地质工程问题

1. 地质工程问题

1.上池
上池位于高程570～620m的山顶洼地，除局部地带分布有砾岩外，主要为多次喷发形成的安山岩、凝灰岩及火山岩组成，岩体受卸荷影响，极为疏松。有正长岩和闪长岩脉穿插，池盆内断裂十分发育，除有F3、F118大断层外，沿不同岩性接触带都发生过不同程度的层间剪切错动破坏。节理很发育，将岩体切割成5～30cm不等的碎块。风化卸荷严重，岩体结构松弛，一般表现为碎裂夹泥。断层带及层间剪切破碎带物质一般由断层泥或泥夹碎屑组成，断层泥内蒙脱石含量达50%以上，亲水性强，抗剪强度低。岩体弹性波纵波速度一般为2000～3200m/s，岩体原位变形试验测得，严重破碎带岩体变形模量E0=42～50MPa，泥质软化带E0=15～30MPa，一般较好岩体E0=110MPa左右，断层泥的抗剪强度φ=8°～12°，C=0.01～0.05MPa，破碎夹泥带（含强烈卸荷风化岩体）φ=26°～28°，C=0.01～0.02MPa。
断裂发育并强烈卸荷的地质环境，给上池工程带来下列严重地质工程缺陷：①池盆渗漏严重，需作全面防渗工程处理；②副坝坝基和防渗面板地基压缩变形大，可能产生不均匀变形，可能导致防渗面板破坏；③池盆边坡岩体变形失稳严重。

图5-10 上池卸荷带加固工程示意图

上池以1∶1.5的坡比开挖，一般挖深20～35m，最大达40～70m。池盆坡高为31m，池盆以上边坡高度为0～40m不等。沿池顶计算，开挖池坡总长约1135m，其中705m属于不稳定或潜在不稳定地段，占总长的67%。在开挖过程中，先后出现滑坡、坡体蠕动变形滑动三处，累计变形破坏地段长度达310m，最大滑坡体积达30万m3。为了确保池坡岩体的稳定，分别对滑坡和蠕动变形岩体进行了开挖减载、加抗滑桩、混凝土挡墙、预应力锚索加固、局部固结灌浆和帷幕灌浆进行防渗处理，防止渗透水浸泡外边坡岩体，产生外边坡失稳等（图5-10）。
2.引水压力管道
引水压力管道大部分位于蟒山卸荷带内。岩体卸荷松弛，风化严重，充填次生夹泥多，岩体质量极差，同时又有F3 和F20两条规模较大的断层通过。由于断层构造岩（泥化带）隔水，使地下水形成阶梯状分布的水文地质结构（图5-9）。施工开挖过程中，经常发生突水塌方。其中引水洞挖至F20断层带时，两条引水洞都产生了大体积的突水和塌方。通过断层带时，又产生了大塌方。其中2＃塌方冒顶通天（图5-11），位于F20断层带内的1＃塌方也接近通天冒顶，塌方高度达20～30 余 m。通过鱼骨排梁顶棚超前支护（图5-12），超前固结灌浆，施工开挖又做全封闭式处理，方通过了该段破碎带岩体。在2＃压力管道导洞开挖过程中，曾经产生过三次大体积塌方和突水。第一次突水和塌方历时约半年之久，最初为碎屑流式突水，渐次变为块体塌方和涌水，零星掉块。塌方突水期最大日塌方量达450m3/d，突水时最大涌水量达35～40m3/d。塌穴高32m，直径14～17 m，总塌方量4000 m3。第二次塌方历时3个月，塌方仍由突水引起的。塌形与第一次塌方相似。塌穴高20 m，直径9～13 m，总塌方量约2500 m3。第三次塌方发生在斜洞扩挖过程中（导洞内），塌方量约为200 m3。三次塌方均采取混凝土回填塌穴和灌浆加固处理（图5-13），其塌方皆发生于F20断层带及其影响带内。其余地段由于卸荷风化严重，岩体稳定性极差，不同规模的塌方屡屡发生。所以在高压管道斜井扩挖时，采取了厚度达20～30cm的系统喷锚加固（双网）。由于岩体软弱破碎，结构松弛，所以压力管道必须全部采用钢管衬砌承担内水压力。

图5-11 引水洞2＃塌方剖面图


图5-12 引水洞超前支护处理平面图

十三陵抽水蓄能电站建设实践经验表明，地质工程建设必须认真地对环境地应力进行研究。十三陵抽水蓄能电站蟒山卸荷带是一个重大的环境工程地质问题，对这个问题进行专门研究对认识建设场区的工程地质条件具有重要的意义。十三陵抽水蓄能电站蟒山卸荷带是十三陵抽水蓄能电站上池及引水压力管道稳定性的主要控制因素，对这个问题的发现大大提高了对十三陵抽水蓄能电站工程地质条件的认识水平，对其他工程的工程地质条件研究具有重要意义。

图5-13 压力管道塌方图

2. 地质工程问题

1.上池
上池位于高程570～620m的山顶洼地，除局部地带分布有砾岩外，主要为多次喷发形成的安山岩、凝灰岩及火山岩组成，岩体受卸荷影响，极为疏松。有正长岩和闪长岩脉穿插，池盆内断裂十分发育，除有F3、F118大断层外，沿不同岩性接触带都发生过不同程度的层间剪切错动破坏。节理很发育，将岩体切割成5～30cm不等的碎块。风化卸荷严重，岩体结构松弛，一般表现为碎裂夹泥。断层带及层间剪切破碎带物质一般由断层泥或泥夹碎屑组成，断层泥内蒙脱石含量达50%以上，亲水性强，抗剪强度低。岩体弹性波纵波速度一般为2000～3200m/s，岩体原位变形试验测得，严重破碎带岩体变形模量E0＝42～50MPa，泥质软化带E0＝15～30MPa，一般较好岩体E0＝110MPa左右，断层泥的抗剪强度ϕ＝8°～12°，C＝0.01～0.05MPa，破碎夹泥带（含强烈卸荷风化岩体）ϕ＝26°～28°，C＝0.01～0.02MPa。
断裂发育并强烈卸荷的地质环境，给上池工程带来下列严重地质工程缺陷：①池盆渗漏严重，需作全面防渗工程处理；②副坝坝基和防渗面板地基压缩变形大，可能产生不均匀变形，可能导致防渗面板破坏；③池盆边坡岩体变形失稳严重。
上池以1∶1.5的坡比开挖，一般挖深20～35m，最大达40～70m。池盆坡高为31m，池盆以上边坡高度为0～40m不等。沿池顶计算，开挖池坡总长约1135m，其中705m属于不稳定或潜在不稳定地段，占总长的67%。在开挖过程中，先后出现滑坡、坡体蠕动变形滑动三处，累计变形破坏地段长度达310m，最大滑坡体积达30万m3。为了确保池坡岩体的稳定，分别对滑坡和蠕动变形岩体进行了开挖减载、加抗滑桩、混凝土挡墙、预应力锚索加固、局部固结灌浆和帷幕灌浆进行防渗处理，防止渗透水浸泡外边坡岩体，产生外边坡失稳等（图5-10）。

图5-10 上池卸荷带加固工程示意图

（据韩志诚，1992）
2.引水压力管道
引水压力管道大部分位于蟒山卸荷带内。岩体卸荷松弛，风化严重，充填次生夹泥多，岩体质量极差，同时又有F3和F20两条规模较大的断层通过。由于断层构造岩（泥化带）隔水，使地下水形成阶梯状分布的水文地质结构（图5-9）。施工开挖过程中，经常发生突水塌方。其中引水洞挖至F20断层带时，两条引水洞都产生了大体积的突水和塌方。通过断层带时，又产生了大塌方。其中2#塌方冒顶通天（图5-11），位于F20断层带内的1#塌方也接近通天冒顶，塌方高度达20～30余m。通过鱼骨排梁顶棚超前支护（图5-12），超前固结灌浆，施工开挖又做全封闭式处理，方通过了该段破碎带岩体。在2#压力管道导洞开挖过程中，曾经产生过三次大体积塌方和突水。第一次突水和塌方历时约半年之久，最初为碎屑流式突水，渐次变为块体塌方和涌水，零星掉块。塌方突水期最大日塌方量达450m3/d，突水时最大涌水量达35～40m3/d。塌穴高32m，直径14～17m，总塌方量4000m3。第二次塌方历时3个月，塌方仍由突水引起的。塌形与第一次塌方相似。塌穴高20m，直径9～13m，总塌方量约2500m3。第三次塌方发生在斜洞扩挖过程中（导洞内），塌方量约为200m3。三次塌方均采取混凝土回填塌穴和灌浆加固处理（图5-13），其塌方皆发生于F20断层带及其影响带内。其余地段由于卸荷风化严重，岩体稳定性极差，不同规模的塌方屡屡发生。所以在高压管道斜井扩挖时，采取了厚度达20～30cm的系统喷锚加固（双网）。由于岩体软弱破碎，结构松弛，所以压力管道必须全部采用钢管衬砌承担内水压力。

图5-11 引水洞2#塌方剖面图

（据韩志诚，1992）

图5-12 引水洞超前支护处理平面图

（据韩志诚，1992）

图5-13 压力管道塌方图

（据韩志诚，1992）
十三陵抽水蓄能电站建设实践经验表明，地质工程建设必须认真地对环境地应力进行研究。十三陵抽水蓄能电站蟒山卸荷带是一个重大的环境工程地质问题，对这个问题进行专门研究对认识建设场区的工程地质条件具有重要的意义。十三陵抽水蓄能电站蟒山卸荷带是十三陵抽水蓄能电站上池及引水压力管道稳定性的主要控制因素，对这个问题的发现大大提高了对十三陵抽水蓄能电站工程地质条件的认识水平，对其他工程的工程地质条件研究具有重要意义。

3. 工程地质问题的工程地质问题

工程地质问题是指已有的工程地质条件在工程建筑和运行期间会产生一些新的变化和发展，构成威胁影响工程建筑安全的地质问题称为工程地质问题。由于工程地质条件复杂多变，不同类型的工程对工程地质条件的要求又不尽相同，所以工程地质问题是多种多样的。就土木工程而言，主要的工程地质问题包括：（1） 地基稳定性问题：是工业与民用建筑工程常遇到的主要工程地质问题，它包括强度和变形两个方面。此外岩溶、土洞等不良地质作用和现象都会影响地基稳定。铁路、公路等工程建筑则会遇到路基稳定性问题。（2） 斜坡稳定性问题：自然界的天然斜坡是经受长期地表地质作用达到相对协调平衡的产物，人类工程活动尤其是道路工程需开挖和填筑人工边坡（路堑、路堤、堤坝、基坑等），斜坡稳定对防止地质灾害发生及保证地基稳定十分重要。斜坡地层岩性、地质构造特征是影响其稳定性的物质基础，风化作用、地应力、地震、地表水、和地下水等对斜坡软弱结构面作用往往破环斜坡稳定，而地形地貌和气候条件是影响其稳定的重要因素。（3） 洞室围岩稳定性问题：地下洞室被包围于岩土体介质（围岩）中，在洞室开挖和建设过程中破坏了地下岩体原始平衡条件，便会出现一系列不稳定现象，常遇到围岩塌方、地下水涌水等。一般在工程建设规划和选址时要进行区域稳定性评价，研究地质体在地质历史中受力状况和变形过程，做好山体稳定性评价，研究岩体结构特性，预测岩体变形破坏规律，进行岩体稳定性评价以及考虑建筑物和岩体结构的相互作用。这些都是防止工程失误和事故，保证洞室围岩稳定所必需的工作。（4） 区域稳定性问题：地震、震陷和液化以及活断层对工程稳定性的影响，自1976年唐山地震后越来越引起土木工程界的注意。对于大型水电工程、地下工程以及建筑群密布的城市地区，区域稳定性问题应该是需要首先论证的问题。（5）一般工程施工前，先由勘察设计院对地质进行勘察。

4. 工程地质问题

工程地质问题可以大致概括为：强度、变形和渗流。
一、花岗岩
花岗岩地区最大的特点是球状风化，风化后的产物为粘土质砂及含砂粘土，具有一定的渗透性。
勘察应重点查明下列内容：
1 母岩地质年代和岩石名称；
2 岩石的风化程度，划分风化带；
3 岩脉和花岗岩等球状风化体(孤石)的分布；
4 岩土的均匀性、破碎带和软弱夹层的分布，节理发育情况及其产状；
5 地下水赋存条件；
6、岩土的物理力学性质、渗透性、承载力、基底摩擦系数等设计参数。

二、粘土岩
除上述外，尚应查明软化系数。
三、灰岩
除上述花岗岩所要查明的外，尚应注意岩溶发育状况，查明溶洞和土洞的分布。

5. 工程地质问题

工程地质问题是指与人类工程活动有关的地质问题。场地工程地质条件不同,建筑物内容不同,所出现的工程地质问题也各不相同。
常见的工程地质问题包括如下几种:
工业与民用建筑 地基承载力、沉降变形、基坑边坡问题等(图4-11);
露天采矿 边坡稳定性、矿坑稳定性等;
水利水电工程 渗透变形、水库渗漏、斜坡稳定性、坝体抗滑稳定性等;
隧道及地下洞室 围岩稳定性问题(图4-12);
道路 路基、边坡稳定性问题等。

图4-11 比萨斜塔


图4-12 洞室围岩稳定性与路基问题(重庆大学网络教育学院工程地质课件)

6. 工程地质问题的介绍

工程地质问题是指与人类工程活动有关的地质问题。它影响建筑物修建的技术可能性、经济合理性和安全可靠性。

7. 工程地质问题

DSO∈Z∈OS 这一块是一个背斜，中间地层Z最老，两翼地层新；右边S和C之间是个断层，原因是S和C之间缺失D。

8. 工程地质问题有哪些

常见工程地质问题：(1)松散、软弱土层。对不满足承载力要求的松散土层，如砂和砂砾石地层等，可挖除，也可采用固结灌浆、预制桩或灌注桩、地下连续墙或沉井等加固;对不满足抗渗要求的，可灌水泥浆或水泥黏土浆，或地下连续墙防渗;对于影响边坡稳定的，可喷射混凝土或用土钉支护。
    
对不满足承载力的软弱土层，如淤泥及淤泥质土，浅层的挖除，深层的可以采用振冲等方法用砂、砂砾、碎石或块石等置换。
(2)风化、破碎岩层。风化一般在地基表层，可以挖除。破碎岩层有的较浅，可以挖除。
  有的埋藏较深，如断层破碎带，可以用水泥浆灌浆加固或防渗;风化、破碎处于边坡影响稳定的，可根据情况采用喷混凝土或挂网喷混凝土罩面，必要时配合注浆和锚杆加固。  
(3)裂隙发育岩层。
  对于影响地基承载能力和抗渗要求的，可以用水泥浆注浆加固或防渗。对于影响边坡稳定的，采用锚杆加固。
(4)断层、泥化软弱夹层。对充填胶结差，影响承载力或抗渗要求的断层，浅埋的尽可能清除回填，深埋的注水泥浆处理;浅埋的泥化夹层可能影响承载能力，尽可能清除回填，深埋的一般不影响承载能力。
    断层、泥化软弱夹层可能是基础或边坡的滑动控制面，对于不便清除回填的，根据埋深和厚度，可采用锚杆、预应力锚索、抗滑桩等进行抗滑处理。
(5)岩溶与土洞。当建筑工程不可能避开时，可挖除洞内软弱充填物后回填石料或混凝土。
  不方便挖填的，可采用长梁式、桁架式基础或大平板等方案跨越洞顶，也可对岩溶进行裂隙钻孔注浆，对土洞进行顶板打孔充砂、砂砾，或做桩基处理。  
(6)地下水发育地层。当地下水发育影响到边坡或围岩稳定时，要及时采用洞、井、沟等措施导水、排水，降低地下水位。
  
(7)滑坡体。斜坡内可能沿滑动面下滑的岩体称为滑坡体。滑坡发生往往与水有很大关系，渗水降低滑坡体尤其是滑动控制面的摩擦系数和黏聚力，要注重在滑坡体上方修筑截水设施，在滑坡体下方筑好排水设施。
    防止滑坡，经过论证可以在滑坡体的上部刷方减重，未经论证不要轻易扰动滑坡体。在滑坡体坡脚采用挡土墙、抗滑桩等支挡措施。采用固结灌浆等措施改善滑动面和滑坡体的抗滑性能。
(8)对结构面不利交汇切割和岩体软弱破碎的地下工程围岩，地下工程开挖后，要及时采用支撑、支护和衬砌。
    支撑多采用柱体、钢管排架、钢筋或型钢拱架，拱架的间距根据围岩破碎的程度决定。支护多采用土钉、锚杆、锚索和喷射混凝土等联合支护方式。衬砌多用混凝土和钢筋混凝土，也可采用钢板衬砌