武广客运专线衡阳站岩土工程详细地质勘察毕业论文Word下载.docx
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3)提供场地各岩土层的物理力学指标,应按不同的基础型式提供基础承载力和变形计算所需的各岩土层相应的物理力学指标。
4)查明场地有无不良地质现象。
若有不良地质现象,应查明其成因、类型、分布围、发展趋势及危害程度,并提出评价与整治所需的岩土技术参数和整治方案的建议。
5)提供深基坑开挖的边坡稳定计算和支护设计所需的岩土技术参数,对基坑开挖中的边坡稳定性和对周围建筑物和地下设施的影响等作出分析与评价。
6)查明地下水的类型、埋藏情况及侵蚀性,并查明土层的透水性、地下水位变化幅度及规律;
提供施工降水的有关技术参数并对施工降水方案提出建议;
提供计算地下室水浮力的设计水位。
7)本工程抗震设防烈度为小于6度。
1.2.2勘察目的
勘察的主要目的是查明建筑物围的地形,地质构造及不良地质构造,提供岩石及各土层的物理力学性质,各层承载力及其它设计指标,担供采用桩基础的各层物理力学指标,如有不良地质构造,应提供防治工程所要的计算指标和资料,查明地下水的埋藏条件和侵蚀性,确定该地区的地震烈度,各土层的剪切波速,场地的类别及场地土液化不、判定,对建筑物场地和基础进行综合评价,勘察的深度应满足变形要求,控制深度应入基岩或进入持力层深度不小于10米.
1.2.3本次勘察执行的主要标准
本次勘察外业依据的技术标准是中国铁路系列的标准、规、规程及相关的岩土工程勘察的标准、规、规程。
主要参照技术标准有:
1)中南设计院提供的《工程地质勘察任务委托书及勘察技术要求》;
2)《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规》(GB50307-1999);
3)《岩土工程勘察规》(GB50021-2001);
4)《建筑地基基础设计规》(GB50007-2002);
5)《建筑抗震设计规》(GB50011-2001);
6)《建筑桩基技术规》(JGJ94-94);
7)《建筑地基基础技术规》(DB42/242-2003);
8)《基坑支护技术规程》(JGJ120-99);
9)《供水水文地质勘察规》(GB50027-2001);
10)《铁路工程地质勘察规》(TB10012-2007);
11)《铁路工程土工试验规程》(TB10102-2004)。
1.3勘察纲要
1.3.1岩土工程勘察基本程序
本次勘察执行的基本程序如图1-1:
图1-1岩土工程勘察基本程序图
1.3.2各种勘察方法的工程布置及预计完成工作量
表1-1勘察工作量统计表
工作项目
单位
工作量
1
勘探
钻孔
m/孔
4486.7/119
2
取样
原状土样
组
62
扰动土样
16
岩样
11
水样
4
3
原位测试
标准贯入试验
次
202
重型动力触探试验
m/次
13.5m/72次
土工试验
常规试验
颗分试验
5
岩石试验
抗压试验
6
水样试验
水质分析试验
7
稳定水位
水位观测
孔
119
8
测量
勘探点
点
9
单孔波速测试
m
69.1
10
注水试验
段
根据任务要求,本次勘察共布置钻孔119个,勘探深度为30-40米,其编号依次为ZK001~ZK119,其中控制性勘探孔51个,一般性勘探孔68个,土样78组,岩样11组,水样四组。
其中钻孔布置按照沿着建筑物周边或柱列线布置,间距20-35m,桩端持力层或软弱下卧层层位变化大时,加密勘探点的原则;
控制孔的布置按照占总数的1/2-1/3要求布置;
图样的取样和原位测试则按桩基础要求的勘探孔深度每一主要土层,取样和原位测试数量≥6个进行;
而岩样就按嵌岩桩端持力层岩石,取≥6个岩石饱和单轴抗压强度实验样;
标准贯入试验按土层中从1米处开始每2米一次;
动力触探试验按遇强风化基岩及碎石类土2米一次进行;
预计其完成的工作量见上表1-1。
第二章勘察技术设计
2.1工程地质测绘
2.1.1工程地质测绘概述
工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,在诸项勘察方法中最先进行。
按一般勘察程序,主要是在可行性研究和初步勘察阶段安排此项工作。
但在详细勘察阶段为了对某些专门的地质问题作补充调查,也进行工程地质测绘。
工程地质测绘是运用地质、工程地质理论,对与工程建设有关的各种地质现象进行观察和描述,初步查明拟建场地或各建筑地段的工程地质条件。
将工程地质条件诸要素采用不同的颜色、符号,按照精度要求标绘在一定比例尺的地形图上,并结合勘探、测试和其他勘察工作的资料,编制成工程地质图。
这一重要的勘察成果可对场地或各建筑地段的稳定性和适宜性作出评价。
2.1.2采用的测绘方法及其容
本工程的工程地质测拟采用的方法为实地测绘法,实地测绘主要用布点法,布点法是工程地质测绘的基本方法,也就是根据不同的比例尺预先在地形图上一定数量的观测路线和观测点。
本次工程地质测绘主要任务包括下列容:
1)查明地形,地貌特征,地貌单元形成过程及其与地层,构造,不良地质现象的关系,划分地貌单元;
2)查明岩土的性质,成因,年代,厚度和分布,对岩层应查明风化程度,对土层应区分新近沉积土,特殊性土的分布及其工程地质条件;
3)查明岩层产状及构造类型,软弱结构面的产状及性质,包括断层的位置,类型,产状,断距,破碎带的宽度充填胶结情况,岩土层的接触面及软弱夹层的特性等,第四纪构造活动的行迹,特点及与地震活动关系。
4)查明地下水的类型,补给来源,排泄条件及井、泉的位置,含水层的岩性特征,埋藏深度,水位变化,污染性况及其与地表水的关系等
5)收集气象,水文,植被,土的最大冻结深度等资料,调查最高洪水位及其发生时间,淹没围;
6)查明岩溶,土洞,滑坡,等不良地质现象的形成,分布,形态,规模,发育程度及其对工程建设的影响;
7)调查人类活动对场地稳定性的影响,包括人工洞穴,地下采空,大挖大填,抽水排水等;
8)收集建筑物的变形沉降资料及其他建筑经验。
2.1.3测绘围和测绘比例尺
对于工业,民用建筑,测绘应包括建筑场地及其邻近地段。
另如建筑物拟建在靠过斜坡的地段,测绘围应考虑到斜坡可能产生的不良地质现象的影响地带。
对于测绘围,在一般情况下,应稍大于建筑面积,但也不宜过大,以解决实际问题为前提。
测绘精度要求:
主要指图幅的精确度,也就是比例尺大小。
按照《岩土工程勘察规》GB50021-2001,详细勘察阶段比例尺选用1:
500-1:
2000。
根据现场实际情况,这里我们选用1:
1000的比例尺。
2.2工程测量
2.2.1测量目的
施工测量的目的是把设计的建筑,构筑物的平面位置和高程,按设计要求以一定的精度测设在地面上,作为施工的依据。
并在施工过程中进行一系列的测量工作,以衔接和指导工序间的施工。
这里的测量主要是将设计中的钻孔的精确位置测设在场地中并标记好。
测设精度的要求取决于建筑物的大小,材料,用途和施工方法等因素。
施工测量工作与工程质量及施工进度有密切的联系。
测量人员必须了解设计的容,性质及其对测量工作的精度要求,熟悉图纸上的尺寸和高程数据,了解施工的全过程,并掌握施工现场的变动情况,使施工测量工作能够与施工密切配合。
另外,施工现场工种多,交叉作业频繁,并有大量土,石方填挖,地面变动大等。
因此各种测量标志必须埋设稳固且在不易破坏的位置。
还应经常检查,如有破坏,应及时恢复。
施工工测量的原则:
施工测量和测绘地形图一样,遵循“从整体到局部,先控制后碎部”的原则。
即先在施工现场建立统一的平面控制网和高程控制网,然后以此为基础,测设出地面上的地物,地貌。
对施工测量所使用仪器,工具应进行检验,校正,否则不能使用。
工作中必须注意人身和仪器的安全。
2.2.2测量仪器
全站仪是一种可以同时进行角度(水平角、竖直角)测量、距离(斜距、平距、高差)测量和数据处理,由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器。
全站仪上半部分包含有测量的四大光电系统,即水平角测量系统、竖直角测量系统、水平补偿系统和测距系统。
通过键盘可以输入操作指令、数据和设置参数。
以上各系统通过I/O接口接入总线与微处理机联系起来。
微处理机(CPU)是全站仪的核心部件,主要有寄存器系列(缓冲寄存器、数据寄存器、指令寄存器)、运算器和控制器组成。
微处理机的主要功能是根据键盘指令启动仪器进行测量工作,执行测量过程中的检核和数据传输、处理、显示、储存等工作,保证整个光电测量工作有条不紊地进行。
输入输出设备是与外部设备连接的装置(接口),输入输出设备使全站仪能与磁卡和微机等设备交互通讯、传输数据。
本次测量选用了徕卡TS02power全站仪,它是一款测量精度较高且稳定性较好的全站仪,其技术参数如表2-1。
2.2.3测量方法
本次勘察钻孔位置系根据钻孔平面图计算出各钻孔坐标,根据施工方中铁三局提供的两个GPS测量坐标点SJTK26B(X:
2976626.6380,Y:
470768.136,H=58.895)和SJTK27B(X:
2976537.286、Y:
470450.092),利用全站仪实地放点、施测,以测定每个孔的位置和高程。
其测量方法如下:
1)仪器的安置。
(1)在实验场地上选择一点,作为测站,另外两点作为观测点。
(2)将全站仪安置于测站点,对中、整平。
(3)在两点分别安置棱镜。
表2-1徕卡TS02power全站仪技术参数
角度测量-精度(标准偏差ISO-17123-3)
2″
角度测量-最小读数
0.1″/0.1mgon/0.01mil
角度测量-设置精度
0.5″,1.5″,2″
距离测量-圆棱镜测程(GPR1)
3500m
距离测量-反射片测距
250m
距离测量-精度/测量时间(标准偏差ISO-17123-4)
标准:
1.5mm+2×
10-6D/2.4s,快速:
3mm+2×
10-6D/0.8s,跟踪:
10-6D/<0.15s
数据存储通讯-可扩展存
最大:
24000固定点,最大:
13500测量点
数据存储通讯-接口
串口(波特率从1200到115200)
数据存储通讯-数据格式
GSI/DXF/LandXML/用户自定义ASCII格式
望远镜放大倍数
30×
望远镜分辨率
3″
望远镜视场
130′,100m处:
2.7m
望远镜调焦围
1.7m至无穷远
显示屏
图形化显示,160×
280像素,5级亮度可调
键盘
标准键盘
电池类型
锂电池
操作时间
一般为20小时
全站仪重量(包括GEB211和基座)
5.1kg
2)竖直度盘和水平度盘指标的设置。
(1)竖直度盘指标设置:
松开竖直度盘制动钮,将望远镜纵转一周(望远镜处于盘左,当物镜穿过水平面时),竖直度盘指标即已设置。
随即听见一声鸣响,并显示出竖直角。
(2)水平度盘指标设置:
松开水平制动螺旋,旋转照准部360,水平度盘指标即自动设置。
随即一声鸣响,同时显示水平角。
至此,竖直度盘和水平度盘指标已设置完毕。
注意:
每当打开仪器电源时,必须重新设置和的指标。
3)调焦与照准目标:
其操作步骤与一般经纬仪相同,注意消除视差。
4)坐标测量步骤:
(1)设定测站点的三维坐标。
(2)设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。
当设定后视点的坐标时,全站仪会自动计算后视方向的方位角,并设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。
(3)设置棱镜常数。
(4)设置大气改正值或气温、气压值。
(5)量仪器高、棱镜高并输入全站仪。
(6)输入测点的坐标,计算并显示测点的方位角及距离。
(7)移动棱镜到适当位置,并不断调整其位置,直至全站仪中显示距离和方位角一致时,然后测量其高程并做好标记。
2.3工程物探
地球物理勘探(简称物探)是利用物理学的基本原理和现代科学技术的新成就来勘查矿产资源,解决地质问题的各种方法的总称。
工程物探指为土木工程服务的物探方法,主要解决岩土工程勘察和供水水文地质勘察中的地质问题。
与钻探相比,它具有成本低、工效高的特点,是多、快、好省的地质勘察方法。
工程物探以浅层地震、声波测定为主,此外还常用电法、磁法、放射性勘探和测井、遥感等方法。
2.3.1物探选用原则
1)作为钻探的先行手段,了解隐蔽的地质界线、界面或异常点。
2)在钻孔之间增加地球物理勘探点,为钻探成果的插外推提供依据。
3)作为原位测试手段,测定岩土体的波速、动弹性模量、动剪切模量、卓越周期、电阻率。
放射性辐射参数。
土对金属的腐蚀性等。
2.3.2应用物探应具备条件
1)被探测对象与周围介质之间有明显的物理性质差异。
2)被探测对象具备一定的埋藏深度和规模,且地球物理异常。
3)能抑制干扰,区分有用信号和干扰信号。
4)有代表性的地段进行方法的有效性试验。
地球物理勘探,应根据探测对象的埋深、规模及其与周围介质的物性差异,选择有效的方法。
在进行地球物理勘探成果判释时,应考虑其多解性,区分有用信息与干扰信号。
必要时,应采用多种方法探测,进行综合判释,并应有已知物探参数或一定数量的钻孔验证。
物探方法有其局限性,即条件性和多解性。
所谓条件性是指探测对象是否具备必要的地质和地球物理前提及适当的野外施工条件;
另外,当观测中遇到干扰时能否满足精度要求的可分辨异常。
所谓多解性就是形态相同的物性异常曲线可以由多种地质因素引起,而同一地质体在不同条件下所反映的物性曲线在形态上又是千差万别的。
所以物探常常与勘探相结合,优势互补来探明地质情况。
2.3.3波速探测
波速测试作为地基土动力特性测试项目之一,也是一种简便、快速、准确的原位测试技术。
其测试原理为:
当固体介质受到外力冲击时,介质受到应力作用而产生应变,在作用于介质的应力消失后,应变和应力失去平衡,应变就在介质中以弹性波的形式由介质中的质点依次向周围传播,这种弹性波既有面波又有体波,体波又分为压缩波(P波)和剪切波(S波),剪切波的垂直分量叫SV波,其水平分量称Sh波。
在地层表面传播的面波可分为瑞雷波(Raylcigh)和拉夫波(Love),各种波在介质中传播的特征和速度不相同。
剪切波速测试,是通过测量由振源传播到振动接收点的直达波的时间以及距离,根据波走时与深度关系计算地层波速。
波列图中前面信号弱的部分属纵波序列,后面振幅明显增强部分则为剪切波序列。
剪切波测试可逆振波形图中两道波形分别为正,反向激振后接收的信号,从剪切波序列可以看出明显的相位反置,能过两组信号的迭加,其交叉点即为剪切波的初至。
波走时换算成垂直下行至测点的波走后,绘制垂直进距曲线,垂直时距曲线上一点的切线在时间轴上的斜率就是相应深度地层的波速。
我们通过波速测试可获得岩(土)体的弹性波速,为工程设计提供所需的动弹性力学参数、划分建筑物场地类别、评价地震效应、进行场地地震反应分析等。
2.4钻探取样技术设计
2.4.1钻探在岩土工程勘探中的目的:
在岩土工程勘探中钻探仍是目前最主要最有效的勘探手段之一。
它的目的主要有:
1)揭露并划分地层,量测界线;
采取岩土试样,鉴定和描述岩土的岩性和成分。
2)了解地质构造,不良地质现象的分布,界线及形态等。
3)自钻孔中选取岩土试样,供试验室试验分析,据以确定岩土的物理学性质。
4)揭露并测量地下水的埋藏深度,了解地下水的类型,采取水样,化验分析地下水的物理和化学性质。
5)利用钻孔进行孔原位测试,以及水文地质试验和长期观测等。
2.4.2钻探工具组成
钻探主要工具由钻机,钻塔,钻杆,钻头,泵,套管等组成。
2.4.3钻机及泥浆泵的选择
岩土钻掘工程的目的和施工对象各异,因而钻机种类较多。
钻机可按用途分类,如岩心钻机,石油钻机,水文地质调查与水井钻机,工和地质勘查钻机,坑道钻机及工程施工钻机等。
我们这里选用的是工程地质勘查钻机。
钻机可选用XY-4和GY-200型钻机。
这两类钻机是比较典型的工程地质勘查钻机。
XY-4钻机主要适用于进行固体矿床勘探,工程地质勘察,也可以用作浅层石油,天然气,地下水钻探和堤坝灌浆,坑道通风,排水孔的钻进。
GY-200型钻机主要用于大型,重机工业建设,民用高层建筑及公路,铁路,桥梁,水坝等深部工程地质勘察,水文地质普查,小型灌注桩浅孔钻进。
于XY-4钻机相比,GY-200型钻机的设计比较先进,布局合理,结构紧凑,操作灵活,坚固耐用,可折性好,便于搬迁,修理方面。
我们这里主要大型工业建筑,所以比较适合采用GY-200型工程勘察钻机。
其技术参数见表2-2.
泥浆泵是在钻探过程中,向钻孔输送泥浆或水等冲洗液的机械。
泥浆泵是钻探机械设备的重要组成部分。
它的主要作用是在钻进过程中将泥浆随钻头钻进注入井下,起着冷却钻头,清洗钻具、固着井壁、驱动钻进,并将打钻后岩屑带回地面的作用。
泥浆泵性能的两个主要参数为排量和压力。
排量以每分钟排出若干升计算,它与钻孔直径及所要求的冲
洗液自孔底上返速度有关,即孔径越大,所需排量越大。
要求冲洗液的上返速度能够把钻头切削下来的岩屑、岩粉及时冲离孔底,并可靠地携带到地表。
由于我们这里是岩土工程勘察,孔径比较小,钻进深度比较低,所以我们选择小型的泥浆泵。
这里我们选用岩土勘
察中常用的HB-3系列泥浆泵。
HB系列泥浆泵既可用于地质勘探,也可用于注浆工程。
用于注浆工程时,具备流量大且流量可调的特点,并且可实现单、双液注浆且双液比例可调;
表2-2GY-200-1A型工程钻机技术参数
钻孔深度
200
钻杆直径
42~50mm
立轴转速(正)
900
578
388
205
157
68
r/min
立轴转速(反)
256
85
最大扭矩
2000N*m
立轴倾角
0°
~360°
油缸最大给进力
29KN
油缸最大上顶力
39KN
钢丝绳直径
12.5mm
钢丝绳容量
30m
卷扬机单绳最大提升力
30KN
卷筒线速度
0.27
0.64
0.831.58
1.64m/s
动力机型号
ZS1110型柴油机
额定功率
13.2Kw
转速
2200r/min
钻机质量
800Kg
HB-3型泥浆泵是根据广大客户的建议,对泵进行了较大的改进,使其效率更高和更加可靠,适用于水泥浆和一定比例的砂浆;
其具有体积小,重量轻,适用于各种环境下作业。
其具体参数见表2-3。
表2-3HB-3型泥浆泵参数表
型号
HB-3
型式
卧式、单缸、单作用柱塞式
流量(L/min)
50
压力(MPa)
1.5
配套功率(kW)
吸水高度(m)
进水管直径(mm)
65
排水管直径(mm)
25
外形尺寸(mm)
1130×
470×
1050
重量(kg)
250
2.4.4钻进工艺和取芯钻具的选择及其结构要素
1)钻进方法的选择
选择钻探方法应考虑的原则
(1)能够有效地钻至所需的深度,并能以一定的精度对钻穿的地层鉴定岩土类别和特性,确定其埋藏深度、变层界线和厚度;
(2)能够采取符合质量要求的试样或进行原位测试,避免或减轻对取样段的扰动;
(3)能够查明钻进深度围地下水的贮存情况。
根据以上原则结合各种钻探方法的适用围和特点,针对收集到的资料和相邻场地经验,场地上部为粘性土层,下部为强风化~中风化岩层。
再根据《岩土工程勘察规》GB50021-2001中的钻探方法适用表2-4可知,本工程适合在上部土层中采用机动冲击钻进,下部岩层采用回转转进。
表2-4钻探方法适用围
钻探方法
钻探地层
勘察要求(直观鉴别)
粘性土
粉土
砂土
碎石土
岩石
扰动样
不扰动样
回转
螺旋钻探
++
+
-
无岩芯钻探
岩芯钻探
冲击
冲击钻探
锤击钻探
震动钻探
注:
++:
适用;
+:
部分适用;
-:
不适用。
2)孔径的确定
根据《建筑工程地质钻探技术标准》JGJ87-92【1】规定:
钻探口径应根据钻探目的和钻进工艺确定,取原状土样的钻孔,口径不得低于91mm。
所以我们这里选择终孔孔径91mm,开孔孔径130mm。
钻杆选用常用的42mm钻杆。
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