時間:2023-03-16 17:32:42
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1.1放炮影響范圍根據(jù)開發(fā)方案,采場每次布置3排鉆孔,每排10個孔,排距4.6m,孔距5.6m,共布置30個孔,每孔深16.5m,超深1.5m,以確保爆破后臺階高度達(dá)15m。
1.2采礦可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害影響范圍礦山開采過程中采用自上而下臺階式分層開采,高度為15m;開采時工作臺階切向坡和反向坡最終開采的邊坡角不大于55°。由此可確定采礦可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害影響范圍為礦區(qū)開采最終邊界外延15m。綜上所述:礦山開采影響范圍為露天采場外延215m。
2地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測根據(jù)開發(fā)技術(shù)方案,礦山開采后四周將形成5段高度為110m的邊坡,邊坡編號分別為AB、BC、CD、DE、EF,邊坡位置詳見福祿鎮(zhèn)周家槽周家槽水泥用石灰?guī)r礦山礦區(qū)范圍及開采平面圖
3水文地質(zhì)預(yù)測礦區(qū)范圍內(nèi)開采三疊系下統(tǒng)嘉陵江組三段(T1j3)石灰?guī)r礦層,開采標(biāo)高均高于當(dāng)侵蝕基準(zhǔn)面;開采范圍內(nèi)無河流、水庫等地表水體;地下水與地表水沒有必然的水力聯(lián)系。礦山開采對巖溶裂隙水的補給條件破壞小,礦山開采后不會對含水層結(jié)構(gòu)破壞,不會造成地下水水位下降、疏干等。對礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度較輕。
4地形地貌預(yù)測按照開發(fā)利用方案,礦山開采后將形成高度0~105m的邊坡,礦山采礦活動對地形地貌景觀影響嚴(yán)重。
5土地資源影響預(yù)測璧山縣福祿鎮(zhèn)周家槽水泥用石灰?guī)r礦不單獨設(shè)置料場及廢渣場,在礦區(qū)東側(cè)采區(qū)50m外設(shè)置破碎站及運輸?shù)缆?,占用耕地資源4.41ha;工業(yè)廣場修建占用耕地資源1.59ha;礦區(qū)為露天采場,占用耕地資源43ha;石灰?guī)r礦山開采共占用耕地49ha。因此,璧山縣福祿鎮(zhèn)周家槽水泥用石灰?guī)r礦開采后對土地資源影響嚴(yán)重。
6建(構(gòu))筑物影響預(yù)測礦山為露天開采,將會對礦區(qū)范圍內(nèi)的所有建(構(gòu))筑物全部破壞。根據(jù)計算的爆破地震波安全距離為158.45m,計算的爆破產(chǎn)生飛石最遠(yuǎn)飛散距離為200m;對礦區(qū)周邊200m范圍內(nèi)的建(構(gòu))筑物造成較嚴(yán)重破壞。因此,璧山縣福祿鎮(zhèn)周家槽水泥用石灰?guī)r礦開采后對建(構(gòu))筑物影響嚴(yán)重。
二、礦山地質(zhì)環(huán)境防治
針對礦山開采影響范圍及采后地質(zhì)環(huán)境因素的影響預(yù)測結(jié)果,將礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)劃分為重點區(qū)、次重點區(qū)、一般區(qū),設(shè)計以下防治工程:1)礦山開采時應(yīng)及時清除邊坡上的掉塊,特別是在BC邊坡東段邊坡可能會發(fā)生局部掉塊。2)對礦山采坑四周形成的邊坡采用生物工程護(hù)坡;對采坑坑底進(jìn)行綠化或土地復(fù)墾。3)對礦區(qū)道路、破碎站和工業(yè)廣場區(qū)域進(jìn)行環(huán)境恢復(fù)。4)修建截排水工程。
1邊坡防治工程
1.1邊坡放坡根據(jù)開發(fā)方案礦山開采的最終邊坡角為55°,自上而下臺階式分層開采,采高15m,臺階寬度約10.5m;AB邊坡長約600m,高2~50m;BC邊坡長約440m,高50~106m;CD邊坡長約360m,高40~96m3;DE邊坡長約526m,高17~42m3;EF邊坡長約210m,高2~17m;放坡處理各段邊坡。
1.2清理危石及時清理采場邊坡上的危石,避免發(fā)生危石滾落傷人事故。按照“邊采邊治”的原則,對各邊坡上的危石清理完成后,才能進(jìn)行下一臺階的開采。
1.3截水溝礦區(qū)位于瀝鼻峽背斜軸部,地形呈渾圓狀的小型獨立山包,自然排水條件良好,匯水面積小,在礦區(qū)DE、EF邊坡頂部修建截水溝長約300m,以防治地表水進(jìn)入礦區(qū)。在其余每個臺階坡面每隔50m,高差10~20m,設(shè)置橫向和豎向的截排水溝,將邊坡頂部的地表水匯入采坑內(nèi)的排水溝,避免對坡面草籽植物造成沖刷,豎向的排水溝按急流槽設(shè)計。迎坡面溝壁需設(shè)置泄水孔。
2水文防治工程礦山開采后的采場地面標(biāo)高高于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面,對地下水的影響小。對礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度較輕。故本次不對其進(jìn)行處理。但未解決礦山生產(chǎn)、生活用水,需在工業(yè)廣場內(nèi)修建一個蓄水池。蓄水池尺寸為15m×15m×2m,墻體寬度為0.3m,預(yù)計砌筑工程量約為36m3。生產(chǎn)廢水主要為清洗礦車及挖掘機所排除的污水,設(shè)計每個污水處理池采用尺寸為2.5m×2.5m×1.6m,容積10m3污水處理池3個,墻體寬度為0.3m。預(yù)計開挖工程量30m3;砌筑工程量約為14.4m3,污水經(jīng)生化處理后由砼管排放。露天采石場的作業(yè)點應(yīng)實行濕式作業(yè)和噴霧灑水,對采場及裝載點設(shè)2臺灑水器進(jìn)行了灑水降塵,防止粉塵飛揚。
三、地形地貌景觀防治工程礦山環(huán)境恢復(fù)治理設(shè)計方案圖。
1露天采場采坑地貌景觀恢復(fù)根據(jù)劃定礦界和開發(fā)方案,露天開采結(jié)束后采坑的平面面積為302013m2,礦山開采前礦區(qū)土地主要為耕地,以種植果樹為主;礦山開采難以恢復(fù)原來的地面植物,故礦山環(huán)境恢復(fù)治理主要以綠化為主??刹扇≈卫矸桨溉缦拢海?)回填土壤,平均厚度不得小于0.8m,預(yù)計回填方量為241610m3;(2)平整場地,場地平整應(yīng)采坑中間高,四周低,便于地表水排入排水溝中;(3)植樹,行距×株距為5m×5m,預(yù)計12080株,建議種植樟樹或果樹等經(jīng)濟類樹木(4)排水,沿采坑邊坡坡腳圍繞采坑修建截排水溝,保證采坑內(nèi)地表水排泄通暢,將礦區(qū)的地表水有序的排放到礦區(qū)東側(cè)地形較低地段,用以灌溉耕地。排水溝采用梯形斷面,底寬400mm,頂寬700mm,高800mm,壁厚300mm,預(yù)計長度約2350m。排水溝每隔10~15m設(shè)置一道伸縮縫,用瀝青麻絲進(jìn)行有效止水。
2采坑邊坡地貌景觀恢復(fù)采坑邊坡采用坡面綠化+截排水的礦山環(huán)境恢復(fù)設(shè)計方案。對于采坑邊坡主要采取分階放坡+綠化處理。每級邊坡分階高度取15m,每階平臺寬度取10.5m,種植蔓藤類植物綠化坡面,在坡頂設(shè)置截排水溝。臺階邊緣修砌墻體,墻體嵌入基巖0.1m,墻體截面0.3m×0.5m(寬×高)。墻背回填0.3m厚的土壤,蔓藤種植行距×株距為5m×3m。截排水工程在邊坡防治工程中實施。
3礦區(qū)公路及破碎站礦區(qū)公路兩側(cè)及破碎站區(qū)域的空地進(jìn)行植樹綠化,預(yù)計植樹60株。待礦山閉坑后,建筑垃圾清除干凈,將表層1.0m范圍土地掘松,種植樟樹等經(jīng)濟類樹木。礦區(qū)公路和破碎站的平面面積約為4410m2,可采用挖掘機松土,植樹綠化,行距×株距為5m×5m,預(yù)計176株。
4土地資源的采后處理礦區(qū)主要的土地資源占用和破壞為礦區(qū)范圍內(nèi)的采場、礦區(qū)東側(cè)的破碎站及工業(yè)廣場,礦山閉坑后,采場及破碎站將對其進(jìn)行地貌景觀恢復(fù),工業(yè)廣場建(構(gòu))筑物提供給當(dāng)?shù)厥褂茫贿M(jìn)行處理。
5地表建(構(gòu))筑物的處理礦山為露天開采,將會對礦區(qū)范圍內(nèi)的所有建(構(gòu))筑物全部破壞,對礦區(qū)周邊200m范圍內(nèi)的建(構(gòu))筑物造成較嚴(yán)重破壞。為保護(hù)村民的人身財產(chǎn)安全,對在影響范圍內(nèi)的村民實施搬遷。
四、結(jié)論
1)分析了礦山地質(zhì)條件,認(rèn)為礦山開發(fā)技術(shù)條件的級別為中等;
中圖分類號:P64文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
一、水文地質(zhì)勘察存在的問題
1各種類型的地下水
1.1地下水類型
根據(jù)特有性質(zhì),及賦存介質(zhì)將地下水分為松散巖類孔隙水,碎屑巖裂隙孔隙水,碳酸鹽巖裂隙喀斯特水,火山巖裂隙孔隙水、基巖裂隙水;按其埋藏條件和水力特性是棲息,潛水和承壓水。
1.2含水層水平,分布,巖性,厚度,埋藏深度含水層:(卵石礫石土,礫石,礫石,砂礫巖),性別(礫砂,砂礫,沙,沙細(xì),淤泥,淤泥質(zhì)土)破碎基巖風(fēng)化帶,構(gòu)造破碎帶,巖層孔隙與裂縫,石灰?guī)r的溶蝕、孔洞、漏斗、山洞等,玄武巖的裂隙帶。隔水層:粉質(zhì)粘土和致密完整巖石。
2靜水位和變化幅度
天然地基承載力設(shè)計值計算砂土地震液化,膨脹土,脹縮深度確定,基礎(chǔ)深度的確定,邊坡穩(wěn)定性評價?;觽?cè)土壓力計算基坑降水和地下工程,涌水量計算,計算深基坑,地下室底板抗浮計算,判別巖石滲透變形(流土,管道,腐蝕)等一系列問題,需要靜水位地下水資料。要準(zhǔn)確的測定,一般在洞后24h后統(tǒng)一測定。充分利用抽水孔觀察孔觀察,必要時下測水管觀測。地下水位的地形,氣象,水文和人的因素和變化,收集區(qū)域水文地質(zhì)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)的鄰近地區(qū)或通過長期觀察和調(diào)查,查明地下水水位變化特征。一般隨季節(jié)變化而變化,隨潮汐海岸,河流和湖泊岸邊洪水影響,人工排水區(qū)抽水影響地下室底板的抗浮計算時,應(yīng)提供最高水位數(shù)據(jù)。如果不是最高水位,平原區(qū)地下水設(shè)防水準(zhǔn)的建筑室外地坪標(biāo)高。
3地下水的徑流、補給、排泄
根據(jù)地形,氣象,水文,地質(zhì)結(jié)構(gòu),含水層分布狀況及其與水接觸,分析地下水流動和動態(tài)特性。地下的水流量,根據(jù)水位(壓力)線圖確定。水力坡度根據(jù)水位(壓力)圖計算。
4地下水化學(xué)成分及其對建筑材料腐蝕評價,需要飲用水,適宜性評價
只為腐蝕性評價淺析,需要飲用水適宜性評價分析。評價腐蝕的二級或三環(huán)境評價,根據(jù)地層滲透性評價,弱透水層是指粉土和粘性土,強透水層是指沙質(zhì)土壤(粉砂,細(xì)砂,砂,砂,礫石,碎石土和裂縫,沙)孔和搖滾的發(fā)展。
5測定水文地質(zhì)參數(shù)
根據(jù)工程要求,通過抽水試驗,滲透試驗,注水試驗,水壓試驗測定地下水流速,孔隙水壓力,測定長期觀測和室內(nèi)試驗,滲透系數(shù),影響半徑,提供導(dǎo)水系數(shù),水供應(yīng),釋水因子,吸收率,地下水實際流速流量,孔隙水壓力等參數(shù)。一般工程測量中,經(jīng)常只做簡單的抽水試驗,提供粗略的滲透系數(shù)。重要的項目要做2次以上的降水抽水試驗,至少要有1個觀察孔的安排,最大下降方法的工程設(shè)計需要縮編水平或達(dá)到降水設(shè)計降深的一半。常用的方法計算地下水井
6地下水預(yù)測不良地質(zhì)作用
沼澤和鹽堿化;巖石軟化,解體和濕陷性;膨脹土脹縮變形;地面塌陷;邊坡失穩(wěn);井下突水;基礎(chǔ)上浮,坑底突涌;海水入侵。
二、對水文地質(zhì)工作的建議
1地下水水質(zhì)污染情況的調(diào)查是保障供水安全的基本措施
針對我國的水質(zhì)受到嚴(yán)重污染的情況,因此急需發(fā)展的全面調(diào)查地下水水質(zhì),并作為一個主要的工程來抓。在工作部署上可以是大流域或經(jīng)濟發(fā)展重點區(qū)域,城市群區(qū)域,農(nóng)牧業(yè)重點開發(fā)區(qū)逐步蔓延。建議這項工作已進(jìn)行了地下水與環(huán)境地質(zhì)調(diào)查項目中分離出來,作為一個單獨的項目。在我國現(xiàn)在已經(jīng)很難找到地下水反映本地背景值的區(qū)域作為對比,提供l?20萬區(qū)域水文地質(zhì)普查數(shù)據(jù)作為原始背景。
2加強地下水均衡試驗基地建設(shè)
論加強水文地質(zhì)參數(shù),為不同地區(qū)(代表不同的水文地質(zhì)類型)地下水科學(xué)實驗基地,發(fā)展和地下水科學(xué)實驗。除了測試地下水蒸發(fā)蒸騰的研究,還應(yīng)結(jié)合不同的地貌類型。
3全面實施地下水監(jiān)測項目規(guī)劃
根據(jù)示范多個地區(qū),全面建設(shè)地下水監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動傳輸系統(tǒng),一批有代表性的監(jiān)測點。自從我國開始實施監(jiān)測以來,不能反映真實的數(shù)據(jù),急需一批新的監(jiān)測孔,這是實施國土資源部對地下水監(jiān)測,防止地下水的過度開采污染和重大舉措。
4積極實施新理論、新技術(shù)和新方法的研究和推廣
應(yīng)用遙感技術(shù),同位素技術(shù),數(shù)值模擬技術(shù),信息技術(shù)是提高水文地質(zhì)特征和機制的重要技術(shù)方法。目前研究的服務(wù)繼續(xù)擴大,以準(zhǔn)確的水文地質(zhì)參數(shù),降低身體的工作量,為決策分析提供技術(shù)支持與管理。地下水系統(tǒng)理論,系統(tǒng)理論在水文地質(zhì)中的應(yīng)用,地下水運動和分析的水資源評價的基本理論,要結(jié)合中國的實踐,進(jìn)一步完善和提高。
5加強區(qū)域綜合研究和專題研究
我國地域遼闊,自然地理和地質(zhì)條件復(fù)雜,地質(zhì)條件極其復(fù)雜,我國地下水的分布和演化具有深刻影響。地下水的形成理論,平均價值的地下水運動,水文學(xué)與地球化學(xué)作用,人為干擾的影響下條件的變化,需要進(jìn)行深入的研究。中國地質(zhì)調(diào)查局已明確區(qū)域研究院,是一家專業(yè)研究機構(gòu),也是區(qū)域管理中心,中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測研究所與各大專院校,更應(yīng)成為跨學(xué)科研究中心,培訓(xùn)水文地質(zhì)專家的理論和實際應(yīng)用的專家,并不斷的提高我們的水文地質(zhì)研究。
6加強地下水合理利用與保護(hù)
繼續(xù)實施的帶有全局性,長期性,定向問題研究。國民經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃中,規(guī)劃的水文地質(zhì)工作的發(fā)展帶來了巨大的機遇。國家需要的是水文地質(zhì)工作的出發(fā)點和落腳點,結(jié)合經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要,服務(wù)經(jīng)濟社會的發(fā)展,水文工作才有生命力。根據(jù)政府的職能部門,應(yīng)不斷加強地下水開發(fā)利用和保護(hù)的相關(guān)政策的戰(zhàn)略研究,使地下水這一寶貴資源的自然屬性和社會屬性是緊密結(jié)合經(jīng)濟,走出一條適合我國國情和自然環(huán)境的綜合與協(xié)調(diào)的辦法可持續(xù)發(fā)展。
結(jié)束語
地下水是巖土體的組成部分,它直接影響建筑場地地基巖土體的工程特性,對建筑物地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和耐久性都產(chǎn)生影響,但在工程勘察設(shè)計和施工過程中水文地質(zhì)問題卻常常被忽視。本文結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗,就水文地質(zhì)的分類以及存在的問題進(jìn)行了初步的分析,并對水文地質(zhì)勘查工作提出了相關(guān)的建議,供相關(guān)人員參考。
參考文獻(xiàn)
1我國地質(zhì)環(huán)境和災(zāi)害突出和嚴(yán)重性
我國環(huán)境地質(zhì)和災(zāi)害地質(zhì)極為突出和嚴(yán)重,而且有日益惡化之勢。例如我國在經(jīng)濟調(diào)整增長的同時,災(zāi)害的損失也日漸增大。1989年,災(zāi)害損失525億元,1990年為616億元,1991年達(dá)1050億元,占國民生產(chǎn)總值的1/6。如不考慮物價上漲因素,災(zāi)害所造成的經(jīng)濟損失增長1990為17.33%,1991年高達(dá)70.45%,問題嚴(yán)重,不容忽視。
要把保護(hù)地質(zhì)環(huán)境,減輕地質(zhì)災(zāi)害工作看作是創(chuàng)造財富的工作,其在社會發(fā)展中的作用與地礦勘查工作相同。
水資源的開發(fā)利用和合理調(diào)配是今后我國值得注意的重大問題。此外,地下水日益短缺,水質(zhì)不斷下降,過量開采還引起地面沉降、海水入侵等一系列地質(zhì)災(zāi)害。土地利用不當(dāng),帶來了水土流失、石漠化和沙漠化問題。一些跨世紀(jì)的重大工程,對區(qū)域的生態(tài)平衡和環(huán)境也存在著巨大的影響。因此,開展地下水資源和地質(zhì)環(huán)境研究對我國經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定具有重大意義。
這方面的研究工作:一是要圍繞重要經(jīng)濟區(qū)和國土整治區(qū)、重要城市、重點工程項目、重要交通干線和重點礦山,開展地下水資源合理開發(fā)利用和科學(xué)管理水資源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展、區(qū)域地殼穩(wěn)定性、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測與防治、地質(zhì)—生態(tài)環(huán)境效應(yīng)、污染的防治等方面的研究,為合理利用水資源、改善和保護(hù)環(huán)境、減輕地質(zhì)災(zāi)害、促進(jìn)經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展服務(wù);二是加強區(qū)域地質(zhì)—地球化學(xué)環(huán)境、生物地球化學(xué)特征、生態(tài)效應(yīng)與系統(tǒng)控制,為人類健康與發(fā)展農(nóng)業(yè)服務(wù)。
2我國地質(zhì)環(huán)境和災(zāi)害問題研究分析
由于我國地質(zhì)環(huán)境和災(zāi)害問題突出,除繼續(xù)密切結(jié)合國土開發(fā)整治和國民經(jīng)濟建設(shè)需要,進(jìn)行完善地質(zhì)環(huán)境區(qū)劃和區(qū)域評價,加強發(fā)展地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控—預(yù)報—減輕系統(tǒng)以外,要重點開展以下幾個領(lǐng)域的工作:
2.1干旱地區(qū)水資源的調(diào)查開發(fā)利用與保護(hù)研究我國干旱區(qū)面積占全國面積1/4以上,主要包括新疆大部,內(nèi)蒙古、甘肅、青海西部、寧夏等,降水量不足200毫米。這里,土地資源、礦產(chǎn)資源飛能源和氣候資源都比較豐富,農(nóng)業(yè)、工礦業(yè)發(fā)展?jié)摿Ρ容^大,但發(fā)展中的最大制約因素就是水資源問題。因此,加強西北干旱地區(qū)水資源的開發(fā)利用與保護(hù)研究,具有開發(fā)西北超前的戰(zhàn)略研究意義。
2.2我國西南巖溶石山生態(tài)環(huán)境治理與農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展試驗基地研究我國西南六省巖溶區(qū)是世界上最大的聯(lián)片巖溶區(qū),是我國重要能源和有色金屬基地。然而近年來石漠化發(fā)展速度很快,生態(tài)惡化,人民生活貧困,是我國當(dāng)前最貧窮的地區(qū)之一,嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟、社會發(fā)展,甚至還會威脅到長江、珠江中下游的生態(tài)平衡和發(fā)展。西南巖溶地區(qū)又是我國四大生態(tài)脆弱帶(黃土、沙漠、紅壤土、巖溶)之一,過去國家對其它三個類型的研究,已有較大持續(xù)的科技投入,有力地推動了對它們的治理。但對巖溶區(qū),僅“六五”期間組織過一次以治水為主題的攻關(guān),而在基礎(chǔ)問題上無重大投入。
為了盡快改變巖溶山區(qū)落后面貌,要在這一地區(qū)選出的基礎(chǔ)問題和應(yīng)用問題開展多學(xué)科、多部門的綜合治理試驗基地研究,為巖溶石山治理、資源的合理評價開發(fā)、促進(jìn)西南地區(qū)持續(xù)發(fā)展提供可靠的科學(xué)基礎(chǔ),對全區(qū)乃至全球巖溶石山治理都可起示范作用。
①巖溶地區(qū)四層圈之間相互作用規(guī)律(碳、水、鈣及其它元素環(huán))。②西南巖溶石山的形成演化與人地協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系研究。③巖溶地區(qū)資源形成機理和分布規(guī)律。④巖溶生態(tài)系統(tǒng)的類型、展布規(guī)律與經(jīng)濟開發(fā)關(guān)系。⑤巖溶地區(qū)石漠化的形成條件飛機理和演變過程。⑥巖溶石山區(qū)人口、糧食、環(huán)境、經(jīng)濟持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略。
2.3東部沿海地區(qū)環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測、預(yù)報和防治系統(tǒng)研究東部沿海地區(qū)作為我國經(jīng)濟改革的窗口,近十幾年來獲得了迅速的發(fā)展,成為我國一個重要而又獨特的經(jīng)濟區(qū)域。但是,不能不看到,隨著沿海經(jīng)濟建設(shè)的迅猛發(fā)展和對海洋資源的大規(guī)模開發(fā),也帶來了日益嚴(yán)重的環(huán)境問題和災(zāi)害的激發(fā),自然環(huán)境正在進(jìn)一步惡化。
20世紀(jì)70年代以前,我國只有零星的地區(qū)發(fā)生海水入侵。隨著沿海開發(fā),大量超采地下水、海水入侵范圍不斷擴大,遼寧、河北、山東、江蘇、廣東等省的沿海城市均出現(xiàn)了不同程度的海水入侵。北方城市尤為嚴(yán)重,如膠東灣海水入侵速度已從每年數(shù)十米增加到每年401米,入侵范圍達(dá)627平方公里。海水入侵使陸地上的淡水資源遭到破壞,更加劇了水荒。同時,使大片土地變成鹽荒地,僅山東萊州地區(qū)因海水入侵造成的工農(nóng)業(yè)損失累計就高達(dá)50億元。過量開采地下水造成的另一災(zāi)害是地面沉降。我國東部沿海地區(qū)已近20座城市出現(xiàn)地面沉降,上海、天津兩城市最大累計沉降量達(dá)到263厘米左右,位于長江三角洲的蘇州、無錫、常州、嘉興、肖山地區(qū)已發(fā)展成數(shù)千平方公里的沉降帶,滄州、保定等地的城市地面沉降達(dá)2000平方公里。地面沉降使一些民用建筑破壞,地下管道斷裂,加大了海水入侵和內(nèi)澇積水的危害。
人工采砂、淡水截流、亂采亂挖珊瑚礁和砍伐紅樹林造成海岸的侵蝕,如海南清蘭港沿岸,近十年來海岸線后退了150~200米。海岸侵蝕使海岸建筑、土地資源、旅游資源遭到破壞,威脅到港口、碼頭的安全。
在我國海岸帶上的一些城市、港口、海灣出現(xiàn)了不同程度的環(huán)境污染,有的地區(qū)甚至相當(dāng)嚴(yán)重,大大超過了國家標(biāo)準(zhǔn)。污染不僅給漁業(yè)、鹽業(yè)、旅游業(yè)造成損失,而且誘發(fā)赤潮災(zāi)害的發(fā)生。近年來,我國赤潮發(fā)生頻率增高,每年數(shù)十次,給生態(tài)環(huán)境、漁業(yè)生產(chǎn)帶來破壞,也威脅到人民身體健康。
特別需要指出的是,沿海地區(qū)災(zāi)害造成的損失有日益增長的勢頭。據(jù)統(tǒng)計,由海洋災(zāi)害造成的損失,20世紀(jì)50年代平均每年不足1億元,80年代初期平均每年5億元,1992年則高達(dá)100多億元。在某種程度上,海洋災(zāi)害已成為制約沿海經(jīng)濟發(fā)展的因素之一。
沿海地區(qū)在國民經(jīng)濟建設(shè)中占有舉足輕重的地位,沿海開發(fā)正顯加速發(fā)展態(tài)勢。而我國海岸帶從北向南跨越了不同的古板塊,地質(zhì)環(huán)境相當(dāng)脆弱復(fù)雜,一旦遭到破壞,要花很大財力和物力才能恢復(fù)。面對這種情況,除了加強對沿海地區(qū)開發(fā)的綜合管理,建立健全資源、環(huán)境合理開發(fā)、綜合利用和保護(hù)的法規(guī)體系,處理好資源、環(huán)境和建設(shè)的關(guān)系以外,要加強對該區(qū)環(huán)境與災(zāi)害監(jiān)測、預(yù)報和防治系統(tǒng)的研究程度,力求控制重大地質(zhì)災(zāi)害的突然發(fā)生和嚴(yán)重危害,減輕地質(zhì)災(zāi)害造成的損失;另一方面,深入研究各類地質(zhì)災(zāi)害的形成機制和發(fā)生、發(fā)展規(guī)律,研制和推廣主要地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查方面的監(jiān)測、防治技術(shù)。通過這一地區(qū)的研究,為全國各地區(qū)環(huán)境、災(zāi)害監(jiān)測、預(yù)報和防治,為減輕地質(zhì)災(zāi)害積累經(jīng)驗提供依據(jù)。
2.4地表過程與土地的可持續(xù)利用研究最近國際地科聯(lián)為了參與并推進(jìn)《21世紀(jì)議程》的開展,成立了環(huán)境規(guī)劃和管理地質(zhì)學(xué)專門委員會(COGEOENNIRONMENT),以便更充分地發(fā)揮地質(zhì)學(xué)在環(huán)境保護(hù)中的重要作用,提高公眾和決策者對地學(xué)在有效地管理和保護(hù)環(huán)境及其資源的重要性認(rèn)識。最近,該委員會向環(huán)境問題科學(xué)委員會(SCOPE)提出開展《地表過程與土地持續(xù)利用》研究的建議,作為地科聯(lián)參加持續(xù)發(fā)展工作的一個項目,以便在國土利用和規(guī)劃中發(fā)揮地質(zhì)學(xué)家的作用。
最近一系列研究表明,地表過程對土地狀況有著極大的影響,它們可以限制或增強土地利用變化和工程建設(shè)的可能性。據(jù)國際地科聯(lián)主席W.S·法伊夫(1993)研究,全球表層土壤的年損失率達(dá)0.7%,水土流失產(chǎn)生嚴(yán)重地質(zhì)生態(tài)后果甚至已超出糧食供應(yīng)本身的問題。我國不少地區(qū)水土流失的情況日趨嚴(yán)重,不僅使土壤厚度變化劇烈,而且造成土壤養(yǎng)分降低,土質(zhì)變差。為了協(xié)調(diào)和持續(xù)發(fā)展,我們應(yīng)從對各種地表過程研究入手,并定量評價水土流失現(xiàn)狀,進(jìn)而提出地質(zhì)上的治理措施和方案,以便探索不同類型地區(qū)的地表過程與生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)系,使土地能為人類的繁榮和社會發(fā)展而得到持續(xù)的發(fā)展。
2.5城市廢物的地質(zhì)安全處置研究目前,城市規(guī)模不斷擴大,人口集居密度不斷提高,從20世紀(jì)50年代到20世紀(jì)80年代,城市人口由0.6億增加到2.2億,城市廢物迅速增長。據(jù)1985年粗略統(tǒng)計,僅我國城市垃圾量年產(chǎn)已達(dá)5188萬噸,其增長率超過10%,預(yù)計現(xiàn)在年產(chǎn)量已達(dá)到1億多噸。我國城市廢物排放量大,而且集中,不但至今基本上未得到妥善處置,而且其數(shù)量有大幅度增長趨勢,對大氣、地表水和地下水的污染非常嚴(yán)重。此外,我國核廢料的安全地質(zhì)處置,特別是高放射性核廢物的安全隔離還是一項艱巨的任務(wù)。為此,地質(zhì)學(xué)家要與其它自然科學(xué)家一起,研究城市廢物的地質(zhì)安全處置技術(shù)和方法,實現(xiàn)廢物的安全處置。
2.6化學(xué)定時炸彈與人類的生存和健康人類活動對地球環(huán)境的影響日益加劇。因此,協(xié)調(diào)人地關(guān)系,探討人地作用機理,揭示人類生存與環(huán)境之間的內(nèi)在聯(lián)系,已成為維護(hù)人類繼續(xù)繁榮和不斷發(fā)展的關(guān)鍵,并開始成為人類認(rèn)識地球新的出發(fā)點和突破口。
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1、 巖土水理性質(zhì)
巖土水理性質(zhì)是指巖士與地下水相互作用時顯示出來的各種性質(zhì)。巖土水理性質(zhì)與巖土的物理性質(zhì)都是巖:巖土的水理性質(zhì)不僅影響巖土的強度和變形,而且有些性質(zhì)還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往在勘察中對巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測試比較重視,對巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視,因而對巖土工程地質(zhì)的評價是不夠全面的。巖土的水理性質(zhì)是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質(zhì),下面首先介紹一下地下水的賦存形式及對巖土水理性質(zhì)的影響,然后再對巖土的幾個重要的水理性質(zhì)及研究測試方法進(jìn)行簡單的介紹。
1.1 地下水的賦存形式:地下水按其在巖土中的賦存形式可分為結(jié)合水、毛細(xì)管水和重力水三種,其中結(jié)合水又可分為強結(jié)合水和弱結(jié)合水兩種。
2.2 巖土的主要的水理性質(zhì)及測試辦法:①軟化性,是指巖土體浸水后,力學(xué)強度降低的特性,一般用軟化系數(shù)表示,它是判斷巖石耐風(fēng)化、耐水浸能力的指標(biāo)。在巖石層中存在易軟化巖層時,在地下水的作用下往往會形成軟弱夾層。各類成因的粘性上層、泥巖、頁巖、泥質(zhì)砂巖等均普遍存在軟化特性。②透水性,是指水在重力作用下,巖土容許水透過自身的性能。松散巖上的顆粒愈細(xì)、愈不均勻,其透水性便愈弱。堅硬巖石的裂隙或巖溶愈發(fā)育,其透水性就愈強。透水性一般可用滲透系數(shù)表示,巖上體的滲透系數(shù)可通過抽水試驗求取。 ③崩解性,是指巖浸水濕化后,由于土粒連接被削弱,破壞,使土體崩敞、解體的特性。④給水性,是指在重力作用下飽水巖土能從孔隙、裂隙中自由流出一定水的性能,以給水度表示。給水度是含水層的幾個重要水文地質(zhì)參數(shù),也影響場地疏時間。給水度一般采用實驗室方法測定。⑤脹縮性,是指巖土吸水后體積增大,失水后體積減小的特性,巖土的漲縮性是由于顆粒表面結(jié)合水膜吸水變厚,失水變薄造成的。
2、工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評價內(nèi)容
在工程勘察中,對水文地質(zhì)問題的評價,主要應(yīng)考慮以下內(nèi)容:
2.1 應(yīng)重點評價地下水對巖土體和建筑物的作用和影響,預(yù)測可能產(chǎn)生的巖土工程危害,提出防治措施。
2.2 工程勘察中還應(yīng)密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類型的需要,查明有關(guān)水文地質(zhì)問題,提供選型所需的水文地質(zhì)資料。
2.3 應(yīng)從工程角度,按地下水對工程的作用與影響,提出不同條件下應(yīng)當(dāng)著重評價的地質(zhì)問題,如:①對埋藏在地下水位以下的建筑物基礎(chǔ)中水對砼及砼內(nèi)鋼筋的腐蝕性。②對選用軟質(zhì)巖石、強風(fēng)化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎(chǔ)持力層的建筑場地,應(yīng)著重評價地下水活動對上述巖土體可能產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等作用。在地基基礎(chǔ)壓縮層范圍內(nèi)存在松散、飽和的粉細(xì)砂、粉上時,應(yīng)預(yù)測產(chǎn)生潛蝕、流砂、管涌的可能性。③當(dāng)基礎(chǔ)下部存在承壓含水層,應(yīng)對基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進(jìn)行計算和評價。④在地下水位以下開挖基坑,應(yīng)進(jìn)行滲透和富水試驗,并評價由于人工降水引起土體沉降、邊坡失穩(wěn)進(jìn)而影響周圍建筑物穩(wěn)定的可能性。
3、地下水引起的巖土工程危害
地下水引起的巖土工程危害,主要是由于地下水位升降變化和地下水動水壓力作用兩個方面的原因造成的。
3.1地下水動壓力作用引起巖土工程危害。地下水在天然狀態(tài)下動水壓力作用比較微弱,一般不會造成什么危害,但在人為工程活動中由于改變地下水天然動力平衡條件,在移動的動水壓力作用下,往往會引起一些嚴(yán)重的巖土工程危害,如流砂、管涌、基坑突涌等。流砂、管涌、基坑突涌的形成條件和防治措施在有關(guān)的工程地質(zhì)文獻(xiàn)已有較詳細(xì)的論述,這里不再重復(fù)。
3.2 地下水升降變化引起的巖土工程危害。地下水位變化可由天然因素或人為因素引起,但不管什么原因,當(dāng)?shù)叵滤坏淖兓_(dá)到一定程度時,都會對巖土工程造成危害,地下水位變化引起危害又可分為三種方式:
(1)地下水位下降引起的巖土工程危害。地下水位的降低多是由于人為因素造成的,如集中大量抽取地下水.采礦活動中的礦床疏干以及上游筑壩,修建水庫截奪下游地下水的補給等。地下水的過大下降,常常誘發(fā)地裂、地面沉降、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害以及地下水源枯竭、水質(zhì)惡化等環(huán)境問題,對巖土體、建筑物的穩(wěn)定性和人類自身的居住環(huán)境造成很大威脅。
(2)地下水頻繁升降對巖土工程造成的危害。地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形,當(dāng)?shù)叵滤殿l繁時.不僅使巖上的膨脹收縮變形往復(fù),而且會導(dǎo)致巖土的膨脹收縮幅度不斷加大,進(jìn)而形成地裂引起建筑物特別是輕型建筑物的破壞。地下水升降變動帶內(nèi)由于地下水的滲透,會將土層中的鐵、鋁成分淋失,土層失去膠結(jié)物將造成土質(zhì)變松、含水量孔隙比增大,壓縮模量、承載力降低,給巖土工程基礎(chǔ)選擇、處理帶來較大的麻煩。
2巖土水理的性質(zhì)
巖土由于受到地下水的影響,就可能出現(xiàn)各種各樣的性質(zhì),這就是巖土的水理性質(zhì)。我們在進(jìn)行工程地質(zhì)勘察工作時,一定要將巖土水理性質(zhì)的勘察作為關(guān)鍵工作,這樣才能掌握最真實的巖土地質(zhì)狀況。
2.1地下水的儲存形式
我們平時生產(chǎn)、生活中所使用的地下水,都是以三種狀態(tài)儲存在巖土層中的,也就是重力水、結(jié)合水和毛細(xì)管水。地下水之所以能以這種狀態(tài)儲存在巖土深處,其實就是因為地下水有著賦存的特征。
2.2巖土的水量性質(zhì)
2.2.1軟化性。若巖土受到水的浸濕,就會使其力學(xué)強度顯著降低,在這種條件下,巖土就會體現(xiàn)出軟化性的特征。我們在評估巖土的軟化性強弱時通常會將軟化系數(shù)作為指標(biāo)。而在評價巖土的耐風(fēng)化程度和耐水浸性能時,則需要以軟化系數(shù)為依據(jù),因此我們必須準(zhǔn)確的確定軟化系數(shù)。幾乎所有類型的巖石都會表現(xiàn)出一些軟化性特征。
2.2.2透水性。巖土的透水性就是指當(dāng)水受到重力的作用,巖土讓水通過自身的一種性質(zhì)。巖土的透水性通常都是用滲透系數(shù)來表示的,但巖土的透水性強弱卻要受到巖土自身的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的很大影響,通常情況下,巖土的堅硬性和巖土的透水性是成反比的。此外,巖土的顆粒直徑也會對其透水性產(chǎn)生一定的影響。
3地質(zhì)勘查中水文地質(zhì)的問題分析
工程勘察中,應(yīng)密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)的類型預(yù)測地下水對建筑工程可能存在的危害,并以實際狀況為前提,根據(jù)勘察區(qū)域的水文地質(zhì)條件差異,對地下水存在的問題按照水文地質(zhì)勘察計劃,找出應(yīng)對的措施,保證水文地質(zhì)勘察工作的進(jìn)行,降低地下水對地質(zhì)勘察工程的危害,提高建筑質(zhì)量。進(jìn)行水文地質(zhì)勘察工作時,地下水與巖土的相互作用是重要的工作內(nèi)容。尤其是地下水的運動,對于巖土工程的整體質(zhì)量有著不可估量的影響,所以我們必須做好這方面的工作。它可能帶來的不良作用主要包括下述幾點:
3.1給基坑開挖造成的影響。進(jìn)行基坑的挖掘工作時,地下水常常會流到基坑的內(nèi)部,這便會影響基坑挖掘工作的順利開展,不僅延誤工作進(jìn)度,還可能降低工作質(zhì)量。這時,我們應(yīng)該做的工作是及時的排水,可是這有可能會影響基坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,甚至可能會使附近的建筑工程發(fā)生不均勻沉陷。
3.2給土質(zhì)造成的影響。萬一基坑內(nèi)涌入了地下水,則處理會影響工程的順利施工,還可能會影響地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,極易產(chǎn)生流沙或者是管涌等問題,因此我們要極力避免地下水的這種惡劣影響。若基坑中存有地下水,還可能導(dǎo)致基坑的側(cè)壁變形或者是底鼓,無法保障基坑工程的質(zhì)量。所以,在整個基坑施工的過程中,我們都一定要注意避免地下水的不良影響。
3.3地下水水位上升。導(dǎo)致地下水位升高的誘因是多種多樣的,主要有環(huán)境影響、人類活動和地質(zhì)的變動等主要方面。在巖土工程的施工中,一旦地下水位發(fā)生變動,則會給工程施工帶來極其惡劣的影響。比如說地下水的水位上升會讓土壤沼澤化,水量的增大會增大對建筑物的腐蝕性,對整個巖體的結(jié)構(gòu)造成破壞,導(dǎo)致一些巖土出現(xiàn)滑移、崩塌等現(xiàn)象,甚至使整個建筑工程喪失結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,無法正常使用。
3.4地下水水位下降。在巖土工程施工中,經(jīng)常會出現(xiàn)的一個問題就是地下水位的下降,主要原因是人們?nèi)粘5纳a(chǎn)生活中常常會抽取地下水,這便會導(dǎo)致地下水位的下降。而這一變化對于巖土工程的施工同樣有著非常惡劣的影響,可能會出現(xiàn)地面的不均勻沉陷、塌陷或者是地裂等問題,這對于巖土工程的整體結(jié)構(gòu)是致命性的破壞,并且也不利于生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定發(fā)展,因此,在施工的過程中一定要注意好這一問題,保證好施工的質(zhì)量和安全。
4地質(zhì)勘查過程中水文地質(zhì)問題的注意事項
開展巖土工程的水文地質(zhì)勘察工作時,不僅要分析水文地質(zhì)狀況,還需要解決好與之相關(guān)的各種問題。在工作過程中一般會做好下列幾項工作:首先,必須給予各種水文地質(zhì)問題足夠的關(guān)注,并保證各項水文地質(zhì)參數(shù)的準(zhǔn)確性,要了解施工地區(qū)的水文地質(zhì)狀況、巖土結(jié)構(gòu)和地下水的運動狀況。其次,開展工程地質(zhì)的水文地質(zhì)勘察工作時,若土層內(nèi)含有地下水,則必須深入探究地下水的性質(zhì)及相關(guān)參數(shù),這樣才能給后續(xù)的工作提供科學(xué)的依據(jù)。
1.1水文地質(zhì)類型區(qū)的定義
所謂水文地質(zhì)類型區(qū),就是根據(jù)巖層下面地下水的分布形態(tài)、地貌特點以及含水層的成因相似性即其附近的巖石結(jié)構(gòu)條件等內(nèi)容對地下水進(jìn)行不同區(qū)域的劃分,使其按照各自的特點形成獨立或相對獨立的地下水分布區(qū)域。
1.2水文地質(zhì)類型區(qū)的特征
在將地下水劃分為不同水文地質(zhì)類型區(qū)時,要使其形成一定的特色,即能夠與其他水文地質(zhì)類型區(qū)有著明顯的不同特征。一般來講,每個水文地質(zhì)類型區(qū)獨特的特征應(yīng)該從地下水的流域面積及水流流動特點開始分析,并對其周邊的地質(zhì)與水文地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查,指出其在自身空間范圍內(nèi)的地下水存儲與運動,以及其自我補給、徑流和排泄的方式和過程。
1.3水文地質(zhì)類型區(qū)的劃分原則
從上述對水文地質(zhì)類型區(qū)的定義域特征分析可以看出,其區(qū)域的劃分并不是隨意進(jìn)行的,而是通過一定的原則、規(guī)律和標(biāo)準(zhǔn)而進(jìn)行區(qū)分的。一般來講應(yīng)該遵循以下原則:¹水文地質(zhì)類型區(qū)的勘查要能夠與地下水的評價進(jìn)行密切的配合,只有這樣,才能夠提高類型區(qū)勘查的實際作用。水文地質(zhì)的成因主要是由于地下水與巖層共同作用而形成的,因此,在水文地質(zhì)的勘查中也要能夠密切注意地質(zhì)成因的研究工作。»要能夠?qū)⒌叵潞畬拥母鞣N介質(zhì)類型與地質(zhì)的巖性、埋藏條件以及地下水化學(xué)類型等進(jìn)行密切的結(jié)合,只有這樣,才能夠擴大水文地質(zhì)勘查的范圍。水文地質(zhì)勘查區(qū)的劃分要能夠達(dá)到分類命名簡單、便于水政管理等目的。
2工程勘查中水文地質(zhì)的勘查要求
在實際的建筑工程設(shè)計中,對于水文地質(zhì)的勘查各自有著不同的側(cè)重點,因此,應(yīng)該在明確了巖土工程對于水文地質(zhì)勘查的要求以后再進(jìn)行實地的地質(zhì)勘查。繼而通過勘查所得的資料,對當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件進(jìn)行分析。一般來講,需要注意以下幾點要求:
2.1自然地理條件
在水文地質(zhì)勘查中,首先需要對自然地理條件情況進(jìn)行勘查和研究。自然地理條件主要包括地貌地形以及氣象水文特征等內(nèi)容。其中,氣象水文特征主要指的是建筑工程所在地的氣候條件,主要包括氣候帶的分布情況,熱量以及濕潤情況等。
2.2地質(zhì)環(huán)境
在水文地質(zhì)的勘查過程中,水文條件與地質(zhì)是分不開的,因此,需要對地質(zhì)情況進(jìn)行熟悉和了解。地質(zhì)環(huán)境涉及的內(nèi)容主要包括工程所在區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造特征、基底構(gòu)造及其對第四系厚度的控制、地層巖性、新構(gòu)造運動等方面的內(nèi)容。
2.3地下水位情況
地下水位勘查是水文地質(zhì)勘查的重點項目,其勘查的內(nèi)容主要包括近年來地下水位的最高水位以及最低水位以及水位的變化趨勢,地表水與地下水的補給關(guān)系以及地下水的補給排泄條件等,地下水位的變化情況對于巖土工程的建設(shè)和后期使用都具有重要的影響,因此要加強對地下水位的勘查工作。各含水層和隔水層的埋藏條件、地下水類型、流向、水位及其變化幅度。主要研究的內(nèi)容包括,含水層的分布、厚度及埋深;通過現(xiàn)場試驗測定地層滲透系數(shù)等水文地質(zhì)參數(shù)等;場地地質(zhì)條件下對地下水賦存和滲流狀態(tài)的影響、判定地下水水質(zhì)對建筑材料的腐蝕性等。
3工程地質(zhì)勘查中水文地質(zhì)問題評價內(nèi)容分析
在工程建設(shè)過程中,對于工程質(zhì)量影響較大的水文地質(zhì)因素有很多,主要包括地下水位及變動幅度、地下水的類型、土層或巖層滲透性的強弱及滲透系數(shù)以及含水層和隔水層的厚度和分布及組合關(guān)系等。為了綜合提高地質(zhì)勘查水平,需要對地質(zhì)勘查中涉及到的水文地質(zhì)問題進(jìn)行重點研究。通過對水文地質(zhì)條件的分析,不僅能夠?qū)λ牡刭|(zhì)問題有明確的認(rèn)識,而且能夠?qū)Φ叵滤畬こ痰刭|(zhì)的影響做出明確的評價,進(jìn)而能夠針對可能出現(xiàn)的情況采取一定的措施。這能夠在很大程度上消除建筑工程建設(shè)的盲目性,提高建筑工程的整體建設(shè)水平。很少有針對實際的工程需要來分析地下水可能會產(chǎn)生的危害的報告,這是當(dāng)前的地質(zhì)勘查工作中的缺陷與問題,必須要進(jìn)行改進(jìn)與完善。為此,筆者提出,在未來的工程進(jìn)行地質(zhì)勘查時,至少需要從下述幾點內(nèi)容對水文地質(zhì)進(jìn)行評價:
3.1注重地下水對巖土體和建筑的影響
在工程建設(shè)過程中,地下水是影響建筑質(zhì)量的重要因素,因此,在工程地質(zhì)勘查中,應(yīng)重點評價地下水對巖土體和建筑的作用和影響,預(yù)測可能產(chǎn)生的巖土工程危害,做出相應(yīng)的防治措施的準(zhǔn)備工作。
3.2水文地質(zhì)對地基的影響
對于一項建筑工程來講,地基是最重要的部位,其施工質(zhì)量的好壞,直接關(guān)系到整個建筑工程的質(zhì)量。因此,在工程地質(zhì)勘查的過程中,要能夠加強研究與地基有關(guān)的水文地質(zhì)問題。工程地質(zhì)勘查中要密切結(jié)合建筑物地基基拙類型,查明與該地基基拙類型有關(guān)的水文地質(zhì)問題,提供選型所需的水文地質(zhì)資料。
3.3加強對地下水賦存狀態(tài)和變化規(guī)律的研究
在工程地質(zhì)的勘查過程中,要能夠?qū)λ牡刭|(zhì)自身的狀態(tài)進(jìn)行分析和研究。在地下水勘查過程中,應(yīng)該對地下水的天然存在形態(tài)和今后可能的變化情況進(jìn)行科學(xué)的研究,此外,更為重要的是,要能夠?qū)Φ叵滤拇嬖趯τ诮ㄖこ痰慕ㄔO(shè)以及使用情況產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析,從而能夠避免地下水對建筑工程造成的負(fù)面影響。此外,值得注意的是,地下水位的存在和變化情況對于每一種建筑物都具有很大的影響。因此,在進(jìn)行工程地質(zhì)分析的時候,要能夠?qū)Φ叵滤恢虾偷叵滤恢碌那闆r進(jìn)行區(qū)別對待。
4地下水位變化對巖土工程的影響
膨脹性巖土如果產(chǎn)生不均勻的脹縮變形,大多數(shù)情況下都是因為地下水位的升級所引起的,如果升降變化比較大就會導(dǎo)致嚴(yán)重的地裂災(zāi)害的發(fā)生,進(jìn)而對建筑物產(chǎn)生較大的破壞,甚至?xí)斐商K栽诎l(fā)現(xiàn)地下水位出現(xiàn)頻繁升降變化的時候,要給予足夠的重視,在進(jìn)行膨脹性巖土地區(qū)的勘查工作過程中,應(yīng)著重對該地區(qū)的水文進(jìn)行詳盡的研究和數(shù)據(jù)分析,進(jìn)而掌握地下水位的升降變化規(guī)律。只有通過對地基基拙深度的選擇依據(jù)水文的地下水位變化這個原則的有效執(zhí)行,就可以盡可能避免出現(xiàn)變形和受損。如果當(dāng)水位壓縮層的范圍內(nèi)變化,就可能會讓地基發(fā)生軟化現(xiàn)象,導(dǎo)致地基強度降低,就可能讓建筑物發(fā)生沉降和變形,所以在實際施工中一定要對地下水位的升降變化給予高度重視,以避免對巖土工程產(chǎn)生破壞和影響。
在剖面圖系統(tǒng)中有一項功能是繪制平切圖,如圖1所示。
使用方法為首先進(jìn)入工程地質(zhì)剖面圖子系統(tǒng),然后繪制高程標(biāo)尺、地形線、鉆孔、地質(zhì)結(jié)構(gòu)面。繪制到圖面上的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面,其附加數(shù)據(jù)已定義為結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀,如圖3所示。
點取如圖1的“地質(zhì)結(jié)構(gòu)面”-“切制某一高程地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)”,顯示的提示信息如下:
本項功能是計算某一高程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)并存入一文件
本剖面高程上限(米):520。00
高程下限(米):230。00
當(dāng)你要繪制高程為300米的平切圖時,請在提示“欲切平切面高程”對話框中輸入“300”,點取“OK”按鈕后,自動在高程300處繪制一直線,如圖3中的AB,程序自動計算出線段AB與地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的交點,反算出每個交點在本剖面的水平距離,并連同地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的編號、產(chǎn)狀等數(shù)據(jù)顯示在屏幕上。
計算完成后有提示信息,出現(xiàn)請輸入文件名的對話框如圖4所示。
為便于記憶,文件名的確定最好與高程值有關(guān),例如定為:A2-300。文件內(nèi)容如下所示:
0,84.61,d2,NW315SW<75,0,0,0.0
1,139.83,d1,NW315SW<75,0,0,0.0
2,146.56,DP1,NW320SW<75,0,0,0.0
3,208.17,d3,NW315SW<75,0,0,0.0
4,417.29,dp3,NW306NE<75,0,0,0.0
5,419.18,dp3,NW306NE<75,0,0,0.0
6,458.32,F1,NW305SW<76,0,0,0.0
7,490.18,F1,NW305SW<76,0,0,0.0
8,613.32,DP3,NW305SW<80,0,0,0.0
9,618.99,DP3,NW305SW<80,0,0,0.0
10,738.55,dp4,NW322NE<37,0,0,0.0
11,742.41,dp4,NW322NE<37,0,0,0.0
12,786.87,q2,NW330SW<80,0,0,0.0
13,787.93,q2,NW330SW<80,0,0,0.0
其中每一行是一個地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),分別為序號、水平距離、結(jié)構(gòu)面編號、產(chǎn)狀等數(shù)據(jù)。存入磁盤的文件可以在平面圖子系統(tǒng)中調(diào)用繪制平切圖。
2在平硐展示圖中切出平切圖數(shù)據(jù)
在平硐展示圖中切出某一高程平切面圖數(shù)據(jù)之前,請先進(jìn)入平硐展示圖子系統(tǒng),繪制出平硐展示圖,至少應(yīng)繪制出平硐展示圖邊框、地質(zhì)結(jié)構(gòu)面、技術(shù)說明等。繪制到圖面上的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面,其附加數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀。下面以本系統(tǒng)提供的例題/PDLT/PD10為例,繪制出平硐展示圖,由于展示圖很長,圖5僅顯示展示圖的局部:
平硐展示圖中出現(xiàn)如圖6界面:
點取切制某一高程地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)功能以后,用戶可選擇的有左壁、右壁和頂拱,提示信息如圖7所示。
接下來是確定平切面高程。在命令提示行顯示平硐硐口的底部高程和頂部高程,輸入以上兩點的界面如圖8所示。
點取“OK”按鈕后,自動在用戶確定的兩點上繪制一直線,程序計算出該線段與地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的交點,反算出每個交點在本平硐展示圖的水平距離,并連同地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的編號、產(chǎn)狀等數(shù)據(jù)顯示在屏幕上。計算完成后提示信息如下:
現(xiàn)在將切出的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù)存入一指定文件,文件名自定義。
最好是本平硐文件名和高程相關(guān)聯(lián)來定義。
接下來提示用戶輸入文件名,其界面與圖4相同。
為便于記憶,文件名的確定最好與高程值有關(guān),例如定為:PD10-300或PD10.300。
3在平面圖子系統(tǒng)中繪制平切圖
使用平面圖子系統(tǒng)繪制平切圖之前,最好先繪制一張底圖,底圖是你所要繪制平切圖范圍內(nèi)水工建筑物布置圖,及其它需在平切圖上繪制的內(nèi)容,以便于將不同高程平切圖都繪制在底圖上。同時根據(jù)底圖的范圍,確定好平面圖的總體參數(shù),諸如左下角坐標(biāo)、右上角坐標(biāo)、比例尺等,然后再開始繪制平切圖。平面圖子系統(tǒng)繪制平切圖可以采用以下幾種方法:
3.1手工描繪
如果你已經(jīng)繪制好地質(zhì)平面圖,并已繪制好地質(zhì)結(jié)構(gòu)面在地表的出露軌跡線,那么請先建立一個圖層,圖層名由用戶自己確定,例如繪制高程為300米的平切圖,建立的圖層名為PQT300,并設(shè)為當(dāng)前層。然后使用“繪制有關(guān)實體”-“繪構(gòu)造面出露軌跡線”-“給定若干點繪制構(gòu)造面出露軌跡線”,選擇圖面坐標(biāo)點,在圖面上尋找高程300米的地形等高線與地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的交點連接,依次繪制各地質(zhì)結(jié)構(gòu)面,形成高程為300的平切圖。
3.2自動切繪
如果你已經(jīng)繪制好地質(zhì)平面圖,并已繪制好地質(zhì)結(jié)構(gòu)面在地表的出露軌跡線,繪制完鉆孔。那么請選擇如圖4所示的“繪制平切圖”-“切制某一高程的平切面圖”,程序開始運行后,提示信息如下:
請輸入平切面高程:
第一角:
第二角:
輸入平切面高程例如300,并通過選擇第一角和第二角確定范圍以后,自動將高程為300米的地形線復(fù)制到圖層PQ上,計算鉆孔是否打到高程300米處,如果打到300米,在圖層PQ上繪制一鉆孔符號。按照地質(zhì)結(jié)構(gòu)面在地表繪制的出露線,根據(jù)其傾向、傾角折算到高程300米,繪制結(jié)構(gòu)面。在此說明一點,出露線的繪制如果完全符合V字型法則,那么切出的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面是正確的,即是沿結(jié)構(gòu)面的走向方向繪制一條直線。否則,在平切圖上繪制的結(jié)構(gòu)面不是一條直線,可能是由若干折線組成,方向也不一定是走向方向。
3.3根據(jù)剖面圖中切出的數(shù)據(jù)繪制結(jié)構(gòu)面
在繪制平切圖之前,使用PLSR.EXE建立平切圖總體參數(shù)文件,請先調(diào)出包含有水工建筑物的底圖,進(jìn)入平面圖子系統(tǒng)。選擇圖9所示的“繪制平切圖”-“根據(jù)工程地質(zhì)剖面圖切制出的數(shù)據(jù)繪結(jié)構(gòu)面”,顯示的提示信息如下:
本程序是給定當(dāng)前剖面線的一個水平距離和產(chǎn)狀,繪制一結(jié)構(gòu)面的走向線
然后彈出一對話框如圖10所示:
結(jié)構(gòu)面文件名是由工程地質(zhì)剖面圖中切出的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),在這里輸入你當(dāng)時確定的文件名。計算機繪制地質(zhì)結(jié)構(gòu)面時,是在剖面線上切出地質(zhì)結(jié)構(gòu)面那一點,沿走向方向繪制結(jié)構(gòu)面,兩個方向延長的距離,就是在圖10中你所輸入的第一點和第二點延長的距離。繪制完成后,可以通過手工對平切圖上的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面進(jìn)行修改,修改時請注意不要修改線型或分解,以免丟失地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),將來再切制其它高程的平切圖時會出現(xiàn)問題。
3.4根據(jù)平硐展示圖中切出的數(shù)據(jù)繪制結(jié)構(gòu)面
在繪制平切圖之前,使用PLSR.EXE建立平切圖總體參數(shù)文件,并調(diào)出包含有水工建筑物的底圖,進(jìn)入平面圖子系統(tǒng)。選擇圖9所示的“繪制平切圖”-“根據(jù)平硐展示圖切制出的數(shù)據(jù)繪結(jié)構(gòu)面”,就是讀取在平硐展示圖切出的數(shù)據(jù)繪制地質(zhì)結(jié)構(gòu)面。程序開始運行后顯示的提示信息如下:
本程序是給定當(dāng)前平硐的一個水平距離和產(chǎn)狀,繪制結(jié)構(gòu)面的走向線
然后彈出一對話框如圖11所示:
繪制結(jié)構(gòu)面文件名是由平硐展示圖中切出的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),在這里輸入你當(dāng)時確定的文件名。計算機繪制地質(zhì)結(jié)構(gòu)面時,是在平硐上切出地質(zhì)結(jié)構(gòu)面那一點,沿走向方向繪制結(jié)構(gòu)面,兩個方向延長距離,就是你在圖11中輸入的第一點和第二點延長的距離。繪制完成后,可以通過手工對平切圖上的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面進(jìn)行修改,修改時請注意不要修改線型或分解,以免丟失地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),將來再切制其它高程的平切圖時會出現(xiàn)問題。
以本例題為例,繪制出平切面圖如圖12(a)所示,經(jīng)過手工編輯修改后的平切面圖如圖12(b)所示。
3.5根據(jù)當(dāng)前高程平切圖切出某一高程的平切圖數(shù)據(jù)
當(dāng)你已經(jīng)繪制好某一高程的平切圖后,可以在這張平切圖的基礎(chǔ)上,切出任何其它高程的平切圖數(shù)據(jù),方法是選擇““繪制平切圖”-“根據(jù)當(dāng)前高程平切圖切出某一高程的平切圖數(shù)據(jù)”,以圖12(b)為例,可以切制任意高程的平切圖數(shù)據(jù),程序開始運行后,提示信息如下:
本程序是根據(jù)當(dāng)前某一高程的平切圖切出另外一高程的平切圖
當(dāng)前高程(m):236
欲切平切圖高程(m):230
輸入完以上數(shù)據(jù)后,計算機自動讀取當(dāng)前平切圖上的全部地質(zhì)結(jié)構(gòu)面實體,根據(jù)坐標(biāo)位置、傾向、傾角、高差等,計算出新高程(230)平切圖的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),存入文件,文件名是“PQT”+高程值,例如切高程為230米的平切圖,文件名是PQT230。文件中包含若干地質(zhì)結(jié)構(gòu)面數(shù)據(jù),每一個結(jié)構(gòu)面的數(shù)據(jù)占三行,格式如下:
結(jié)構(gòu)面起點坐標(biāo)
結(jié)構(gòu)面終點坐標(biāo)
結(jié)構(gòu)面編號產(chǎn)狀等數(shù)據(jù)
坐標(biāo)是實際坐標(biāo),最后顯示“數(shù)據(jù)已存盤”和文件名。程序自動返回到提示用戶輸入“欲切平切圖高程:”,繼續(xù)切制其它任意高程的平切圖。
3.6讀取某一高程的數(shù)據(jù)繪制平切圖
在繪制平切圖之前,使用PLSR.EXE建立平切圖總體參數(shù)文件,請先調(diào)出包含有水工建筑物的底圖,進(jìn)入平面圖子系統(tǒng)。選擇“地質(zhì)結(jié)構(gòu)面”-“讀取某一高程的數(shù)據(jù)繪制平切圖”,可以繪制出平切圖,程序運行后顯示的提示信息如下:
根據(jù)切制出的某一平切圖數(shù)據(jù)文件繪制結(jié)構(gòu)面
并出現(xiàn)提示用戶輸入地質(zhì)結(jié)構(gòu)面文件名的界面與圖4相同。
輸入正確的文件名后,計算機自動讀取數(shù)據(jù)文件,在圖面上繪制地質(zhì)結(jié)構(gòu)面,繪制出的高程為230米的平切面圖。
雜填土按照成分可以分為建筑垃圾土、工業(yè)垃圾土以及生活垃圾土。雜填土是由于人們活動造成的無規(guī)律積累物形成的,它具有厚薄不一、成分多樣、顆粒不均勻、孔隙較大松散的顯著特點。膨脹土具有失去水后收縮、遇到水變膨脹的特性,屬于黏土。具有高度的塑造性,是部分地質(zhì)工程勘察中的地基方案選擇。
1.2飽和粉土和飽和粉細(xì)砂
飽和粉土和飽和粉細(xì)砂的特點有:結(jié)構(gòu)松散,在靜載作用力下能夠保持較高的強度,但是在地震力或是振動力的作用下超孔隙水壓增大,顆粒之間的作用力降低,土中排水不暢時可以使土懸浮,產(chǎn)生液化沉陷導(dǎo)致土的承載能力下降或地基發(fā)生失穩(wěn)狀態(tài)。應(yīng)對于飽和粉細(xì)砂以及飽和粉土的液化程度和液化層分布范圍進(jìn)行查明。
1.3軟弱黏性土
軟弱粘性土是湖沼相和相泄湖海相三角洲的結(jié)合沉淀物,它在第四紀(jì)后期形成的軟弱性土具有孔隙比大天然含水量高壓縮性高抗剪強度低承載力低滲透性弱以及沉降穩(wěn)定時間長的顯著特點。
2地基基礎(chǔ)方案的選擇
地基方案選擇的主要目的是為了提高軟弱地基的承載能力、消除地基土的振動液化沉陷影響、減輕膨脹土的脹縮性、消除黃土的濕陷性、防止沉降量過大及不均勻沉降的產(chǎn)生、防止剪切破壞使地基失穩(wěn)、滿足上部結(jié)構(gòu)對地基的要求。
2.1雜填土和膨脹土
雜填土一般是由建筑垃圾、生活垃圾、原土壓實。雜填土一般不宜采用天然地基,但在填筑年代超過5年后,性能穩(wěn)定的工業(yè)垃圾和建筑垃圾均會達(dá)到一定的密實度。此類地基在采取上部結(jié)構(gòu)剛度的措施和加強基礎(chǔ)措施后,可作為一般建筑物的天然地基持力層,但其地基承載力應(yīng)根據(jù)其它原位測試手段或載荷試驗取得。對于局部厚度較小的雜填土,可采用表層壓實法、重錘夯實法、換土墊層法或?qū)⑻钔镣诔?,將基礎(chǔ)直接置于穩(wěn)定的土層上。對于深度較大的雜填土,可采用復(fù)合地基處理或強夯法處理。對于有機質(zhì)含量較多的生活垃圾當(dāng)厚度不大時可挖除回填好土,對于厚度較大的生活垃圾不宜采用強夯法、表層壓、換土墊層,應(yīng)當(dāng)采用樁基礎(chǔ)。由于膨脹土質(zhì)具有失去水后收縮,遇到水變膨脹的特性,因此影響膨脹土質(zhì)的重要因素即是含水量。對于膨脹土質(zhì)需要調(diào)查當(dāng)?shù)氐膮^(qū)域水質(zhì)條件和氣候條件,分析土質(zhì)的含水量不同壓力作用下土質(zhì)的自由膨脹率和土質(zhì)的膨脹率,最后確定地基土的膨脹等級。根據(jù)當(dāng)?shù)氐膮^(qū)域水質(zhì)條件、氣候條件的實際情況,處理地基的膨脹力,保持地基不受變形的影響。對需要處理的膨脹土,要考慮到地下水位以及濕陷程度對膨脹土的影響。在地下水位深、膨脹土較厚的情況下,可以利用地基土的上部,對基礎(chǔ)進(jìn)行淺埋工作,減小地基土的膨脹變形量。當(dāng)膨脹土的厚度在2m~1m,膨脹土處于地表3m~2m之間時,可以采用全部挖出膨脹土的方法,挖出膨脹土后進(jìn)行砂土或者灰土黏性土的替換。當(dāng)膨脹土埋藏很深并且土質(zhì)的承載能力不能滿足高層建筑物的要求時,使用樁基礎(chǔ)的方法解決。換土墊層方法用來處理膨脹土埋藏較淺并且土質(zhì)厚度很大的情況。
2.2飽和粉細(xì)砂以及飽和粉土
當(dāng)處理飽和粉細(xì)砂以及飽和粉土的液化地基土?xí)r,要根據(jù)飽和粉細(xì)砂以及飽和粉土的液化等級以及建筑物的特性進(jìn)行綜合確定分析,不能一接觸液化場就消除液化沉陷的影響比如,可以不采取任何消除液化措施的是丁類建筑物的輕微液化場地和丁類建筑物的中等液化場地,對于丁類建筑物的嚴(yán)重液化場地需要進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的處理,對于丙類建筑物的輕微液化場地和丁類建筑物的中等液化場地也需要進(jìn)行加強上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的處理,對于丙類建筑物的嚴(yán)重液化場地需要進(jìn)行全部消除或部分消除液化沉陷的影響,此外也需要進(jìn)行加強上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的處理,對于乙類建筑物的輕微液化場地需要進(jìn)行部分消除液化沉陷的影響或進(jìn)行加強上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的處理。對于那些全部需要消除液化沉陷的場地,在處理深度時要保持處理深度高于液化深度的下限,通過改善排水條件或增加土地的密實程度,可以有效的處理液化的地基對碎石樁進(jìn)行振沖擠密或振沖置換時消除超孔隙水壓以及增加土地密實程度的有力措施,還可以選用強夯法灌漿法對土地密實程度進(jìn)行加大處理,在使用樁基礎(chǔ)時可以將樁端降到液化程度以下來穩(wěn)定土層。
2.3軟弱黏性土
面積不大的或是埋藏不深的軟弱粘性土可以進(jìn)行挖掘處理或是采用基礎(chǔ)加深的措施。對于厚度很大的軟弱粘性土可以采用灰土樁墊層換土法,對于寬度小的基礎(chǔ)可以選用條形地梁跨越。排水固結(jié)法可以作用于不含水砂層的軟弱粘性土。
2.4天然地基
天然地基是地質(zhì)工程建設(shè)中最優(yōu)選用的地基種類。在地質(zhì)工程建設(shè)中遇到天然地基時,需要結(jié)合基礎(chǔ)形式以及地基的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合處理分析。天然地基的每層土層的地基承載能力以及物理力學(xué)指標(biāo)有很大的差異,天然地基的土質(zhì)都是經(jīng)過沉積循環(huán)后成層出現(xiàn)的,首先要做到把上部承載能力強的土層當(dāng)成天然地基的支持力層,然后對其下部臥層土層的承載能力進(jìn)行驗算,看看能否滿足承載力的要求。當(dāng)天然地基下部臥層土層的承載能力不能保證承載力的要求時,為了加大厚度,需要對基礎(chǔ)進(jìn)行淺埋處理,在這個過程中要保持凍土的深度小于支持力層土層的厚度。對基礎(chǔ)進(jìn)行加寬處理可減少上部結(jié)構(gòu)的天然地基單位承載能力需求。地基的邊坡穩(wěn)定性、地基的變形程度、地基的承載能力是選擇天然地基的三個必要條件。在地基土的質(zhì)地比較均勻、地基土的壓縮性小、地基土的承載能力高時,在保證地基承載能力的同時就可以保證地基的邊坡穩(wěn)定性以及地基的變形程度。
1.1全斷面開挖法全斷面開挖法又被叫做全斷面掘進(jìn)法。在隧道設(shè)計中開挖斷面,從而可以在一次施工中完成開挖斷面的方法。一共有三種方式開挖:新奧地利全斷面開挖法、護(hù)板全斷面開挖法和掘進(jìn)機護(hù)板全斷面開挖法。這種施工方法的操作相對簡單,一般常規(guī)的工作順序有:使用移動式鉆井臺車,先全斷面一次鉆探并進(jìn)行裝藥,然后鉆進(jìn)小車返回到50m安全位置外,然后引爆,一次爆破成型,將鉆孔車開往開挖面推入到位,開始鉆探及爆破作業(yè)的下一個步驟。與此同時,在施工前的防水隔離層作為初期的支護(hù),進(jìn)行第二次的堆砌。這個步驟主要有兩個點比較重要:一是增加了機械施工用具進(jìn)行二次噴作業(yè),通過兩次的噴,可以穩(wěn)定地基并且可以加速隧道施工的進(jìn)度;第二是必須提前進(jìn)行混凝土的鋪設(shè),并且不滯后200m。這是確保安全質(zhì)量的一個重要的方法。全斷面開挖法主要使用在Ⅰ~Ⅲ級圍巖。全斷面開挖法的工作特點:優(yōu)點在于,在一個開放的地點施工,可以相對多一點的使用大型機械;只需要一次開挖,就可以進(jìn)行工作,加快了工作速度,降低了工作中產(chǎn)生的不必要的干擾。缺點在于,施工連續(xù)性很強,需要高度的機械化用具的支持,若某部分出現(xiàn)問題,整體進(jìn)度都會被影響。
1.2臺階法臺階法又分為正臺階和反臺階法。施工在穩(wěn)定性差的巖石,整個隧道斷面分為若干層,由上到下段開挖,前后各從一個小一些積極步驟形成開挖面。上部臺階的鉆研作業(yè)和下部臺階的出渣可以同時進(jìn)行,而使效率可以改善。之后,整個斷面開挖出來后,然后由邊墻到拱頂襯砌。在隧道的第一層頂部的第一個挖掘是一個彎曲的導(dǎo)坑,需要鉆更多的井眼,以防止倒塌。導(dǎo)坑超前距離很短,使石碴爆破直接拋落到范圍以外的坑,以減少扒碴的工作量,提高施工速度。如果巖石隧道頂部松動,應(yīng)立即用臨時支撐螺栓或鋼拱坑,以防止倒塌。臺階法作為目前的最廣泛的應(yīng)用方法,缺點在于上部作業(yè)和下部作業(yè)有相互的干擾,這時候技術(shù)人員和施工人員就應(yīng)該注意下部作業(yè)對上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的影響。
1.3分部開挖法較為軟弱的圍巖不能大斷面的開挖,應(yīng)該采取分部開挖的方法。當(dāng)前的分部開挖法有三個主要形式:預(yù)留核心土法,雙側(cè)壁導(dǎo)坑法,交叉中隔壁法和中隔壁法。預(yù)留核心土法主要用于五到六級的圍巖隧道的施工。施工順序主要分為:初期的人力和機械相結(jié)合的施工,在開挖拱部土體的支撐;在初期的支撐保護(hù)下,進(jìn)行第二次的挖掘,這次主要是挖核心土體和下半部的土體,并且進(jìn)行封底;根據(jù)現(xiàn)場的實際情況,再次進(jìn)行二次襯砌。這類方法的施工穩(wěn)定性好,施工安全。雙側(cè)壁坑導(dǎo)法也稱為“眼鏡工法”,此方法現(xiàn)在兩遍進(jìn)行挖掘,再挖掘剩下的部分。這種方法大多用在第四到五級的圍巖,也是能夠在大斷面土質(zhì)隧道的施工方法。由于這方法先是在兩邊施工,初期的支護(hù)由下到上,很好的解決了土體承載力的不足,這樣也保護(hù)了施工的安全,控制可能到來的危險,避免出現(xiàn)地表下稱的問題。但是這種方法實施起來很復(fù)雜,因為在這種方法的應(yīng)用過程中有太多的工序,讓技術(shù)人員和管理人員的工作變的復(fù)雜,會拖慢施工的進(jìn)度,也會讓隧道施工的成本有不必要的增加。交叉中隔壁及中隔壁法,一般都是沿著一邊從上到下分兩到三步完成,每當(dāng)完成一部分工作時,都要進(jìn)行專門的保護(hù)措施,例如安裝腳手架,中隔墻的建立,支護(hù)的搭建,中隔墻需要分布完成,然后再進(jìn)行另一邊的隔墻的挖掘,他們的分步次數(shù)和支護(hù)形成與開挖的次數(shù)是相同的。交叉中隔壁及中隔壁法先進(jìn)行開挖的那一邊要及時的受到保護(hù),完成相應(yīng)的幾步之后,可以開始另一邊的施工,這樣兩邊的交叉工作可以同時進(jìn)行并且減少工作時間。
2復(fù)雜環(huán)境下隧道開挖施工原則
我們所知道的隧道施工,是將山體內(nèi)的巖石進(jìn)行挖除,與此同時,也要保持在施工過程中巖石的穩(wěn)定性。在隧道施工的過程中,最最關(guān)鍵的一步是第一步,開挖。因為在開始施工的過程中,對于圍巖的判斷很重要,不僅需要因地制宜,還要擁有正確的開挖方法和過硬的技術(shù)支持。這對接下來的工作有著重要的影響。在進(jìn)行隧道開挖的過程的工作中,我們遵循的基本原則就是:我們要保證首要前提是圍巖一定要穩(wěn)定,并且不能對圍巖進(jìn)行進(jìn)行大規(guī)模的擾動。在這種情況下,我們才能進(jìn)一步的選擇挖掘方法,也能從速度方面得到突破。再考慮如何進(jìn)行施工的時候,技術(shù)人員需要考慮圍巖的地質(zhì)條件還有變化的情況,這樣的選擇能夠適應(yīng)地質(zhì)條件的變化,能夠保證安全,也要考慮威嚴(yán)的穩(wěn)定性;另一點需要考慮的就是在我們挖掘的過程中出現(xiàn)的意想不到的情況,要能夠及時的應(yīng)付,并保證部隊施工進(jìn)度產(chǎn)生影響,不會降低施工的安全性。隧道施工中,影響圍巖穩(wěn)定的最重要的一個因素是施工人員選擇的開挖方法。所以,技術(shù)人員一般在選擇前,都會進(jìn)行專業(yè)性的分析,施工是否安全,是否有難度,穩(wěn)定性怎么樣,施工時間是多少,經(jīng)濟問題都會被考慮進(jìn)去,這樣字選擇出來的開挖方法才是最恰當(dāng)?shù)?。橋隧工?922014年7期(總第115期)只有有原則的分析和綜合選擇的相結(jié)合,才能在如何進(jìn)行隧道施工的方法上選出最佳方案,而這也是每次隧道施工都要遵守的,也是方案選擇和正確解決問題的正確方向。
3結(jié)語
本文在對隧道施工方法的選擇上進(jìn)行了優(yōu)化的選擇,并且文章從多方面進(jìn)行分析,通過模擬現(xiàn)場可能出現(xiàn)的情況,施工檢測相結(jié)合,重點探索了在隧道施工時,圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系,應(yīng)力場可能會產(chǎn)生的變化的規(guī)律的研究,驗證了選擇隧道施工方法的可行性:隧道施工過程中,相關(guān)人員測量出的數(shù)據(jù)都是對施工的一種反射,他們之間是有著相互聯(lián)系的,并且他們的變化也是有規(guī)律的。對于測量的結(jié)果,我們做要做的分析就是聯(lián)系實際,通過當(dāng)?shù)氐臅r間,空間的變化的發(fā)展來分析,只有將我們所收集到的不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的分析,不考慮偶然因素,就能在隧道的施工和建設(shè)中取得更好的進(jìn)步。
1.工程地質(zhì)學(xué)科的爭議
教科書對工程地質(zhì)學(xué)的三種定義:①工程地質(zhì)學(xué)是研究與工程有關(guān)的地質(zhì)問題的科學(xué);②工程地質(zhì)學(xué)是研究人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境相互作用的科學(xué);③工程地質(zhì)學(xué)是研究人類工程建設(shè)活動與自然地質(zhì)環(huán)境相互作用和相互影響的一門地質(zhì)科學(xué)。
從以上三種定義的實質(zhì)中均不難看出,工程地質(zhì)學(xué)強調(diào)的工程和地質(zhì)的關(guān)系,研究的是人類工程活動與自然地質(zhì)環(huán)境的相互作用。但是,近年來工程地質(zhì)學(xué)科卻正在經(jīng)歷著前所未有的挑戰(zhàn),工程地質(zhì)學(xué)被異名為巖土工程學(xué),工程地質(zhì)勘察被稱之為巖土工程勘察。工程界有此呼聲,學(xué)術(shù)界有此呼應(yīng),一些大專院校也紛紛效仿,甚至工程地質(zhì)這個專業(yè)在高校也被取消了。一時間,似乎工程地質(zhì)已經(jīng)成了守舊傳統(tǒng),巖土工程才是先進(jìn)時髦的,才是可以適應(yīng)市場經(jīng)濟并與國際接軌的。這是近年來分歧最大的爭議。
這些年來工程地質(zhì)勘察的不景氣以及市場競爭的不規(guī)范化,工程地質(zhì)勘察隊伍增加了巖土工程的業(yè)務(wù)是完全必要的,但將巖土工程作為工程地質(zhì)的救世主,則值得商榷了。
根據(jù)筆者的理解,巖土工程是一項工程應(yīng)用技術(shù),是針對地質(zhì)體的工程缺陷實施的工程措施而進(jìn)行的一系列設(shè)計和施工過程的總稱。巖土工程的任務(wù)是“處理”地質(zhì)體的工程缺陷,使之滿足工程建筑物對地基的工程要求,因此又有“巖土工程處理技術(shù)”的別名,說明巖土工程的確是一項實實在在的工程技術(shù)。確立工程地質(zhì)學(xué)是一門獨立的學(xué)科,盡管也僅僅是本世紀(jì)初的事,并不象數(shù)學(xué)、物理學(xué)、天文學(xué)等等著名學(xué)科那樣歷史悠久,然而,之所以將工程地質(zhì)定義在“學(xué)科”這樣的高度上,是因為她具備學(xué)科的一些基本特性和基本理論,這就是地質(zhì)學(xué)的基本特性和基本理論,換句話說,工程地質(zhì)學(xué)的基本理論就是地質(zhì)學(xué)(當(dāng)然更包括數(shù)學(xué)、力學(xué)、化學(xué)等等),因此,又將工程地質(zhì)學(xué)界定為地質(zhì)學(xué)的一個分支學(xué)科或應(yīng)用學(xué)科,這是符合實際的。工程地質(zhì)學(xué)的最新定義也是較為全面的:研究人類工程活動與地質(zhì)環(huán)境相互作用的科學(xué)。顯然,工程地質(zhì)與巖土工程盡管有相似之處,但也有天地之別。如果將巖土工程界定為工程地質(zhì)學(xué)科的一個分支,好象還說得過去;而反過來用巖土工程來代替工程地質(zhì),則實在有些牽強附會。
1997年6月20-27日,國際工程地質(zhì)學(xué)會在希臘召開了一次學(xué)術(shù)討論會,會上決定將本學(xué)會名稱改為:國際工程地質(zhì)學(xué)與環(huán)境學(xué)會。我國組團15人參加,王思敬任團長。隨后國內(nèi)也有人提出工程地質(zhì)學(xué)會改名,以便與國際接軌,但一直未獲通過。在近幾年的中國地質(zhì)學(xué)會工程地質(zhì)專委會會議上,學(xué)科和學(xué)會更名問題的交鋒一直也沒有停止過。我國工程地質(zhì)界的前輩專家學(xué)者們多數(shù)也不同意更名,認(rèn)為如此嚴(yán)肅的基礎(chǔ)性應(yīng)用性學(xué)科,沒有必要放棄自己的傳統(tǒng)風(fēng)格,我國的工程建設(shè)任務(wù)十分繁重,工程地質(zhì)學(xué)科的研究和發(fā)展前景仍然是艱巨和光明的。
2.工程地質(zhì)工作的任務(wù)
在工程建設(shè)中,工程地質(zhì)工作的任務(wù)十分繁重,也異常艱巨,主要任務(wù)是:①選址,選擇在地質(zhì)條件上相對最優(yōu)的工程建筑地區(qū)或場地;②評價,闡明工程建筑區(qū)或場地的工程地質(zhì)條件,進(jìn)行定性和定量的工程地質(zhì)評價,準(zhǔn)確界定工程地質(zhì)問題;③預(yù)測工程建筑物興建和運用過程中地質(zhì)條件的可能變化,為研究改善和防治工程地質(zhì)缺陷的措施提供依據(jù);④調(diào)查工程建筑物所需的天然建筑材料等。
3.工程地質(zhì)專業(yè)的尷尬
工程地質(zhì)專業(yè)是工程建設(shè)的基礎(chǔ)性專業(yè),沒有這個專業(yè),一切工程建設(shè)均將成為空中樓閣,這是常識性問題,我們在這里反復(fù)強調(diào)好象有些多于。然而,現(xiàn)實確讓這一基礎(chǔ)性專業(yè)處于一個十分尷尬的境地,主要表現(xiàn)在:
①工程地質(zhì)專業(yè)本身的特殊性、復(fù)雜性和實踐性;
②專業(yè)不景氣,社會地位和經(jīng)濟地位與工程地質(zhì)專業(yè)不相適應(yīng),工作環(huán)境、工作條件的局限,擇業(yè)行為中的浮躁動機,專業(yè)本身的局限性;
③規(guī)程規(guī)范存在的問題;
④工程地質(zhì)勘察技術(shù)的局限性;
⑤相關(guān)專業(yè)對工程地質(zhì)專業(yè)的輕視;
⑥長官意志,某些決策者對工程地質(zhì)專業(yè)的無知或輕視;
⑦世人對工程地質(zhì)專業(yè)的不了解與不理解。
4.在工程建設(shè)中的地質(zhì)教訓(xùn)
由于地質(zhì)問題而嚴(yán)重影響工程建設(shè)的實例太多,教訓(xùn)太深刻,順手拈來幾個實例:
①云南漫灣水電站左壩肩順層滑坡和建材問題;
②貴州天生橋二級水電站廠址、隧洞等問題;
③貴州東風(fēng)水電站右壩肩和帷幕線上的巖溶問題;
④烏江彭水水利樞紐前期工作重復(fù)問題;
⑤雅礱江錦屏二級水電站巖溶地下水問題;
⑥軟弱夾層的遺漏對工程建設(shè)的重大影響,葛州壩、西津溢洪道等。
5.工程地質(zhì)在工程建設(shè)中的決定性作用
任何地質(zhì)條件下都可以建工程,對嗎?這個問題也是這些年來工程界的一個熱門話題,筆者認(rèn)為答案是否定的。
①陜西東莊水庫灰?guī)r壩址滲漏嚴(yán)重不能建壩;
②小浪底滑坡性質(zhì)界定對設(shè)計的影響;
③天生橋二級水電站移民區(qū)是否滑坡對移民安置的影響;
④堤防工程中的堤基垂直防滲引起的環(huán)境地質(zhì)問題,有時可能是決定性的;
⑤地質(zhì)邊界條件和地質(zhì)參數(shù)對工程設(shè)計的影響。
6.相關(guān)學(xué)科在工程地質(zhì)中的應(yīng)用
①系統(tǒng)工程在工程地質(zhì)中的應(yīng)用;
②計算機技術(shù)在工程地質(zhì)中的應(yīng)用;
③遙感、物探、GPS等;
④水工設(shè)計施工與工程地質(zhì)的關(guān)系。
清晰的工程概念是地質(zhì)師所必需的。潘家錚院士對地質(zhì)師的要求:應(yīng)該有系統(tǒng)地學(xué)習(xí)水工建筑物的基本設(shè)計理論,計算方法,以及地基缺陷的影響,各種處理的措施,各種成功和失敗的經(jīng)驗;最好補一些數(shù)學(xué)、力學(xué)、水力學(xué)、巖土力學(xué)、巖石試驗、有限元分析和計算機應(yīng)用等方面的基礎(chǔ)課。五十年代初,由于我國水利水電工程地質(zhì)專業(yè)人才奇缺,一批設(shè)計師改行從事工程地質(zhì)專業(yè)的學(xué)習(xí)和工作,后來大都成為工程地質(zhì)專業(yè)的優(yōu)秀專家。實踐證明,地質(zhì)師的工程概念清晰,地質(zhì)工作會得心應(yīng)手;反之則可能事倍功半。
7.工程地質(zhì)要面對現(xiàn)實著眼未來
汪恕誠部長最近講話強調(diào):不能老修改設(shè)計,因為搞招投標(biāo)尤其是國際合同,修改設(shè)計就意味著被索賠。修改一個設(shè)計,似乎節(jié)省了某一個工程量,而索賠量比這個還大,大量修改設(shè)計怎么得了?汪部長的這段講話似乎在批評設(shè)計,實則是水利水電工程地質(zhì)的一個千載難逢的新的契機。
如何理解汪部長的這段話?我們認(rèn)為首先要搞清楚為什么修改設(shè)計,水利工程因為地質(zhì)問題而修改設(shè)計的可以舉出若干例子來。
修改設(shè)計往往賴地質(zhì),我們當(dāng)然可以理直氣壯地說:前期地質(zhì)工作投入不夠,工程地質(zhì)條件不清楚,地質(zhì)基礎(chǔ)資料不準(zhǔn)確,工程地質(zhì)分析出力不夠或分析工作的深度不到家,工程地質(zhì)問題的界定不明確或界定有錯誤,學(xué)術(shù)技術(shù)問題得不到廣泛的討論和爭論,工程地質(zhì)問題的真理有時往往掌握在少數(shù)人手里。