,工程地质剖面图见图3-9至图3-11。
图3-9 剖面1工程地质模型
图3-10 剖面2工程地质模型
图3-11 剖面3工程地质模型
3.3.2.3 钻孔窥视成果
(1)工作原理
钻孔窥视仪主要由地面部分和井下部分组成。地面部分包括控制器、电脑、三脚架、绞车、滑轮和深度计数器;地下部分包括摄像探头和电缆,摄像探头由CCD摄像机、LED灯、玻璃罩和锥形镜组成。钻孔孔壁经LED光源照亮,CCD摄像机摄取由锥形镜反射的孔壁图象,图象信息经电缆传送至控制器和电脑,整个采集过程由图象采集控制软件系统完成,此系统把采集的图象展开和合并,记录在电脑上。
图3-12 智能钻孔窥视仪及原理
(2)钻孔窥视成果
本次勘察共设立了5个钻孔窥视监测孔,其中北帮3个,南帮2个。
钻孔KT1-1位于安家岭矿北帮西部,其孔内4m以上区域较为破碎(图3-13)。2014年2月,受2号井工矿影响,安家岭矿北帮1310和1280两个弱面发生错动,钻孔KT1-1位于1280弱面下缘,故其完成性较差。其余部分局部破碎,整体完整性较好,说明下部岩层没有发生大规模错动。
图3-13 KT1-1孔内情况
钻孔KT2-1、KT2-2位于安家岭矿北帮东部,目前受2号井影响较小,孔内岩层整体性较好,局部见裂隙发育,见图3-14和图3-15。
图3-14 KT2-1孔内局部裂隙发育
图3-15 KT2-2孔内整体完整性较好
钻孔KT3-1、KT3-2位于安家岭矿南帮中部,工程地质条件好于北帮,通过钻孔电视观察,钻孔KT3-1、KT3-2整体完整性较好,局部裂隙发育,钻孔KT3-2在101.3m处有出水点,见图3-16、图3-17。
图3-16 KT3-1孔内整体完整性较好
图3-17 KT3-2孔内出水
⑻ 成都地区1级弱膨胀场地,建筑物完工后室外地坪距地下膨胀土层大于大气影响深度,可否按一般场地设计
这个不可按一般来设计
⑼ 工程建设引发或加剧地质灾害危险性的预测
主要有崩塌、滑坡、泥石流、崩岸和特殊土地面变形等灾害。以下分灾种论述。
(一)工程建设引发崩滑灾害危险性的预测
管线穿越丘陵山区时,管道或从沟底穿行,或于沟坡穿越,依地势而敷设,需开挖深度约2m的沟槽。丘陵山区为坚硬或较坚硬岩体,风化带厚10~15m,构造线走向为北西西—北西或北北东,大部分地段与管线走向形成45°~90°夹角,一般不会形成顺向坡的开挖,因此大部分地段管道敷设开挖不会引发规模较大的滑坡。但因风化带厚,风化土体凝聚力低,呈松散砂状,开挖过程中引发小规模坍滑是有可能的。这种小型坍滑危害有限,一般只发生在沟槽开挖过程中,当管道埋置稳定并恢复原坡形态后,边坡便失去了坍滑的临空条件,预测危险性小。
管线穿越岗坡粘土分布区段时,展布高程40~70m,地形起伏小,施工过程中将开挖数米的深沟,挖方弃土就近堆积于线路边,这些弃土多座落于粘土层之上,加之原始地形具有一定的坡度,弃土置于其上,两者力学强度差异较大,界面处又往往是地下水富集、迳流的场所,若弃土边坡过陡或就近置于开挖深沟边,沿上述界面易形成软弱带,因此,在久雨或暴雨渗透下,这类弃土易产生滑移。开挖沟坡若由具膨胀性的粘土组成,在天然状态下,干湿反复交替,产生膨胀裂缝,致使水分更易进入土体,导致土体含水量逐渐增大而变软,强度降低。在降雨入渗等诱发因素的影响下,可能产生沟坡失稳滑移。通过上述分析,形成滑坡的规模有限,所以,地质灾害危险性小。
管线经过的湖北省大悟县大新店—大悟县城以南,出露地层是中上元古界红安群,由片岩、片麻岩、混合岩等坚硬或较坚硬岩体组成。地形坡角15°~250,坡体上植被发育。线路紧邻大悟河右岸边侧延伸,边岸上第四系冲洪积物堆积较厚,工程切坡后,在久雨、暴雨及河水的涨落浸泡冲刷下,易导致松散堆积物的崩滑。在基岩边坡中,由于岩层软硬相间,各种构造结构面又较为发育,岩石的风化程度也较高(片岩多呈强风化状态),当形成顺层切坡时,也容易导致边坡的失稳滑移。所以,本段地质灾害的预测评估为中等。
管线经过的湖南省汩罗向家镇、弼时镇南部一带,即长沙末站到湘潭支线0~15km和长沙末站至丁字镇油库支线的0~9km段,出露地层有上元古界板溪群变质砂岩、千枚状板岩等,以变质砂岩为主,风化程度较高,呈强风化状态,地形坡度较陡,工程切坡较大,预测风化层产生崩滑的可能性较高,地质灾害危险性中等。
管线经过的湖南省浏阳河南岸长沙末站—湘潭支线的53~60km、76~92km段,为丘陵陡坡区,坡角20°~30°,出露地层岩性由上元古界板溪群变质砂岩、千枚状板岩及泥盆系石英砂岩、粉细砂岩、白云岩、灰岩组成,工程地质岩组软硬相间,软质岩多呈全—强风化状态,硬质岩呈弱~微风化状态,变质岩为中等风化。由于岩层软硬相间,地形坡度较陡,地质构造发育,人类经济工程活动强烈,工程切坡后,在久雨或暴雨下,易形成崩滑灾害,所以,地质灾害危险性预测为中等。
(二)工程建设引发泥石流危险性的预测
管道敷设时的沟槽开挖,将产生土石渣,部分土石渣将用于沟道回填埋管,但由于管道空间占据,仍将产生0.3m3/m的弃渣。管道经过丘陵山区长247km,在此段将留下74100m3的弃渣。这些弃渣将沿线就地堆填于地势低洼的冲沟、坡脚、山洼等地,将成为泥石流发生的部分固体物质来源。但由于弃渣并非集中堆放,一般多是危害不大的小型泥石流,预测危险性小。
(三)工程建设引发或加剧河流崩岸危险性的预测
管道工程将穿越13条主要的大中型河流,其中长江和大悟河流量最大,岸坡不甚稳定,历史上发生过较大崩岸。管道穿越河流采用大开挖、定向钻、盾构和隧道等施工方法(见表8-1)。
定向钻和盾构法的施工办法从河床底部侵蚀深度以下穿过。由于扰动了河岸、河槽的地质结构,地表、地下水流场均衡可能被打破,势必会引起河岸、河槽的侵蚀再造,以求新的平衡稳定。是否能够发生大的崩岸,这要看岸坡土体工程地质条件、河势变化、流量大小、人工防护等情况。现按由北向南的次序,对将穿越的10条主要大中型河流逐一预测。
1.大悟河
该河属长江一级支流,地貌属丘陵山区岗状地带,本工程首先在大悟县城南穿越大悟河,顺大悟河右岸穿行至孝昌县小河镇再次穿越大悟河,穿越处河道顺直,河床呈“U”型。河岸由上至下土体依次为粘土、细砂、粉质粘土,下部为砂卵石层,土体松散松软,强度低,但人工植被发育。洪水时最大流量3276m3/s,最大流速1.8m/s,最大冲刷深度2.5m。
预测大悟河管道穿越处,由于已有潜在岸崩段存在,在河水冲刷侧蚀及工程扰动下,施工引发河岸崩塌的可能性大,在洪水汛期施工可能引发两岸大规模崩塌产生。预测地质灾害的危险性为中等。
2.县河
位于孝昌县扬店,地处岗坡平原区,地势平缓,河谷两岸坡角5°~15°,河流水深通常2m左右,河谷呈“U”型,岸坡较陡,高 1.5~2.5m,河岸土体上部为粘土、下部为粉细砂、底部是砂卵石层。由于管线工程采用大开挖法穿越河道,在施工扰动作用下,岸坡可能产生小规模岸崩。在河道中施工时,因松散土体处于饱水状态,也易产生滑塌,因此,施工过程中开挖断面不宜过高过长,应逐段进行施工,也免产生大规模的崩滑,对工程本身和施工人员、机械设备造成威胁。只要安全措施采取得当,预测岸坡和开挖边坡产生崩滑的规模有限。所以,地质灾害的危险性中等。
3.滠水
滠水是长江一级支流,发源于大别山,全长142.14km,流域面积2317km2。本工程于黄陂区叶家河东约100m穿越滠水。管道穿越处为岗状河谷平原,河床及其岸坡平缓,由粘性土、砂土构成,土层较厚。河流顺直,冲淤平衡,河岸稳定。洪水时最大流量4560m3/s,多年平均枯水流量0.88m3/s,属于季节性河流。
由于穿越河流采用定向钻法,在穿越河道时将进行基坑开挖,两岸开挖的基坑深度不大,虽然本区地下水位埋深较浅,在地下水渗流潜蚀作用下,基坑四周边坡可能产生规模有限的滑塌,定向钻施工工程扰动小,预测工程管道在河道穿越段基本不会引发两岸崩塌发生,危险性小。
4.倒水
倒水是长江一级支流,发源于大别山,全长158.14km,流域面积2432km2。本工程于黄陂区周铺南约8 km穿越倒水。管道穿越处为河湖低洼区平原,河床及其岸坡平缓,由粘性土、砂土构成,土层较厚。河流顺直,冲淤平衡,河岸稳定。河水宽5.5~7.5m,河道宽约300m,洪水时最大流量4713m3/s,多年平均枯水流量1.34m3/s。
由于穿越河流采用定向钻法,在穿越河道时将进行基坑开挖,两岸开挖的基坑深度较大,本区地处湖泊边缘,地下水位埋深浅,在地下水渗流潜蚀作用下,机坑四周边坡可能产生规模较大的滑塌,在定向钻施工工程扰动小,预测工程管道在河道穿越段可能引发两岸崩塌发生,危险性大。
5.长江
是本工程穿越的最大河流。穿越点位于武汉市白浒镇,水面宽1000m左右,两岸场地开阔,交通便利。管道穿越处为一河湾,其上游河道急剧变化,形成向南东凸出的“Ω”形急弯。北岸岸坡土体由上而下为素填土、粘土、淤泥质粉质粘土、粉细砂。汛期洪流最71100m3/s,冲刷深度45m。
由于在南岸白浒镇紧邻江边出露有C—D系的灰岩、砂岩形成的天然矶头,自上而下径流的江水经矶头阻挡后,水流主流线随即改变方向向北岸偏转,从而增强了水流对北岸的冲刷侧蚀作用,在不断冲刷侧蚀作用下,已形成了长江北岸的潜在岸崩段,岸坡土体结构松散、松软,在工程施工扰动下,随时都有产生崩滑的可能。此外,在穿越河道时采用的盾构法施工将进行基坑开挖,由于河道深。两岸开挖的基坑必然较深较大,因本区地下水位埋深较浅,仅有1~2m,基坑开探过程中或开挖好后,必然要进行基坑降水,在降水过程中将导致渗流潜蚀作用下,极易导致基坑四周边坡产生滑塌,进而危及到施工人员,机械设备的安全。所以,工程施工过程中的危险性较大。
根据穿越处岸坡工程地质条件和河势的演变趋势,预测长江管道穿越枯水季节施工北岸可能引发较大规模崩塌,南岸可能引发小规模的崩塌;洪水汛期施工可能两岸均引发较大规模的崩塌,危险性大。
6.陆水河
穿越点位于赤壁市北霞落港,为长江一级支流,穿越处河流较为顺直,河面宽度约260m,河堤间宽约350m,河堤高约8~10m。其上游约9km为陆水水库,水位波动不大,近30年洪水均未漫过两岸河堤,目前河道内有采砂现象。
穿越河流采用定向钻法,预测工程管道在穿越河道时不会引发两岸崩塌发生。由于河道内有采砂现象,因此,在管道设计时,应适当加大其埋藏深度以免将来因河道采砂导到管道的损毁,危险性小。
7.新墙河
新墙河(又称微水),是直接注入东洞庭湖的较大支流,源出平江宝贝岭,流域似桑叶状,平均流量52.60m3/s,天然落差400m,坡降7.18‰。管道在岳阳新墙乡处穿越新墙河,穿越两岸地形平坦,河岸两侧有碎石护坡,河水宽约80m,河道宽300~400m,水深2~3m,属于季节性河流,水清。据区域地质及现场观察,穿越地层为粉土,粘粒含量高,层厚3~4m,其下为细砂,建议围堰导流大开挖,具体开挖深度建议经初步勘察后再定。
由于管线工程采用大开挖法穿越河道,在施工扰动作用下,岸坡可能产生小规模岸滑。在河道中施工时,因松散土体处于饱水状态,也易产生滑塌,因此,施工过程中开挖断面不宜过高过长,应逐段进行施工,也免产生大规模的崩滑,对工程本身和施工人员、机械设备造成威胁。只要安全措施采取得当,预测岸坡和开挖边坡产生崩滑的规模有限。所以,地质灾害的危险性中等。
8.汩罗江
穿越点位于汨罗市新市镇附近,两岸堤高约6~8m,河岸间宽约260m,大约1983年出现过河水漫过两岸堤坝的现象。穿越处上游河段有采砂现象,拟利用已建忠武线长沙支线输气管道汨罗江隧道通过,危险性小。
9.捞刀河(湘潭支线)
穿越点位于长沙县果园乡南瞿家塅附近,为湘江一级支流,穿越处河流较曲折,属河道下游,河流坡降较小,河水宽约50m,河岸间宽约250m。由于管线工程采用大开挖法穿越河道,在施工扰动作用下,岸坡可能产生小规模岸滑。在河道中施工时,因松散土体处于饱水状态,也易产生滑塌,因此,施工过程中开挖断面不宜过高过长,应逐段进行施工,以免产生大规模的崩滑,对工程本身和施工人员、机械设备造成威胁。只要安全措施采取得当,预测岸坡和开挖边坡产生崩滑的规模有限。所以,地质灾害的危险性小。
10.浏阳河
穿越点位于长沙县塱梨镇东南渡头附近,为湘江一级支流,穿越处河流较曲折,属河道下游,河水宽约150~180m,河岸间宽约270m。河床及其岸坡较平缓,由粘性土、砂土构成,土层较厚。河流顺直,冲淤平衡,河岸稳定。穿越河流采用定向钻法,地下水位埋较深,预测工程管道在穿越河道时不会引发两岸大规模崩塌发生,危险性小。
(四)工程建设引发或加剧特殊土变形危险性的预测
1.软土
管道经过的湖北长江、大悟河、倒水、滠水及湖南的汩罗江、浏阳河冲湖积低平原地区,位于河流与湖泊边缘,有较大范围的软土分布,软土压缩变形垂直压力在100k Pa左右,容许承载力为20~98k Pa。由于该区段内河流深切,地形较平缓,坡角较小,在河流两侧,低洼湖泊、水田、藕田两侧分布有淤泥、淤泥质粘土及饱和粘土,其孔隙比大、压缩性高,且厚度变化大,垂向剖面上可能出现由结构密实的粘土与饱水粉细砂层、淤泥质土类呈间互成层的现象,这些地段土体岩性差异大,力学强度各异,若工程开挖或加载,一方面易导致不均匀沉降变形,另一方面若工程边坡形成后,易导致软土的压缩挤出坍滑,引起建筑物损坏。但本工程无论是管道,还是分输站,都是轻荷载构建,一般不会引发软土的变形,如果有个别重载设备和加压震动设备的安装,则有可能引起淤泥土地段小规模的压缩变形、压缩挤出坍滑。所以,建设过程中应对强度较低的软弱土进行清理,采取夯实压密措施,以改良土体、提高地基强度。
2.膨胀土
管道经过的丘陵山前垅岗平原和长江冲洪积波状平原(二、三级阶地)地区,有大范围的第四系中、上更新统粘性土构成的膨胀土分布。膨胀土中矿物成分以蒙脱石、水云母为主,化学成分以 SiO2、A12O3、Fe203为主。具有失水收缩,遇水膨胀的特点,自由膨胀率 Fs=30%~70%,膨胀力Pp=17~46kPa,有荷载膨胀率 VHa=0.025%~0.805%,属于弱胀缩性土。水分变化对膨胀土影响深度一般为4m左右,急剧影响层深度一般为1.8m~2.25m左右。
本工程在膨胀土区的施工方法主要为大开挖—沟底垫层—埋管压实的办法,埋置深度为1.2m,管道设计管径355.6mm。也就是说管道埋置位置一般在1.5~2.5m,正好是急剧影响层,膨胀土的胀缩变形活动正好作用于管道,不利于管道的稳定运行,这是不利的一面。另一方面人工开沟铺设垫层后,人为在管道沿线形成了孔隙潜水的含水通道,易接受降雨入渗,上层滞水广泛存在,在一定深度内降雨入渗与蒸发量大,为膨胀土体遇水膨胀、失水收缩创造了较好的环境条件。同时土体开挖后由于膨胀性,雨水浸入风化带内发育的裂隙中,使粒间联结力被削弱,土粒易于吸水膨胀。在平行坡面方向,吸水作用使土体横向膨胀势能显著增加,膨胀土坡上的土体沿坡面向坡脚方向产生位移,坡脚处较大的位移使该处抗剪强度首先越过峰值而逐渐降到残余值,在土体重力及大气降水入渗产生的静水压力作用下产生坍滑。
综上所述,本工程会加剧膨胀土的胀缩变形,但胀缩变形的规模有限,而且经过简单的施工工艺改良,还可以大大减弱膨胀土的胀缩变形,从而减少对工程的危害。所以,建设过程中应对强度较高的胀缩土进行处理,
需要指出的是,在现状评估中,地质灾害危险性大的岩溶地面塌陷和采空地面塌陷不会因工程建设而引发或加剧灾害。