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铁路勘察细则
第五篇
地质
(试行)
中铁工程设计咨询集团有限公司
二ОО五年三月
目 次
1总则…………………………………………………………1
2术语和符号…………………………………………………2
2.1术语……………………………………………………2
2.2符号……………………………………………………3
3铁路工程地质勘察基本内容………………………………5
3.1准备工作………………………………………………5
3.2工程地质调绘…………………………………………5
3.3勘探……………………………………………………8
3.4测试……………………………………………………10
3.5资料分析及文件编制…………………………………10
4新建铁路工程地质勘察……………………………………14
4.1各阶段工程地质勘察的任务及要求…………………14
4.2各类建筑物工程地质勘察……………………………20
4.3不良地质工程地质勘察………………………………32
4.4特殊岩土工程地质勘察………………………………32
4.5土源、砂石料产地工程地质勘察……………………33
附表一:
新建铁路工程地质初、定测应交资料汇总表……35
5改建铁路工程地质勘察……………………………………42
5.1一般规定………………………………………………42
5.2改建既有线及增建第二线工程地质勘察的内容……42
5.3既有建筑物的工程地质勘察…………………………44
5.4既有路基不稳定(病害)地段的工程地质勘察……45
5.5既有线电气化工程地质勘察…………………………47
5.6土源、砂石材料产地勘察……………………………48
附表二:
改建既有线及增建第二线初、定测应交资料
汇总表………………………………………………49
附录A:
铁路工程岩土分类……………………………………51
附录B:
地基承载力……………………………………………62
附录C:
铁路隧道围岩分级……………………………………71
附录D:
环境水侵蚀性判定标准………………………………73
附录E:
水、土、砂、石试验取样数量及要求………………76
附录F:
土、砂、石建筑材料技术要求………………………82
附录G:
饱和砂类土、粉土液化判定标准……………………94
附录H:
标准贯入试验杆长修正系数…………………………96
附录J:
物探方法选择原则……………………………………97
附录K:
原位测试方法选择原则………………………………100
附录L:
岩性描述………………………………………………102
附录M:
加深地质工作…………………………………………105
附录N:
遥感工程地质…………………………………………107
1总则
1.0.1为贯彻执行国家及铁道部有关技术经济政策和铁路现行标准、规范、规程,结合我院工作具体情况制定本细则。
1.0.2本细则适用于新建铁路、改建铁路、铁路枢纽的铁路工程地质勘察。
高速铁路及客运专线的工程地质勘察工作可根据建设项目的具体情况,专门研究确定。
1.0.3工程地质勘察应由点到面、由浅入深分阶段开展工作,要按照准备工作,地质调绘,勘探测试,地质资料综合分析及与文件编制的工作程序进行。
1.0.4工程地质勘察是铁路工程建设的基础工作,必须深入调查研究,充分做好各阶段的工作,勘察资料的内容和深度必须满足设计要求。
1.0.5工程地质勘察应采用综合勘探和综合分析方法,积极采用新技术、新方法、新理论。
1.0.6铁路工程地质勘察除应符合本细则规范外,尚应符合国家现行的有关强制性标准和铁路标准规范的规定。
2术语和符号
2.1术语
2.1.1工程地质勘察engineeringgeologicinvestigation
查明与建设工程有关的场地自然特征、工程地质和水文地质条件,并提出工程地质条件评价的全过程。
2.1.2工程地质调绘engineeringgeologicalmapping
通过地貌形态、地层岩性及其工程特征、地质构造、水文地质情况、不良地质现象等的调绘,发现、剖析地质现象,认识工程地质条件的过程。
2.1.3工程勘探engineeringexploration
通过人工、机械或仪器来揭示地层层序、岩土工程特征,认识地表以下地层的手段。
包括物探、简易勘探(包括挖探、洛阳铲勘探、小螺钻探、钎探等)和钻探。
2.1.4地质测试geologicaldetermine
通过对岩、土、水样的室内试验及在地层原始状态下进行物理力学性质测试和水文地质条件测试,为工程设计或施工检验提供地质参数的手段。
包括原位测试、水文地质测试和室内试验。
2.1.5不良地质unfavorablegeologicalcondition
由于各种地质作用和人类活动而造成的工程地质条件不良的地质现象的统称。
铁路修建和运营中经常遇到的不良地质现象有:
滑坡、错落、危岩、落石、崩塌、岩堆、泥石流、风沙、岩溶、人为坑洞、水库塌岸、地震区、放射性地区和有害气体等。
2.1.6特殊岩土specialrockandsoil
对本身具有特殊的物理、力学、化学性质,并影响工程地质条件的岩土的统称。
主要包括:
黄土、膨胀土(岩)、红黏土、软土、盐渍土、岩盐、多年冻土、填土等。
2.1.7容许承载力allowablebearingcapacity
在保证地基稳定和建筑物沉降量不超过容许值的条件下,地基所能承受的最大压力。
2.1.8基本承载力basicbearingcapacity
建筑物基础短边宽度不大于2.0m、埋置深度不大于3.0m时的地基容许承载力。
2.1.9极限承载力ultimatebearingcapacity
地基岩土体即将破坏时所承受的压力。
2.1.10标准值standardvalue
指岩土物理力学性质参数和地基承载力,在某一置信概率下的数值。
2.1.11地震动峰值加速seismicpeakgroundacceleration
与地震动加速度反应谱最大值相应的水平加速度。
2.1.12地震动反应谱特征周期characteristicperiodoftheseismicresponsespectrum
地震动加速度反应谱开始下降点的周期。
2.2符号
a0.1~0.2——压力为0.1~0.2MPa压力的压缩系数
——黏聚力
Ch——水平固结系数
Cv——垂直固结系数
CU——固结不排水三轴剪
CD——固结排水三轴剪
Dr——相对密度
——天然孔隙比
Es——土的压缩模量
Ip——土的塑性指数
IL——土的液性指数
——渗透系数
N——标准贯入试验锤击数
ps——静力触探比贯入阻力
Pu——地基极限承载力
qu——无侧限抗压强度
R——岩石单轴抗压强度
Rc——岩石单轴饱和抗压强度
Sr——土的饱和度
UU——不固结不排水三轴剪
——天然含水率
p——土的塑限
L——土的液限
——岩土的天然密度
S——颗粒密度
——内摩擦角
σ0——地基基本承载力
3铁路工程地质勘察基本内容
3.1准备工作
3.1.1在开展外业前,根据任务要求搜集有关区域地质、工程地质、水文地质、地震、地形地貌、航片、卫片、气象和既有的勘探资料与地区建筑经验等资料。
3.1.2对所收集资料进行分类编录、综合分析研究(包括资料研究与方案研究),遥感图像地质解释(详见附录N),编制有关图表和说明,制定统一资料标准和工作计划,明确外业工作重点。
3.2工程地质调绘
3.2.1工程地质调绘应紧密结合工程设置,采用远观近察、由面到点、点面结合的工作方法,在地质调绘的基础上,合理、有效地布置工程勘探、地质测试工作,为线路方案比选和工程设计提供准确、可靠的地质资料。
3.2.2在工程地质调绘前,对复杂山区应先测绘标准地层剖面,编制综合柱状图(平原地区可充分利用搜集的资料编制),如已有地层综合柱状图,则应进行详细校核。
在测制地层综合柱状图时,应注意标志层的选择和填图单位的划分,地层剖面线应选择在露头良好、地层出露完全、构造简单的地段。
必要时可到测区以外能代表测区情况的地段进行。
如露头不连续,需要在不同地段测量地层剖面时,各剖面的连接,必须要有足够的论据,在地质构造复杂或岩相变化显著地区应测量多条剖面,编制地层对比表和综合地质柱状图。
对各类岩层除进行一般描述外,应着重描述岩石的工程地质特征,并尽量采集系统的岩石、化石标本以供鉴定。
3.2.3工程地质调绘应包括下列内容:
1查明地形、地貌的形态、成因和发育特征,以及地形、地貌与岩性、构造等地质因素的关系,划分沿线地貌单元。
2查明地层层序、成因、时代、厚度、岩土名称、成分,胶结物与分布等。
岩性描述见附录L。
第四系应查明时代、成因、名称、颗粒组成、结构特征、颜色、滚圆度、湿度、密实度等,并按地貌单元、地层层位、成因类型、堆积时代等划分土的单元体。
3地质构造:
查明断裂和褶曲等构造形迹的性质、分布、产状、规模、结构面的力学性质、序次、组合方式;各类构造岩的工程地质特征、查明岩层产状、接触关系、节理、裂隙等的发育情况与晚近期构造活动特征及地震活动情况。
4水文地质:
通过地层、岩性、构造、裂隙、地表水和井、泉、地下水露头的调查,判明区域内地下水的类型、分布、埋深、补给条件及流量、流向、水力坡度、水位变化规律;含水层的富水性与水质、水温等,并分析表水和地下水对工程建筑与环境地质的影响。
5查明不良地质的性质类型、特征、分布范围及其发生、发展的规律。
特殊岩土的类型、性质特征、分布范围等,判断其对建筑物与环境地质的影响。
6查明岩、土成份及其物理、水理、力学、化学性质。
划分岩土施工工程分级与填料组别。
7砂石建筑材料:
配合有关专业,落实沿线新采砂、石材料的产地及名称、成份、结构、颗粒组成、夹杂物,石场的剥土厚度与石料的抗压、抗冻、磨损等质量情况,并计算其储量和可开采的情况。
8调查既有建筑物的使用情况,地质病害防治措施及效果。
3.2.4地质图调绘要求:
全线工程地质图(1:
10,000~1:
200,000)的编制,应充分利用既有资料汇编,并对沿线一定范围的主要地质构造、不良地质进行现场核对,在野外现场填绘中,一般应采用比提交图比例尺大一级的地形图作为填图底图(详细工程地质图和工点工程地质图可利用线路最大比例尺的地形图直接在现场填图,必要时用仪器实测),调绘的方法一般采用穿越法,调查的路线大致与构造线,岩层走向及地貌单元相垂直,把沿线的各种地质界线、岩层产状与各种物理地质现象等标绘在地形图上。
也可采用布点法,根据不同比例尺预先在地形图上布置好一定数量的观察点与观测路线,以达到最广泛的观测地质现象的目的,但对工程起控制作用的岩层走向与构造线等,应沿其走向追索,并编制示意断面图。
3.2.5工程地质调绘的精度要满足以下要求:
1各种工程地质图与代表性断面图均应有足够的地质观测点、勘探点、测试点与井、泉点等作依据,地质点的布置目的要明确,以能控制重要地质界线,并能说明工程地质条件为原则,其数量与分布应据成图比例尺,露头情况与地质复杂程度等而定。
2地质点一般应布置在需要划分的地层、岩性分界线,构造线、代表性的岩石露头,人工露头与地下水露头、地貌界线以及各种不良地质界线处。
3观测点在图上的定位,一般可根据某地形地物点与观测对象的相对位置,借助目测、步测和罗盘定向的简易方法在地形图上点绘,其误差在图上应不超出±2mm(当比例尺≥1/10,000,对有可能影响线路位置与方案选择的不良地质界线、重要的地质构造线和地质点,应用仪器测绘;对评价工程地质条件有重要意义的不良地质现象,在图上填绘宽度不足2mm时,应适当放大,并加以说明)。
4调绘的宽度应以满足线路方案比选、工程设计和病害处理的需要为原则。
一般在线路方案受地质条件控制时,其调绘范围应包括影响线路通过的地带;对沿河越岭地段调绘范围要包括可能展线的地带。
对控制方案区域性的不良地段,地质复杂的越岭地段及越岭长隧道等,应进行加深地质工作,为方案比选提供充分资料。
5全线工程地质图地层单元的划分,应根据工作阶段、成图比例等确定,一般地层单元宜划分到系,影响线路方案的地层,应划分到统;详细工程地质图,地层单元宜划分到统,地质条件复杂的应划分到组;工点工程地质图,当构造复杂、不良地质发育受地层控制时,应划分到组,必要时划分到段;对第四系地层,应按成因类型、时代及岩性进行划分。
3.2.6以目力难以确定其结构、构造、岩性、矿物成份的岩、土,必要时应取样进行室内鉴定与岩矿分析等。
3.2.7调查记录等原始资料,应准确可靠,文图相符。
每个观测点均应详细记录其点号、位置、地貌特征、岩性、产状、结构面特征与水文地质特征(裂隙性、风化程度、岩体不均性和含水性等)。
重要的代表性强的观测点,应有素描图或照片。
3.2.8沿线地震动参数分区应按现行《中国地震动参数区划图》(GB18306)的规定,结合实地地质构造线的延伸或地貌单元及工程的设置情况进行划分;对有小区划的地区应按当地小区划分地震动参数;对个别特别重要工程的建设地区或地震地质情况复杂,需要进一步核定地震动参数时,应专门研究确定。
3.2.9环境保护设计是铁路工程设计的重要组成部分,在确定线位和采取工程措施时,要全面考虑保护建设区的自然环境和生态平衡,并注意下列内容:
1铁路建设对沿线山体稳定平衡的破坏而引起的滑坡、崩落、错落、落石、泥石流、水土流失等。
2铁路建设对地表水或地下水迳流条件的改变而引起的地面沉降、黄土湿陷及岩溶与人工洞穴塌陷。
3软土地区由于铁路建设对邻近建筑物稳定造成的影响。
4沙漠地区由于铁路建设造成沙丘活动对环境的影响。
5多年冻土地区由于铁路建设引起地温变化对环境的影响。
6膨胀土地区由于铁路建设产生的干湿效应造成的影响。
7对沿线具有科研价值的文物古迹及典型的地质剖面和具有风景旅游价值的地质景观和温泉等的影响。
3.3勘探
3.3.1勘探工作必须建立在调绘的基础上,要大力推广综合勘探,对每个勘探点,都必须有明确的目的与要求,布置勘探点要遵守“铁路勘测安全规则”中的有关规定,并注意保护农田,对妨碍交通危及安全以及可能影响建筑物稳定与污染环境的勘探孔、试坑鉴定后应及时回填整平场地。
3.3.2根据勘探目的,选择合适的勘探孔类型和机器设备,采用合理的勘探方法,保证勘探质量。
钻探工作应严格按照现行《铁路工程地质钻探规程》(TB10014)的有关规定执行。
一般黏性土、粉土及砂土地层>0.5m,软弱基岩>0.2m时应分层,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。
复杂或单纯靠钻探难以解释的控制性重要钻孔应与物探、原位测试等手段密切配合,以获取更多的对比参数。
3.3.3当钻探方法难以准确查明地质情况或难以保证原状土样质量时,宜采用挖探方法取样。
土层挖探深度不宜超过地下水位。
松散地层应采取支撑措施,确保安全。
3.3.4工程地质条件复杂及重点工程的钻孔,地质人员必须现场鉴定、验收,待图表资料核对无误后,岩芯土样可不再保存。
对有利用价值的岩芯,如相隔时间不长可选取代表性保存,也可采用照片等方法以备核查。
3.3.5钻孔终孔时,钻探技术人员必须亲临现场,会同班组人员对钻孔进行检查验收,并按规定对钻孔做出质量评定,必要时,请地质人员到场指导。
3.3.6对100m及其以上的深孔,应进行钻孔设计然后方可钻探。
3.3.7钻孔以及与之配合使用的物探点的位置、高程均应用仪器测定。
下一阶段利用价值较大的钻孔,宜设标志桩。
3.3.8需要进行水文地质试验的钻孔,应根据地质情况、水量等确定试验方法,一般水量少者(Q<1.5L/min)采用恢复水位法,水量稍大者用提水或抽水试验方法。
降深一般采用二至三次,落程不小于1.0m,并现场绘制Q~S曲线,每次降深稳定时间:
当抽水为稳定流的黏性土、粉土、粉砂、细砂、基岩裂隙水含水层时应大于或等于12小时;中、粗砂含水层时应大于或等于8小时;卵、砾石含水层时应大于或等于4小时。
当抽水为非稳定流时,其稳定时间不得少于一个对数周期。
水位精度要求:
提水试验为±10cm;抽水试验为±1cm。
水量精度要求为
×100%<5%,对重要钻孔应有物探测井配合。
当含水层较多,各层水质、水量变化较大时,应结合工程需要分层封水、进行测定。
3.3.9工程物探(包括:
电法勘探、弹性波勘探、重力勘探、磁法勘探、放射性勘探、地温勘探、孔内物探等)应根据场地地质参数和物探方法的适用性,合理有效地加以选用,其选择原则应符合附录J的规定。
3.3.10铁路工程地质勘察中,遇下列情况应采用物探方法进行探查:
1探测隐伏的地质界线、界面、岩溶洞穴、采空区、含水层等;
2探测钻孔间及外延段地质情况;
3测定岩土层的波速、振动强度、卓越周期等参数。
3.3.11在地质条件复杂地段采用物探进行工程地质勘察时,应采用综合物探方法,并注意与钻探及其它勘察资料的综合分析。
3.4测试
3.4.1岩土测试包括室内试验与原位测试。
3.4.2室内试验包括:
岩石试验、土工试验、岩土矿物理化分析试验、水质分析试验等。
送室内试验所取试件应具有代表性,要严格保证其数量与质量,试验项目和方法应根据岩土性质和设计需要确定,一般可按附录E进行。
但对特殊需要的试验项目和方法,应另行研究确定。
3.4.3原位测试包括:
静力触探、动力触探、静载试验、标准贯入试验、十字板剪切、旁压试验、扁板侧胀试验、应力铲试验、现场直剪试验、岩体应力试验等。
原位测试方法的选择应根据场地岩土条件、各测试方法的适用性、建筑物基础设计要求等综合考虑,选择原则应符合附录K的要求。
3.4.4原位测试方法的选择和测试点的布置,应注意各测试方法间及与勘探、室内试验的相互配合,利于地质资料的综合分析对比。
3.4.5静力触探在有经验、地质情况清楚的地区,可单独使用;对于长大干线或无勘探经验地区,宜在初测阶段建立适合本地区的承载力经验公式,或对拟选用的公式进行验证,并与钻探或其它测试手段配合使用。
3.5资料分析及文件编制
3.5.1工程地质资料的整理应将地质调绘、遥感图象地质解译及对各类勘探、测试成果资料分类汇总,采用综合分析方法,以达到认识区域或场地地质条件的目的。
综合分析内容包括定性分析和定量分析。
1定性分析应包括下列内容:
1)既有资料与勘察资料的综合分析;
2)同类地质条件下,相同勘察手段取得的地质资料的综合分析;
3)同类地质条件下,不同勘察手段取得的地质资料的综合对比分析;
4)铁路线段及各类工程场地地质条件的分类和综合分析;
5)区域地质条件或各方案地质条件的综合分析。
2定量分析应在定性分析的基础上进行。
根据地质条件、试验测试方法,对各类地质参数分类汇总、分析对比,分析数据离散原因,剔除异常数据,分别进行数理统计。
3.5.2岩土参数数理统计,应符合下列要求:
1岩土的物理力学指标,应按同类地质条件或同层位进行统计,不同时代、成因、岩性的土应分为不同的层。
2主要参数应按下列公式计算平均值fm和标准差σ:
fm=
(3.5.2-1)
σ=
(3.5.2-2)
式中fi——岩土物理力学指标数据;
n——同类地质条件下或同层位数据个数。
3岩土参数的变异系数δ,按下式确定。
δ=
(3.5.2-3)
4岩土参数的标准值fk,应按下式确定:
fk=γs·fm(3.5.2-4)
式中γs——统计修正系数。
5统计修正系数γs可按下式计算:
γs=
1±
(3.5.2-5)
注:
式中正负号按不利组合考虑,如计算c、φ值的修正系数取负值。
3.5.3地基承载力的确定:
1根据各层采用的岩土参数标准值,按照附录B的规定查得的承载力,即为该层的基本承载力。
2承载力值如大于100kPa时,精确到10kPa,等于或小于100kPa时,精确到1.0kPa。
3采用不同勘察手段评价地基承载力时,应以主要勘察方法取得的承载力值为基础,并利用次要勘察方法进行修正,使提供的承载力更趋合理。
3.5.4工程地质条件评价,应包括下列内容:
1铁路工程场地稳定性与适宜性分析、评价。
2工程场地环境工程地质条件评价。
在评价场地自然条件的同时,还应预测工程与场地的相互影响,及其可能引发的其它工程地质问题。
3为工程设计提供地质参数。
4根据场地地质条件,为设计提供工程措施意见。
3.5.5气象资料一般可在气象站搜集合订本,搜集年限不少于连续10年,无合订本时,按下列项目进行搜集。
1气温:
(摄氏)
1)历年各月平均最高、最低气温。
2)历年各月极端最高、最低气温(注明日期)。
3)历年各月平均气温。
2湿度:
历年各月平均相对湿度及最小相对湿度(用百分数表示,并取整数)。
3降水、蒸发:
1)历年各月降水量。
2)历年各月极端最大、极端最小降水量及发生年份。
3)历年各月降水日数(日降水量≥0.1mm的日数)。
4)最大积雪深度。
5)历年各月蒸发量。
4风:
1)累年各风向频率。
2)累年各月平均风速。
3)历年各月最大风速及其风向及发生时间。
4)各级能见度出现次数。
5天气日数:
1)累年各月雾日数。
2)累年各月雷暴日数。
3)累年各月大风日数(8级以上)。
6土壤冻结:
1)土壤冻结日数及其初终日期。
2)累年土壤最大冻结深度。
3.5.6外业勘察资料,应及时分析整理,发现欠缺,及时补充。
在确认原始资料准确、完善的基础上,按基础资料、工点资料、综合图件资料、工程地质勘察报告的程序开展工作。
3.5.7同一条线路、相同工作阶段的各类资料的地层划分、地质图形、符号应完全一致,图件、文字说明相互对应。
图件绘制必须清晰整洁,图示规范、易读,文字简练,结论明确,并附有必要的照片和插图。
3.5.8一个勘测阶段结束后,应及时将勘察资料分类整理,按归档要求分别进行归档保存。
同时,认真编写技术总结,将本阶段的勘察工作情况、存在的问题、积累的经验以及下阶段需要注意的事项等加以说明,使下一步工作能够有所借鉴,提高勘察水平。
3.5.9按《全国地质资料汇交办法》的规定,勘察工作完成后一年内汇交下列资料:
1全线工程地质图及总说明书,定测后增加全线工程地质纵断面图。
2特大桥及长度≥3km隧道的工程地质剖面图、工程地质图(地质复杂的)及说明书。
3初测后一年内继续定测的项目,按定测要求一次汇交。
4新建铁路工程地质勘察
4.1各阶段工程地质勘察的任务与要求
新建铁路工程地质勘察一般按踏勘、初测、定测、补充定测四阶段开展工作,并与预可行性研究、可行性研究、初步设计、施工图四个设计阶段相适应。
应根据地区特点、工程设置、勘察阶段等确定勘察方法和工作量。
对地形地质条件特别复杂
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