高速铁路工程地质勘察特点
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地质勘察在高速铁路中的应用作者:吴迪来源:《城市建设理论研究》2013年第18期摘要:通过分析我国复杂的工程地质情况,针对我国地质现象复杂、多样的特点,分析影响高速铁路建设中的因素,应用高密度电法、瞬变电磁法、水文试验等各种地质勘察的手段,研究地质勘察在高速铁路中应用的普遍性和重要性。
关键词:地质勘察;勘察方法;高速铁路中图分类号:U238 文献标识码:A 文章编号:前言随着我国经济的快速增长,高速铁路的发展也在蓬勃兴起。
如今,我国已运营的高速铁路里程在全世界已位居第一。
通过建设高速铁路会对我国的经济具有巨大的推动作用,但是我国国土面积辽阔,地质不同而多样,在建设中会遇到各种不同的地质、地貌,如青藏高原的软土、冻土等等,通常简单的勘察方法不能满足一般的工程设计要求。
针对这种困难的局面,需要综合运用各种手段、工艺进行地质勘查,以确保正确判断高铁建设中遇到的地质情况,保证顺利建设高速铁路。
工程地质条件对高速铁路建设的影响工程地质条件工程地质条件是指工程建筑物所在地区地质环境各项因素的综合。
这些因素包括:(1) 地层的岩性:是最基本的工程地质因素,包括成因、时代、岩性、产状、成岩作用特点、变质程度、风化特征、软弱夹层和接触带以及物理力学性质等。
(2) 地质构造:也是工程地质工作研究的基本对象,包括褶皱、断层、节理构造的分布和特征、地质构造,特别是形成时代新、规模大的优势断裂,对地震等灾害具有控制作用,因而对建筑物的安全稳定、沉降变形等具有重要意义。
(3) 水文地质条件:是重要的工程地质因素,包括地下水的成因、埋藏、分布、动态和化学成分等。
(4) 地表地质作用:是现代地表地质作用的反映,主要包括滑坡、崩塌、岩溶、泥石流、风沙移动、河流冲刷与沉积等,对评价建筑物的稳定性和预测工程地质条件的变化意义重大。
(5) 地形地貌:地形是指地表高低起伏状况、山坡陡缓程度与沟谷宽窄及形态特征等;地貌则说明地形形成的原因、过程和时代。
高速铁路路基设计高速铁路的建设已经成为现代交通领域的重要项目之一。
而作为高速铁路的重要组成部分,路基设计在保障铁路安全、提高运行效率方面起着至关重要的作用。
本文将就高速铁路路基设计的相关内容展开论述,包括设计原则、技术要点以及相关工程实践经验。
1. 设计原则高速铁路路基设计的目标是确保铁路线路的安全、稳定和持久性。
因此,在路基设计过程中需要遵循以下原则:1.1 特性适应性原则:考虑到高速铁路的基础特点,包括载荷、速度和频率,路基设计应该充分考虑并适应这些特性,保证铁路的正常运营和使用。
1.2 抗震原则:地震是高速铁路建设中需要重点考虑的因素之一。
路基设计应通过合理的抗震设计,确保在地震发生时铁路的稳定和安全。
1.3 沉降控制原则:路基施工完成后,由于填路和加重载荷,沉降是不可避免的。
为了保证铁路的平稳运行,路基设计应该合理控制沉降量,避免过大的沉降影响铁路线路的使用寿命。
2. 技术要点高速铁路路基设计需要考虑以下技术要点,以确保路基的安全和持久性:2.1 地质勘察:在路基设计之前,进行全面的地质勘察是必要的。
这包括地质结构、土质条件和地下水位等方面的调查,从而为设计提供准确的地质信息。
2.2 路基平整度:为保证列车的平稳运行,路基设计中需要考虑路基的平整度。
通过合理的设计和工程施工,减小路堑与路基之间的高差,确保列车在高速运行时的稳定性。
2.3 排水设计:排水是路基设计中非常重要的一环。
合理的排水设计可以防止积水和渗水,保持路基的稳定性。
通过采用适当的排水材料、排水沟和排水管道,确保铁路线路在降水期间的正常通行。
2.4 坡度设计:在高速铁路路基设计中,坡度的设计至关重要。
合理的坡度设计可以减小铁路线路的曲线半径,提高列车在弯道运行时的安全性和运行效率。
3. 工程实践经验高速铁路路基设计在实践中积累了丰富的经验,以下是一些工程实践经验的总结:3.1 建立完善的质量控制体系:通过建立全面的质量控制体系,包括严格的施工标准和工艺流程,确保路基的施工质量。
关于铁路工程不良地质勘察方法的探讨摘要:铁路工程建设作为一项系统性工程,施工过程中须综合考虑内、外部各种因素影响。
而在众多影响因素中,不良地质条件是最明显的影响因素之一。
所以,在建设过程中,对各种不良地质情况进行分析勘察对整体建设工程具有非常重要的意义。
本文通过对施工过程中经常遇到的多项不良地质因素进行分析研究,并提出有针对性的勘察方法,希望能对铁路工程建设工作有所帮助。
关键词:铁路工程;不良地质;勘察方法铁路工程建设的不良地质勘察工作过程较为复杂,勘察工作过程中会受各种外界因素影响,为勘察工作增添了不小的难度。
铁路建设工作人员为了保证铁路建设工作的正常开展,采用多种勘察方法对建设路线附近的不良地质因素进行检测,多样性的勘察方法是为了保证能够发现不同类型的不良地质因素,并采用针对性措施进行解决,同时也能够为其他铁路工程建设工作提供参考。
1滑坡和错落1.1地质特点介绍容易发生滑坡的山坡呈“U”形地貌特征,山坡的后壁部分相对陡峭,坡面一般呈台阶状,前端向河床延伸,两测的地层出现错位现象[1]。
错落相较于滑坡而言坡体更加陡峭并且坡面的高度差也更为明显,整体状态有垂直下落的倾向。
1.2勘察方法1.2.1钻探。
钻探一般应用与规模较大的滑坡或错落情况,这种勘察手段能够有效的找到滑坡或错落的位置、深度以及地层组成等信息,并且对于地下含水层的分布、水源等情况能够做到精准掌握[2]。
1.2.2挖探。
挖探是一个工作形式的统称,它的工作方式包括井探、坑探、槽探等等一系列方式。
通过对地层地质的情况分析,研究岩石的性质,明确地层分布情况,最终准确得出滑坡或错落的具体范围和方向。
1.2.3地球物理勘探。
这种勘探方式具体可分为多种形式,即电发勘探、地质雷达勘探以及声波勘探等。
通过对地层下所含物质的物理特性进行分析从而总结出地下物质结构[3]。
这种探测方法在结果上会存在一定误差,所以需要和以上几种勘察方法进行配合,从而降低勘察成本,提高准确度。
高速铁路施工的地质勘探与工程随着交通发展的需求和技术进步,高速铁路的建设已成为现代化交通网络的重要组成部分。
地质勘探是高速铁路施工的关键步骤之一,它的目标是评估地下环境,为工程设计和施工提供准确的地质信息。
本文将介绍高速铁路施工中的地质勘探方法和工程实践。
1. 地质勘探的重要性地质勘探在高速铁路施工中具有重要的作用。
首先,它可以帮助工程师了解地下地质结构,包括岩土层、断裂带、地下水位等信息,从而评估工程建设的可行性和风险。
其次,地质勘探可以为工程设计和施工提供精确的地质数据,以确保工程的稳定性和安全性。
最后,地质勘探还可以为环境保护和生态平衡提供科学依据,避免对周围生态环境的不利影响。
2. 地质勘探方法高速铁路地质勘探可以采用多种方法,包括地质测量、地质钻探、地球物理勘探等。
地质测量是最常用的勘探方法之一,通过对地表地貌、地貌起伏、土壤类型等进行实地观察,从而了解地下地质条件。
地质钻探是获取地下地质信息的重要手段,它通过钻孔并取得岩土样品,进行实验室分析和测试,以确定地下地质结构和性质。
地球物理勘探则利用地球物理学原理,如地震勘探、重力测量、磁力测量等,对地下结构进行探测和解释。
3. 工程实践高速铁路施工中的地质勘探与工程实践密切相关。
地质勘探的结果会直接应用于工程设计和施工的各个阶段。
在设计阶段,地质勘探的数据可以帮助工程师确定合适的路线和站点,并进行地质风险评估和应对措施的制定。
在施工阶段,地质勘探的数据可以指导隧道、桥梁、路基等建设工程的施工方案,并提供合适的材料和技术要求。
同时,地质勘探还可以帮助监测工程施工过程中的地质变化和风险,及时采取相应的应对措施,确保施工的安全和质量。
4. 地质勘探的挑战与对策尽管地质勘探在高速铁路施工中起着重要作用,但也面临一些挑战。
例如,复杂的地质条件和地下水位的变化可能导致勘探数据的不确定性,工程师需要在这些不确定性下做出合理的工程设计和施工决策。
此外,地质勘探的成本和时间也需要考虑,工程师需要在合理的范围内选择适当的勘探方法和样本数量,以平衡成本与效益。
铁路工程地质钻探技术和质量要求一、铁路工程地质钻探的概念1、定义:利用人力、机械等手段,揭示地层层序、岩土工程特征、认识地表以下地层或某一特定位置的情况或特点的一种勘探手段。
2、地质勘探钻孔的目的:是为桥梁、道路、房屋建筑等的基础进行取样试验,也用于现有工程基础、地基的检验。
以及物探方法获得的有关资料的钻探验证。
如果在钻孔中进行各种物探方法的测井,查明地层的物理及其他特性,还可以扩大和修正对钻孔周围空间地层的认识。
铁路房屋建筑(车站站房、信号楼等)、桥梁、路基工程(包括边坡防护工程)、隧道等工程的基础都需要进行勘察。
因铁路运输高速重载的特点,对桥梁、路基及隧道工程基础的要求都要高于其它行业。
所以在进行工程地质勘探时对钻探、取样及资料整理比其他行业要求更高一些。
二、铁路工程地质钻探技术要求:根据《铁路工程地质勘察规范》等的表述,归纳起来铁路工程地质钻探要求有以下几条:1、应根据勘探目的,选择适宜的钻机类型,采用合理的钻进方法,安全操作,详细记录、认真分析钻探过程和岩心情况,保证钻探质量。
2、采取原状土样时,应根据地层情况,选定钻孔孔径、取土器类型、规格及施钻方法,其技术要求应符合有关技术规程要求。
3 、钻探精度和岩芯采取率,应符合铁道部《铁路工程地质钻探规程》的规定。
对工程有影响的软弱夹层、软弱面(带)不得遗漏,含水层分层及水位的测量应准确。
控制性重要钻孔宜与物探、原位测试等手段配合,获取多方面地质参数。
4 、为下列目的进行的钻探,应采用干钻、无泵反循环、双层岩心管或其他有效钻进方法:①查明粉土、黏性土、软土、膨胀土的物理力学性质;②查明黄土的湿陷性;③查明砂类土的颗粒成分;④判明岩层的风化和破碎程度;⑤查明地下水情况;⑥查明地基土液化的可能性;⑦查明滑坡的滑床与滑面(带);⑧多年冻土地区进行地温观测;⑨采用冲洗液钻进不能保证钻探质量时。
5、当需要量测水量、流向、流速、水质等水文地质参数时,钻孔应按有关规定进行提水或抽水等试验及观测工作,必要时进行压水或注水试验。
工程地质对高速铁路施工与维护的影响山区高速铁路工程线长站点多,工程类型多,经过的地域广,地形地质条件十分复杂,工程地质勘察难度大,存在的问题也比较多。
以高铁勘察为调查研究对象,结合山区的地貌、地质和水文地质、工程地质、环境地质条件,主要不良地质问题及形成原因,对山区高速铁路勘察方法及存在的问题进行分析研究。
山区高速铁路工程地质勘察工作是综合性的工作,首先是先搜集沿线地质资料,再进行地质或工程地质测绘,而后进行物探、钻探、地质测试、室内试验等勘探方法,最后通过综合分析、资料整理,编制出合格的勘察报告。
高速铁路工程地质勘察的发展趋势就是采用综合勘察和综合分析方法,因此,山区高速铁路勘察时既要考虑工序的先后,还要考虑各专业的衔接,合理安排勘察工作,这样才能保障勘察工作合理有序地进行。
高速铁路工程地质勘察方法的研究是伴随着高速铁路的兴建而开展的,近几年在地质条件复杂地区高速铁路建设过程中,铁路工程技术人员对高速铁路勘探技术和勘察方法进行了不断探索,并取得一定成果。
山区高速铁路工程沿线往往跨越的地质地貌单元众多,并且分布大量的隧道、桥梁等控制工程。
高铁沿线地形地貌、地质构造、工程地质和水文地质条件极其复杂,造就了沿线众多的崩塌、滑坡、泥石流及岩溶塌陷等不良地质问题,其有类型多、分布广、规模大的特点,其影响主要表现在岩体破碎或岩性软弱。
引起碳酸盐岩类岩溶在长汀盆地广泛分布,另外在中复、小池、龙岩等地也有零星分布,均为覆盖型岩溶。
高铁综合勘察方法的运用,对于查明工程所处的地质背景、岩溶和岩溶水的发育特征及其与桥隧的关系及危害程度、为各桥隧的岩溶水文地质条件评价奠定了基础,对有效规避存在的地质风险起到了至关重要的作用。
不同行业勘察人员对铁路勘察认识不足和对铁路规范理解的偏差。
如大量的房建、冶金、化工、港口交通等勘察单位跨行业进行铁路勘察,各部门习惯地将其行业勘察方法照搬过来,导致对沿线工程地质条件错误的评价。
长期以来,我国的勘察业普遍存在着多头管理、条块分割的局面,一直没有形成一个完整统一的工程勘察体系,没有一本国家标准能够对整个土木工程都适用的工程勘察原则的规定。
工程地质勘查监理实施细则铁路工程地质勘查监理实施细则铁路随着我国高速铁路建设的迅猛发展,如今的铁路建设不再是单纯的道路建设,而是和地质力学、水文地质、岩土工程及环境等方面密切相关的工程,这就要求在建设过程中实施有效的工程地质勘查监理。
为此,制定了一系列的《工程地质勘查监理实施细则铁路》,目的是指导铁路建设的科学化,规范化和可持续发展。
下面详细介绍这些实施细则。
一、工程设计篇在工程设计时,必须按照规范确保工程地质数据的完整性、准确性和可靠性。
此外,工程设计还应采取适当的技术措施,通过现场勘查和实验室测试,全面了解地质土壤的物理特性、工程性质和破坏机理等,制定适合工程本身的设计方案和技术要求。
此外,还应注意合理利用现有资源,充分考虑环境保护和资源的节约利用。
二、工程勘察篇工程勘察是工程实施过程中的重要一环。
勘察需要采用先进的技术装备,对现场的地质、地貌、水文、气象等环境进行系统监测和分析,利用现代科学技术,制定合理的方案和措施,确保工程质量和工期要求。
同时,还要确保勘察过程中不影响环境,保持生态平衡,避免对地质及社会经济造成不利影响。
三、工程施工篇在工程施工过程中,应严格遵守地质与环境保护的有关法律、法规和标准,对工程实际情况进行及时监督和检查,确保工程施工质量符合设计要求和规范要求。
此外,应采用优质及可靠的施工材料和先进的施工工艺装备,确保工程施工过程中工人的安全和环保。
工程施工过程中,还应认真落实考虑地下建筑物影响和相互作用等因素,确保工程质量和安全。
四、工程监理篇工程监理是为了保障工程质量、确保工程的正常开展和实现工程规划目标的过程。
工程监理过程中,需要注重对施工方和工程资料的监督和检查,以及工程实际情况的记录,确保工程落实各项规范和标准,以及工程施工质量符合设计要求。
此外,监理还需要注重工程施工过程中的环境影响和节能减排等因素的掌握和操作,确保工程不对社会、经济及环境造成不利影响。
五、总结篇通过实施上述工程地质勘查监理实施细则,我们可以看到,其核心在于科学、规范地推进铁路建设,从工程设计入手,逐步实施勘察、施工和监理等过程,确保铁路建设质量符合要求,同时也遵循环保及法律法规的要求,达到人与自然和谐发展的目的。
高速工程施工范围包括哪些一、勘察设计阶段1. 勘察范围在高速公路或高速铁路的建设前,需要进行详细的勘察,包括地理勘察、地质勘察、水文勘察、交通勘察等。
地理勘察主要研究地表地貌、地貌特征、地理环境等情况;地质勘察主要研究地下岩石构造、地质条件等情况;水文勘察主要研究地下水、地表水等情况;交通勘察主要研究车辆通行能力、道路结构等情况。
2. 设计方案在完成勘察工作后,根据勘察结果编制高速公路或高速铁路的设计方案,包括线路设计、结构设计、设备设计等。
设计方案必须符合国家规范和标准,保证工程质量、安全。
3. 设计文件设计单位应编制详细的设计文件,包括设计说明书、设计图纸、设计计算书、技术规范等。
设计文件是施工单位施工的依据,必须准确、完整。
二、土方工程阶段1.开工前准备工作在施工前,需要进行周密的准备工作,包括场地准备、机具设备、人员组织等。
场地准备包括场地平整、场地标志等;机具设备包括挖掘机、推土机等;人员组织包括施工队伍、作业人员等。
2.土方开挖土方开挖是高速工程土方工程的重要环节,包括挖填平整和运输。
挖填平整是指按照设计要求进行土方开挖、填方和平整作业;运输是指将挖出的土石料运输到指定地点。
3.路基工程路基工程是高速公路或高速铁路的基础工程,主要包括填筑和压实。
填筑是指在路基表层铺设碎石、碎石混凝土等材料;压实是指采用碾压机、振动压实机等设备对路基进行压实作业。
4.边坡工程边坡工程是路基工程的重要组成部分,主要包括边坡开挖、边坡护坡等作业。
边坡开挖是指对路基边坡进行开挖、整形作业;边坡护坡是指采取合适的护坡材料对边坡进行保护。
5.排水工程排水工程是高速公路或高速铁路的重要设施,主要包括桥涵、排水沟、雨水口等设施。
桥涵是桥梁和涵洞的简称,主要用于通行和排水;排水沟是指在路基两侧设置的排水设施;雨水口是指在路面上设置的排水口。
6.验收与移交土方工程完成后,需要进行验收和移交。
验收包括现场检查和质量检测,确保工程达到设计要求;移交是将土方工程移交给后续工程部门,以便后续工程顺利进行。
铁路工程地质实例(东北、华北地区分册)1. 概述铁路是国家重要的交通运输工具,对于国家经济发展具有重要意义。
在铁路修建过程中,地质条件是一个至关重要的因素。
为了保障铁路的安全和可靠,地质勘察和工程地质设计是必不可少的环节。
本文将结合东北、华北地区的地质情况,总结铁路工程地质实例,以期为今后铁路工程建设提供参考和借鉴。
2. 东北地区铁路工程地质实例2.1 长白山地区热岛铁路长白山地区地处东北地区,地质条件复杂,山地较多,地震活跃。
热岛铁路是连接长白山景区的重要交通通道,地质勘察时需特别关注山体稳定性和地震灾害风险。
在此铁路工程建设中,地质勘察团队克服重重困难,制定了科学合理的地质勘察方案,从而确保了铁路的安全运行。
2.2 哈大铁路哈大铁路是连接哈尔滨和大连的重要交通干线,穿越了东北地区的平原和丘陵地带。
地质条件相对较好,但在部分区段存在水文地质问题。
工程地质设计时,需要特别考虑地下水对铁路桥梁和路基的影响,采取相应的防治措施,确保铁路的安全运行。
3. 华北地区铁路工程地质实例3.1 京哈高铁京哈高铁是连接北京和哈尔滨的高速铁路,穿越了华北地区的平原和丘陵地带。
在地质勘察和工程地质设计中,需要特别关注地下水位的高低变化,以及土壤的承载力和渗透性。
通过科学的勘察和设计,京哈高铁的建设取得了成功,成为了连接华北和东北地区的重要交通通道。
3.2 京九铁路京九铁路连接了北京和九江,穿越了华北地区的山地和丘陵地带。
在地质条件复杂的山地区段,工程地质设计需要重点考虑山体稳定性和地质灾害的防治措施。
通过科学的地质勘察和工程地质设计,京九铁路的建设顺利进行,为华北地区的经济发展和交通运输提供了重要支撑。
4. 总结以上就是东北、华北地区铁路工程地质实例的简要介绍。
铁路的建设离不开对地质条件的充分了解和科学合理的工程地质设计,只有这样才能确保铁路的安全运行。
希望今后在铁路工程建设中,能够更加重视地质勘察和工程地质设计的重要性,确保铁路的安全和可靠,为国家经济发展和人民生活提供更好的交通保障。
高速铁路路基工程施工技术一、概述高速铁路是一种运输速度高于常规铁路的铁路系统,其设计速度通常达到每小时350公里以上。
高速铁路具有运输效率高、安全性好、舒适度高等特点,已成为国家重要的交通基础设施。
路基是高速铁路工程中的重要组成部分,其施工质量直接关系到高速铁路的安全和稳定运行。
本文将对高速铁路路基工程施工技术进行系统介绍。
二、路基设计1. 路堤和路基的选择根据高速铁路设计要求,路基主要包括路堤和路基。
路堤是沿线铁路线路的一部分,由填方充填而成,路堤的高度通常由路基下沟道或水体的高度决定。
路基是铁路线路上的地基,是支撑轨道和路基的主要构造部分。
在路基设计中,需要考虑地基土的性质、地下水情况、沉降和变形等因素。
2. 路基截面设计路基截面设计是高速铁路路基工程设计的重要环节,一般包括路基的横断面和纵断面设计。
横断面设计主要考虑路基的宽度、高度和坡度等因素,以保证路基的强度和稳定性;纵断面设计主要考虑路基的长度、坡度和横坡等因素,以保证路基的排水和透水性能。
三、路基施工1. 前期准备在施工前,需要进行路基的前期准备工作,主要包括地质勘察、场地平整、清理垃圾和杂草等。
地质勘察是为了获取路基工程施工的基本地质情况,包括地下水位、地质构造、土层性质等信息。
2. 路基填筑路基的填筑是整个路基工程中最重要的一环,填筑材料主要包括砂石料、碎石料、粉煤灰等。
填筑过程中需要注意填筑层厚度、平整度和坡度等要求,以确保路基的均匀性和稳定性。
此外,还需进行合理的土工处理,如土石方开挖、挡土墙施工等。
3. 路基加固为了提高路基的承载能力和稳定性,需要对路基进行加固处理。
常见的路基加固方法包括碾压、振实、夯实等。
在加固过程中,还需要考虑路基的排水和透水性能,以避免路基因水土流失而失稳。
4. 路基防护为了延长路基的使用寿命,需要对路基进行防护处理。
常见的路基防护措施包括设置排水管道、铺设防腐板、搭设挡土墙等。
在路基施工过程中,还需注意防止地下水位过高、雨水渗透等情况,保证路基的稳定性和安全性。
国家铁路局发布行业标准《铁路工程特殊岩土勘察规程》戴颖
【期刊名称】《铁道技术标准(中英文)》
【年(卷),期】2022(4)10
【摘要】国家铁路局发布新版《铁路工程特殊岩土勘察规程》TB 100382022(以下简称“新规程”),自2022年12月1日起实施,《铁路工程特殊岩土勘察规程》TB 100382012同时废止。
特殊岩土的不良地质特性,是导致工程项目发生地质灾害的直接原因,是危害铁路建设和运营安全的隐患所在,需要采取特殊的勘察技术手段和工程处理措施。
《铁路工程特殊岩土勘察规程》是铁路工程勘察类重要行业标准,在铁路工程地质勘察中发挥了重要作用。
近年来,随着西部铁路建设的全面推进.
【总页数】3页(P118-120)
【作者】戴颖
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】U21
【相关文献】
1.国家铁路局发布《铁路工程地质勘察规范》等8项铁路工程建设标准
2.国家铁路局发布行业标准《铁路工程地质勘察监理规程》
3.国家铁路局发布行业标准《铁
路工程水文勘测设计规范》4.国家铁路局发布行业标准《高速铁路工程静态验收技术规范》5.国家铁路局发布行业标准《铁路工程信息模型统一标准》
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################################################楔形体稳定计算中,首次采用向量表示的方法,严密地推导了楔形体分析计算的全套公式。
对任意给定的4个平面产状,可分析计算其形成楔形体的可能性,确定楔形体的滑动面和滑动方向,并计算多作用力下的稳定性,以及锚固措施的锚固自由段最小长度,实现了对楔形体的“智能”化分析计算。
参考文献[1] 楚涌池等.铁路工程地质手册[M].北京 中国铁道出版社,1999[2] 朱志澄,宋鸿林.构造地质学[M].北京 中国地质大学出版社,1990[3] 肖树芳,杨淑碧.岩体力学[M].北京 地质出版社,1993[4] 孙家广,杨长贵.计算机图形学[M].北京 清华大学出版社,1995收稿日期:20050628作者简介:王茂靖(1964—),男,1985年毕业于成都地质学院水文地质与工程地质专业,工程硕士,高级工程师。
高速铁路工程地质勘察特点王茂靖(铁道第二勘察设计院,四川成都610031)The Geological Prospecting Characteristics of High-Speed Railway EngineeringWang Maojing摘 要 针对高速铁路的设计要求,结合高速铁路工程地质勘察实践,从工程地质勘察理念、场地稳定性及地基岩土适宜性评价、勘探的密度和深度、岩土设计参数的统计分析、高烈度地震区的勘察、建筑材料的专门勘察、综合勘探方法的应用、成果的综合分析等方面论述了高速铁路工程地质勘察的特点。
关键词 高速铁路 工程地质勘察高速铁路勘察设计不同于常规铁路的勘察设计,有许多新的课题需要研究。
近两年,笔者先后参加了武广客运专线和福厦快速铁路的勘察设计、地质勘察监理,通过在工作中不断学习、摸索,系统总结了高速铁路工程地质勘察的特点。
1 工程地质勘察理念要体现可持续发展观高速铁路工程地质勘察必须贯彻可持续发展观,充分体现人与自然和谐发展的理念。
在铁路工程地质勘察中,任何对岩土环境、生态环境的大规模破坏都不应提倡。
因此,在工程地质勘察中要分析评价铁路工程对环境的影响程度,提出措施和建议,使高速铁路建设与环境协调发展。
2 场地稳定性及地基岩土适宜性评价高速铁路建设对工程场地区域稳定性提出了较高的要求。
因此,在高速铁路选线阶段,工程地质工作者就应从区域地质稳定性角度参与线路方案的比选,避免线路方案走行于活动断裂带、不稳定地块及高烈度地震区,同时也要避免线路方案位于人为坑洞密集、时间久远、不宜查清巷道空间位置的古老采空区,地表明显形成移动盆地且处于移动活跃的大型煤矿采空区或活跃移动盆地边缘地带,以及地表移动和变形可能引起边坡失稳、山崖崩塌地带;此外,线路方案还要避免走行于易发生岩溶地面塌陷的溶蚀谷洼地区、易产生大面积湿陷的黄土塬区,以及明显存在危及线路方案的重大不良地质、特殊岩土、不稳定斜坡地段。
总之,工程地质勘察应从区域稳定性角度对线路方案给予评价,确保高速铁路线路方案一开始就走行于场地稳定、地基适宜、工程地质条件相对较好的地段。
高速铁路建筑物对沉降变形要求极高,《京沪设计暂规》(铁建设[2004]157号)规定:路基工后沉降量不应大于5cm ,年沉降速率应小于2cm ,桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于3cm ,桥梁墩台工后沉降小于3cm ,相临墩台沉降量差不大于15mm ;无碴45铁 道 勘 察2005年第4期轨道的工后沉降量小于2cm。
对沉降的严格控制要求基底下岩土层有极高的强度,因此,在高速铁路勘察中,必须对基础下部的岩土适宜性做出准确评价,确保各类工程基础置于满足极高工后沉降要求的岩土层中。
松软土是针对高速铁路路基沉降变形而在京沪高速铁路工程地质勘察中特别提出来的一种特殊类土。
目前,《京沪高速地质勘察暂规》(铁建设[2003]13号)中确定的松软土划分标准已经广泛用于高速铁路及快速铁路的工程地质勘察中。
松软土天然含水率大、压缩性高、强度低,但又有别于软土,由呈软塑状态的黏性土、粉土及细砂组成。
松软土地基一般不产生滑动失稳,但其沉降变形不能满足高速铁路的设计要求。
因此,此类松软地基仍需要清除或加固处理。
目前,在高速铁路勘察中已单独划分出此类松软土,但具体的划分标准还存在一定的分歧,有待于在今后的勘察工作中不断摸索、总结和完善。
3 勘探的密度和深度高速铁路对地质勘察提出了较高的精度和深度要求,一是路基工程技术标准高,要求严格控制路基变形和工后沉降,在路基、桥涵、隧道不同构筑物间均需设置过渡段。
对一定深度地基土的性质、指标均要分层查清,特别是查明软土、松软土、膨胀土等特殊岩土,避免路基直接置于松软地基土上产生较大的沉降变形。
“京沪暂规”规定,应查明路基基底以下25m深度范围内岩土层的工程地质特性。
其次,在高速铁路设计中,因考虑路基工后沉降因素,路桥分界高度大为降低,桥梁比例较大,如武广客运专线桥梁长度约占线路长度的42%,郑西客运专线桥梁长度约占线路长度的40%,福厦快速铁路桥梁比例占线路长度的28%。
为了保证桥梁结构的横向刚度,一般采用中、小跨度的桥梁。
同时,地质勘察还要确保桥梁桩基础置于完整基岩之上或者满足桩身沉降检算要求。
高速铁路对路基填料要求极高,一般均要求填筑A、B、C级填料,路基填料要求按建筑材料场地进行地质勘察。
由于以上原因,勘探点的密度和深度大幅增加。
据对武广、郑西等客运专线及其他快速铁路勘探工作量的统计分析,地质钻探工作量是一般铁路的5~8倍。
尽管勘探点密度、深度大幅度增加,但是高速铁路设计理论的不完善、不成熟仍然给工程地质勘察带来了一些困难。
比如桥梁桩基础沉降检算,桩尖以下的压缩层计算到什么深度;在碳酸盐岩可溶岩地层中,桩基础是否一定要置于10m无溶蚀完整的灰岩中,如果无10m完整灰岩,可否采用摩擦桩;完整岩石的桩周侧壁摩阻力如何计算。
由于未解决上述设计中遇到的问题,地质勘察中钻探深度大幅增加,设计显得十分保守。
这些问题有待于结合生产,进行专门的课题研究。
4 岩土设计参数统计分析高速铁路各类工程基础地基沉降、变形计算量大,要求提供相对可靠、适用的岩土设计参数。
可靠就是指提出的岩土参数能正确地反映岩土体在规定条件下的性状,能比较有把握地估计参数真值所在的区间;适用是指岩土参数能满足岩土力学计算的假定条件和计算精度。
因此,工程地质勘察报告中提供给设计采用的岩土设计参数应有可靠试验依据,这就要求地质勘察中分不同的工程地质单元、不同的岩土层甚至不同的工程类别,有针对性地提取大量的岩土样进行试验。
在成果报告中,岩土物理力学设计参数尽可能采用试验数据,分别按工程地质单元、区段及层位进行统计分析,沿线重点工程、重大不良地质工点应按压缩层范围内不同层位的试验资料、数据进行统计分析,提出设计需要的岩土设计参数标准值。
目前,《京沪高速地质勘察暂规》(铁建设[2003]13号)中已明确规定岩土设计参数的统计分析方法,即《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)中规定采用的统计分析方法。
岩土参数统计分析后提供设计的标准值仍然是接近自然界岩土真值的可靠性估值。
可靠性估值是在统计学区间估计理论基础上得到的关于参数母体平均值置信区间的单侧置信界限值。
近十几年,国外岩土工程界正流行概率法定量分析岩土设计参数,欧洲的岩土规范中已作了原则规定,但国内还未完全推行。
随着我国高速铁路勘察设计理论和实践的丰富完善,也一定会有自己的概率法设计,工程地质勘察也会更加贴近真实的自然岩土。
5 高地震烈度区的专门地质勘察现行《中国地震动参数区划图》(GB18306)适用于一般铁路工程。
对于高速铁路,通过高地震烈度区时,应进行专门的沿线地震小区划安全性及场地稳定性评价,结合沿线地质情况、工程设置划分地震动峰值加速度及地震动反映谱特征周期分区,对沿线重大、特殊桥梁也应专门进行桥址场地地震安全性评价,同时还应进行场地剪切波速测试。
除上述场地安全性、稳定性小区划分析评价外,高55高速铁路工程地质勘察特点:王茂靖速铁路通过高地震烈度区工程地质勘察与常规铁路基本相同。
高速铁路在调查测绘精度、勘探点密度及综合分析评价方面要求更高一些,重点应在收集区域地质、水文地质资料及沿线地震历史资料的基础上,重点查明主要活动断裂带及其与线路关系,调查沿线各类不良地质及特殊岩土的规模、特征及分布,判断地震使其发展或复活的可能性,分析评价容易造成地震危害的地貌和岩体的稳定状态,同时还要调查河流的变迁、古河道的分布、第四系地层特征、地下水位和可液化土的分布范围。
在地质调绘的基础上布置一定数量的勘探和测试,以查明沿线液化层的分布范围、埋深厚度及液化程度(等级)。
6 建筑材料的专门地质勘察高速铁路对填料标准要求高,施工难度大。
《京沪高速地质勘察暂规》(铁建设[2003]13号)明确规定,高速铁路填料应按建筑材料进行工程地质勘察。
对建筑材料场地的调查应以查明储量、质量为主,通过高速铁路沿线地质调绘和足够的勘探、试验工作,查明料场的岩土性质、分布及储量,为设计提供可靠的地质资料。
在沿线工程地质勘察中,应做好区域性取土场、采石场的判定工作,对路堤填料特性、料源进行详细勘察,分段选取代表性土源进行土工试验,落实填料类型及分布,以确定料源。
对沿线碎石道碴场地也应按相应地质勘察规范要求,查明岩土性质、分布及储量。
路堤填料应按照《铁路路基设计规范》中的有关要求,对于作为路基填料的路堑挖方、隧道弃碴、集中取土场料源的类别和性质作出判定。
在地质勘察中要了解料场的开采条件和环境地质问题,料场的设置与开采应符合国家有关政策法规和环保要求。
7 综合勘探方法的应用工程地质勘察中应大力推广综合勘探方法,利用不同的勘察方法相互验证,提高地质勘察质量。
综合勘探方法的推广应用就是不断采用新技术、新方法,最大限度的为高速铁路工程设计提供可靠、适用的基础地质资料。
如多种原位测试方法已在我国工程地质勘察领域得到广泛应用,原位测试方法可直接在勘察现场对岩土体进行测试,获取适用和可靠的承载力、压缩模量、密实度等岩土物理力学参数。
近年来,高速铁路勘察中因地制宜地采用多种原位测试方法进行现场测试,并与钻探、试验结果相互验证,取得了较好效果,得到广泛的推广应用。
此外,多种物探方法在高速铁路勘察中也得到推广应用,如在武广客运专线勘察中,广泛使用了地震方法测试隧道进出口围岩地震波速,较为准确地进行了围岩分级;还应用了可控源大地音频电磁(CSAMT)法,解决深埋隧道的地质问题,查明岩溶洞穴、断层富水带突水涌泥段的位置,效果非常好。
特别是物探解译结果与钻探、原位测试方法结合使用,大大促进了物探技术方法在铁路勘探中的应用。
由于高速铁路钻探工作量大、岩土取样量大,为保证钻探质量和取样质量,应采用先进钻探工艺,提高钻探进度和岩心采取率。