地质图与地质详勘报告的阅读-唐益群.ppt

《地质图与地质详勘报告的阅读-唐益群.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地质图与地质详勘报告的阅读-唐益群.ppt（139页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、地质图与地质详勘报告的阅读 同济大学 唐益群 地质图的阅读 地质图的分类 地质图的阅读要点 地质图阅读方法 盾构施工应特别注意的地 质条件 盾构施工的其他风险源及 规避措施 地质详勘报告的阅 读 岩土工程勘查 盾构施工地质详勘工作内 容 详勘报告中的参数理解 特别地层勘查重点参数 地下水对盾构施工的影响 主要内容主要内容主要内容主要内容 第一部分 地质图的阅读 p 把各种岩层和地质构造按照一定的比例投影在平面 上，并用规定的颜色和符号来表示的图件，就是地 质图。 p从地质图上可以全面了解一个地区的地层顺序及时 代、岩性特征、地质构造（褶皱、断层等）、矿产 分布、区域地质特征等内容。因此地质图是

2、指导生 产实践，进行区域地质、地理、自然环境研究的重 要资料。 第一部分 地质图的阅读 一 地质图的分类 p地质图图面内容包括：平面图、剖面图、柱状图和图 例。 p根据生产或研究目的不同，地质图可分为：水文地质 图、工程地质图、第四纪地质图、岩相-古地理图、矿产 分布图、构造纲要图、大地构造图等等。 p工程中应将平面图、剖面图（实测或从平面图上按指定 方向绘制）以及柱状图综合阅读，以便更清楚地了解地 下地质情况。 对于盾构施工而言，工程范围为线状分布 ，因此隧道沿线的剖面图应为主要分析图件。 一 地质图的分类 平面图 剖面图 柱状图 图例 二 地质图的阅读要点 p在盾构施工中，根据足够数量的可

3、靠的地质柱状图 绘制地质纵剖面图，可以最大限度地了解盾构穿越 最多的有代表性的地层条件和最困难部分的土层工 程特性和各种障碍。了解的要点是： 1.隧道沿线地面下各土层的分类、各土层在垂直向及 水平向的分布、各类土的工程特性和土层含沼气的 情况； 二 地质图的阅读要点 2.盾构穿越地层的地下水位高度，穿越透水层和含水 砂砾透镜体的水压力、岩土体渗透系数、以及土壤 在动水压力作用下的流动性； 3.盾构开挖可能碰到的各种障碍物的里程位置以及盾 构穿越的各种地下水管线和地面建筑物的情况； 4.在盾构隧道覆土较浅及穿越河道的地段特别要注意 查清覆土层的工程特性。 二 地质图的阅读要点 三 地质图阅读方法

4、 1.看：图名、图幅代号、比 例尺等。 图名和图幅代号可以告诉我们 图幅所在的地理位置。一幅地 质图一般是选择图面所包含地 区中最大居民点或主要河流、 主要山岭等命名的。 比例尺告诉我们缩小的程度和 地质现象在图上能够表示出来 的精确度。 此外，还应注意图的出版时 间、制图人等。 三 地质图阅读方法 图名 比例尺 2.看图例：通过图例可以了解制 图地区出露哪些地层及其新老 顺序等。 图例一般放在图框右侧，地层一般 用颜色或符号表示，按自上而下由 新到老的顺序排列。 每一图例为长方形，左方注明地质 年代，右方注明岩性，方块中注明 地层代号。岩浆岩的图例一般在沉 积岩图例之下。构造符号放在岩石 符

5、号之下，一般顺序是褶曲、断 层、节理、产状要素等。 三 地质图阅读方法 沉积岩 岩浆岩 构造符号 3.剖面线：剖面线有时 通过地质图相对图框 上的两点画出黑色直 线，两端注有A-A或I- I等字样，这样的直 线称剖面线，表示沿 此方向已经作了剖面 图。 三 地质图阅读方法 A B 4. 分析图内的地形特征： 如果是大比例尺地质图，往往带有等高线，可以据此 分析一下山脉的一般走向、分水岭所在、最高点、最 低点、相对高差等。 如果是不带等高线的小比例尺地质图，一般只能根据 水系的分布来分析地形的特点，如巨大河流的主流总 是流经地势较低的地方，支流则分布在地势较高的地 方；顺流而下地势越来越低，逆流

6、而上越来越高；位 于两条河流中间的分水岭地区总是比河谷地区要高， 等等。 了解地形特征，可以帮助了解地层分布规律、地貌发 育与地质构造的关系等。 三 地质图阅读方法 山山顶顶 鞍部鞍部 山谷山谷 河流河流 5.分析地质内容应当按照从整体到局部再到整体的方法， 首先了解图内一般地质情况，例如： （1）地层分布情况，老地层分布在哪些部位，新地层分布 在哪些部位，地层之间有无不整合现象等； （2）地质构造总的特点是什么，如褶皱是连续的还是孤立 的，断层的规模大小，它发育在什么地方，断层与褶皱的 关系怎样，是与褶皱方向平行还是垂直或斜交等等； （3）火成岩分布情况，火成岩与褶皱、断层的关系怎样。 三

7、地质图阅读方法 6.在掌握全区地质轮廓的基础上，再对每一个局部构 造进行分析： (1) 开始时最好从图中老岩层着手，逐步向外扩展，以 免茫无头绪； (2) 对每一种构造形态，包括褶曲、断层、不整合、火 成岩体等逐一详加分析。例如褶曲类型，断层类型 ，各构造组合关系等。 三 地质图阅读方法 向斜向斜 向斜向斜 断断层层 背斜背斜 7.把各个局部联系起来，进一步了解整个构造的内部 联系及其发展规律，主要包括： (1) 根据地层和构造分析，恢复全区的地质发展历史； (2) 地质构造与矿产分布的关系； (3) 地质构造与地貌发育的关系，等等。 三 地质图阅读方法 8.对于盾构施工项目，要通过地质剖面图

8、了解隧道将 要穿越的土层，结合地质勘察报告了解土层性质。 如下图为上海地铁4号线浦东南路站南浦大桥站区 间工程地质剖面图。图中可以看出，穿越黄浦江底 时，隧道所在地层为第层(1层、2层)，该土层 砂性重，透水性好，易液化。施工中应当注意防止 突水、流沙现象。 三 地质图阅读方法 三 地质图阅读方法 第层土层砂性重，透水性好，易液 化。 施工中应当注意防止突水、流沙现象。 三 地质图阅读方法 下图为上海地区地铁隧道某局部线路穿越土层剖面图，可以看出，此局 部线路隧道大部分区段基本上处于淤泥质粉质粘土和淤泥质粘土层中 三 地质图阅读方法 盾构施工，经过不同地层 p盾构区间施工地质风险源通常可以包括

9、: 区域断裂构 造、特殊土层、特殊岩层、不利复合地质、有害气 体、地下水、地下障碍物等。 p在阅读地质剖面图时，应当注意找出施工范围内是 否有上述这些风险源，这些风险源影响程度如何？ 是否对工程有较大影响等？ 四 盾构施工应特别注意的地质条件 四 盾构施工应特别注意的地质条件 盾构施工中，以下地质条件会对施工产生不利影响，包括： 1.软硬土层交叠（复合地层），如广州，深圳等地； 2.砂土、砂质粉土、粉细砂、粉质粘土，如上海,南京,杭州 等地； 3.地裂缝、软弱夹层、裂隙破碎带，如西安,青岛,厦门等地 ； 4.砂砾粗砂夹大块卵石，如成都等地； 5.涌水，涌泥； 6.瓦斯沼气囊带，如上海，杭州等地

10、; 7.欠固结滨海（湖、河）新近沉积软土，如上海，广州，天 津等地； 8.潮汐水流冲刷（沿海地区），河床不稳（内地局部城市）; 四 盾构施工应特别注意的地质条件 对于采用盾构法施工的隧道，还有以下不良地质条件应该 注意： 1.膨胀性围岩区域; 2.溶洞、采空区域; 3.岩爆区域; 4.滑坡区域; 5.泥石流区域; 6.盐渍土侵蚀性污染土区域; 7.地震破坏区域。 四 盾构施工应特别注意的地质条件 剖面图中断层以一条线 表示，一般断层两侧岩性或 岩层产状不同。 1 区域断裂构造 断裂对工程的影响，一方面要判断断裂是否活 动，该地区是否有具备发生高震级地震的构造条件 ；另一方面要注意断裂带两侧岩体

11、破碎对盾构施工 的影响。 1 淤泥质土 其特征是高含水量、高压 缩性、高灵敏度、低 - 极低强 度。当盾构全部置于该土层中 时，常见的风险主要表现在如 下方面: 2 特殊土层 淤泥质粘土 淤泥质粉质粘土 淤泥 (1) 因其低强度和高压缩性,故工后沉降可能性很大，且沉降 完成时间长，仅用螺栓紧固管片拼装成的隧道自身稳定 性较差，可能造成线路纵坡的变化及管片的错台和损坏 等。 (2) 盾构机机体的重量在轴向不均匀，其前部的 1 /3（包括 刀盘主轴承和螺旋输送机等）大约占盾构机总重的 2 /3 以上。在这种流塑状的淤泥质地层推进不容易掌握盾构 机姿态，尤其是出洞时，易出现盾构机的“叩头”现象 ，导

12、致管片安装困难，线路纵断面超限。 (3) 在隧道的横通道施工时，主要问题是如何保证围护结构 的施工质量及坑底隆起。 (4) 当隧道上方存在无桩浅基础多层建筑物时，隧道下穿前 需要进行托换等加固措施。但往往托换施工难度大，沉 降控制非常困难。 2 特殊土层 p以杭州地铁隧道盾构施工为例： p杭州市中西部有著名的西湖和西溪湿地国家公园（主要 属西湖区），西南部有湘湖（属萧山区）。这些区域的 地层中上部为巨厚层淤泥质土（1号线滨康路站 - 湘湖站 区间最大厚度可达 25 m），主要为海相沉积和湖沼相沉 积层。杭州地区的淤泥质土可细分为淤泥、淤泥质粘 土、淤泥质粉质粘土和淤泥质粉质粘土夹粉土薄层等类

13、型。 p在实际施工过程中,主要采用调整液压千斤顶和增加配重 来控制盾构机姿态,避免出现隧 道“蛇形”和盾构机“叩 头”现象。对于少量无桩浅基础多层建筑物主要采用拆 除的办法来确保安全, 总体施工效果良好。 2 特殊土层 2 粉土砂土 通常情况下，粉土和砂 土并不看 作为特殊土，但对 于盾构施工而言，粉砂性土 因其粘聚力低、流塑性差、 含水量高、渗透系数大等特 征，使得盾构在该类土层中 施工常遇到以下技术难题： 2 特殊土层 粉土：砂质粉土、粉质砂 土； 砂土：砾砂、粗砂、中 砂、细砂。 2 特殊土层 (1) 砂土液化主要原因是地震。结合该地区抗震要求进行砂 土液化判别，对可能发生液化的土层进行

14、处理； (2) 由于砂性土摩擦阻力大，因而刀盘及千斤顶推力波动较 大，对前方土体扰动过多，故地面沉降大而不容易控制 ，再加上砂性土具较好的渗透性，很容易导致流砂甚至 液化发生; (3) 盾构掘进时刀盘及主轴承扭矩、千斤顶推 力太大，施 工进展较慢，同时导致刀盘、主轴承过度磨损；由于砂 性土流塑性太差，螺旋出土器出土困难，工作面形成“ 干饼”; (4) 注浆压力及注浆量很大，进一步导致地面沉降失控。 南京地铁二号线中和村元通站盾构隧道施工期间，盾 构掘进达到元通站右线南端头接受井洞门时，发生突发 性涌水涌砂，导致以下灾害发生： 1.盾构隧道局部坍塌100m； 2.盾构的再度下沉； 3.周围地面下

15、沉； 4.车站端头井面临失稳。 为此立即采取了以下措施： 1.封堵了盾构出发和接收两井的洞门； 2.在下沉区进行了大规模的充填注浆； 3.向隧道内注水保持隧道内外水土压力平衡，控制隧道不再变 形 。 2 特殊土层 2 圆砾 圆砾层主要会有两个风险： (1) 圆砾层为最主要的承压水含水层，盾构机会面临高水头 承压水的威胁，一旦土压较大波动，就可能会造成过量 砂粒和粘粒涌入密封舱，可能导致密封舱的失压，引发 沉陷； (2) 圆砾层上方若覆盖有粉砂、粉质粘土等较软弱的土层， 盾构会出现上软下硬的不良地层组合，对施工带来一定 的不利影响。 2 特殊土层 圆砾 p以杭州地铁盾构施工为例： p杭州地层中有

16、 2 层 - 3 层圆砾层，局部（钱塘江两岸）连 续分布，形成厚度达20m以上的巨厚圆砾层，层面埋深 30m左右。总体上圆砾层中大于2mm以上砾石颗 粒占50% 65%，其中大于2cm 以上卵石颗粒占20% 30%左右。其 中4号线富春路站以南区段范围颗粒稍大，但还未达到卵 石类别，且埋深达35m以上。通常情况下，盾构区间底板 埋深小于25 m，但1号线和2号线下穿钱塘江段最大埋深大 于30m，其中1号线揭露圆砾层。由此，施工过程中面临 前述两个风险。 2 特殊土层 特殊岩层对盾构施工的影响主要包括： (1) 岩层自上而下风化程度不同，导致岩体软硬程度不 同，出现上软下硬的不良地层组合； (2

17、) 岩层受到地质构造作用，不同部位破碎程度不同； (3) 在较硬的岩层中夹薄层软岩。 以上这些问题对施工方法、刀具选择都提出了较 高的要求。 3 特殊岩层 p对于盾构构施工工艺而言，不利复合地层主要为上 软下硬的地层组合。 p地层的软硬是相对的，如可塑以上粘性土、粉砂性 土、砾石层、基岩等均可以看作相对于淤泥质土的 硬土层。 p而上部为砂层、下部为基岩是典型的上软下硬土 层。 4 不利复合地层 p 以杭州地铁某区间隧道盾构 施工为例： p 典型的上软下硬不利复合地 层：如 1 号线某区间中深埋 的区段盾构上部2 /3左右为 软塑 - 可塑状的含砂粉质粘 土，下中部1 /3为细砂或圆 砾层。圆砾

18、层呈中密 - 密实 状。本地层组合的区间长度 约 330 m，占整个 区间总长 度的11. 8% ，主要分布在江 中埋深最深的部 分。盾构 在推进过程中，刀盘上下所 受阻力不同，造成控制盾构 机姿态困难，刀具磨损严重 等问题。 4 不利复合地层 软 硬 盾构 p盾构施工中常见的有害气体为沼气，其主要成分为 甲烷。甲烷是无色无味的气体，对人基本无毒，但 在通风不良的情况下，浓度过高时，可使人窒息死 亡。其浓度达到5%时，遇高温或明火具有气爆性。 因此在存在沼气的区间施工过程中存在一定风险。 p盾构区间施工中应采取有效防范措施：配备瓦斯报 警仪、加大通风、禁止使用明火等。 5 有害气体 5 有害气

19、体 静探孔中喷发气水、气砂混合物 地下突然喷出沼气火焰 5 有害气体 p上海地区某隧道推进过程中遇到的含沼 气地层剖面示意图 p以杭州地铁盾构施工为例： p地铁1号线下沙段某车站在施工过程中出现底板翻砂翻水和冒气 的现象，危及地下连续墙的稳定性。在马上采取应急措施后， 进行了系统的排气处理措施。 p排气主要采取了竖向隔断和水平隔断，有效地解决了沼气对车 站施工的危害。竖向隔断是指采用高压旋喷桩隔断车站外侧与 内侧的储气层，使外侧气流不能进入内侧，孤立基坑内气层。 水平隔断是采取对底板下部土体进行旋喷桩加固或者注浆加固 ，同时也起到加基底土层的效果，有效控制了有害气体冒出时 带出水、泥沙现象。

20、p应该要注意的是虽隔断法的功效较为明显，但并不能保证完全 隔断储气层，所以还要进行前期有效地排气，并设坑外有害气 体释放孔，将基坑内气压力控制在0. 1 MPa 下。同时，基坑内 气压力减小后，水位会上升，所以应加强基坑内降水。 5 有害气体 p地下障碍物主要指地下管线、已有桩基、原有隧道 、废弃构筑物、抛石等，虽然在隧道选线时已尽力避 开这些障碍物，但隧道某些区间距离管线等较近，在 施工时就应当特别注意，做好盾构推进方向的控制， 避免由于隧道轴线偏移而造成的管线、桩基的破坏。 6 地下障碍物 五 盾构施工的其他风险源及规避措施 p除之前提到地质风险源外，盾构施工中可能遇到的 其他风险源还有：

21、 五 盾构施工的其他风险源及规避措施 1.水文条件调查不清，包 括： (1) 水的腐蚀性; (2) 水的补给来源; (3) 岩土的渗透性、含水量 ； (4) 水位、 水压力的确 定。 2.地面构筑物的类型和基本特 征调查不清： (1) 构筑物的使用年限; (2) 框架结构、 砖混结构、砖 结构 ; (3) 是否被列人文物保护单位; (4) 基础结构类型，如条基、桩 基等; (5) 基础与隧道的空间关系。 3.盾构机选型的不合理，即盾构机与水文、地质、边界条 件不匹配，也会为施工带来风险，应当认真确定以下方 面： (1) 刀盘、 刀具的适用性（对地层强度的适用性）； (2) 主轴承（对地层反力的

22、适用性）； (3) 推力和扭矩（对地层反力的适用性）； (4) 螺旋输送器（对弃碴状态和进度要求的适用）； (5) 系统压力（对地层压力的适用性）； (6) 使用寿命（经济性）。 五 盾构施工的其他风险源及规避措施 4.施工管理、决策、操作、换刀不当引起地层变形过大, 易造成 地下管线和地面构筑物损坏等事故，因此在施工中应当注意 以下方面： (1) 始发安全（防止始发方向失控、掌子面土体失稳）； (2) 管片选型（防止盾尾卡死，保证衬砌质量）； (3) 压力控制和出土量控制（防止地表下沉或隆起，造成建筑物 损坏）； (4) 根据掘进地层的稳定区段情况，有计划地对刀盘进行检查和 刀具更换（前方若

23、有异物，则应防止刀盘、刀具损坏）； (5) 做好盾构机施工状态过程监测（防止机械系统故 障和损坏 ）。 五 盾构施工的其他风险源及规避措施 p盾构施工的风险规避措施有： 五 盾构施工的其他风险源及规避措施 1.盾构施工项目策划必须到位，对项目的各种风 险要有充分认识，确定符合实际的参数，而且 要留有一定的安全系数，否则，实际施工中一 旦出现突破原策划的参数整个工程的损失是很 大的。 2.人始终是施工的第一要素，盾构施工更是如 此。要想把盾构产业发展壮大，培养一批高素 质的既懂机械又懂土木，又有应变能力的技 术、管理、技工队伍是非常必要的。 3.必须详细进行地质及边界条件调查 , 复杂地带按 5

24、m 10m一个钻孔进行勘探，这是盾构机选 型、采购的前提条件。要在目前地下工程调查 的基础上增加一些有针对性的项目，如岩土在 破碎、搅拌条件下的流动性和粘性分析、管线 位置的探测、超前地质预报或在特殊地段加密 钻孔等。 五 盾构施工的其他风险源及规避措施 4.盾构选型 (1) 盾构选型、设计、制造必须以工程为依托，以施 工单位为主体，在充分考虑盾构生产厂家建议的 基础上进行； (2) 充分了解不同地区各种盾构项目的经验教训； (3) 建立适应不同水文、地质条件的自己的刀盘、刀 具、 主轴承选型的技术平台； (4) 对不同刀具切削不同岩土的机理进行研究。 五 盾构施工的其他风险源及规避措施 第二

25、部分 地质详勘报告的阅读 p地铁隧道盾构法施工岩土工程勘察工作主要执行的标准有： 地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范（GB50307-1999） 岩土工程勘察规范（GB50021-2001）（2009年版） 建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002） 建筑抗震设计规程（GB 50011-2001） p并可参考以下规范中有关隧道工程勘察的条目： 铁路工程地质勘察规范（TB10012-2007 J124-2007） 公路工程地质勘察规范（JTGC20-2011） p以及施工所在地区的地区标准等。 第二部分第二部分 地质详勘报告的阅读地质详勘报告的阅读 一 岩土工程勘查 p岩土工程勘察 是指

26、根据建设工程的要求，查明、分 析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条 件，编制勘察文件的活动。 p工程建设的不同阶段，对岩土工程勘察的详尽程度 和岩土工程评价的内容有着不同的要求。划分勘察 阶段是为了明确对应于工程建设不同阶段的勘察目 的和任务。根据工程建设周期中不同阶段的划分。 相应的勘察阶段通常可分为可行性研究勘察、初步 勘察、详细勘察和施工勘察。 一 岩土工程勘查 (1) 可行性研究勘察的目的是为可行性研究及场址选择 提供依据，其主要任务是对一个或若干个拟建场地 的稳定性和适宜性作出评价。 (2) 初步勘察的目的是为初步设计或扩大初步设计提供 依据，对于房屋建筑，其主要任务是对场地

27、内建筑 地段的稳定性作出评价，为确定建筑总平面布置、 主要建筑物地基基础方案及对不良地质作用的防治 方案等提供必要的资料。 一 岩土工程勘查 (3) 详细勘察的目的是为施工图设计和施工提供依据，对于 房屋建筑，其主要任务是对建筑地基作出评价，为地基 基础设计、地基处理、不良地质作用的防治、施工方法 的选择等提供必要的资料。 (4) 施工勘察是施工期间因设计、施工需要而进行的勘察。 p勘察工作宜分阶段进行，这是根据我国工程建设的实际 情况和数十年勘察工作的经验提出的，勘察规范中对于 各个勘察阶段的勘察工作量、勘察技术要求及勘察成果 均有明确的规定。但是，由于不同行业工程的规模和对 勘察要求各不相

28、同，场地和地基的复杂程度差别很大， 地区工程经验的成熟程度也不一致，要求每个工程都分 阶段勘察，是不实际也是不必要的。 一 岩土工程勘查 二 盾构施工地质详勘工作内容 p根据地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范（ GB50307-1999），盾构法施工隧道的勘察，应为解决下 列工程问题提供勘察资料： 1.选定隧道轴线位置。 2.确定隧道在陆地及江、河、湖、海大水体下的最小覆盖层厚 度及其纵断面。 3.盾构类型及盾构正面支撑开挖。 4.盾构施工方法及连通道等附属建筑的施工方法。 5.衬砌结构及竖井等地下结构的设计。 6.不良地质条件下施工阶段和运营中的工程问题预测。 7.辅助施工方法。 8.环境保

29、护。 二 盾构施工地质详勘工作内容 p盾构法施工隧道的勘察，应查明以下复杂地层： 1.灵敏度高的软土层。 2.透水性强的松散砂土层。 3.高塑性的粘性土层。 4.含有承压水的砂土层。 5.含漂石或卵石的地层。 6.开挖面的软、硬地层。 二 盾构施工地质详勘工作内容 p盾构法施工的 隧道，应根据 实际情况，从 右表中选择需 要进行的勘察 项目。 二 盾构施工地质详勘工作内容 p对于详细勘察阶段，应包括下列内容： 1.对工程地质、水文地质复杂地段、特殊地段或有施工 特殊要求的区段，应进行重点勘察，并应提出评价及 处理方案。 2.对车站出入口、通风道、水源井、车辆段等应进行单 独详细勘察。 3.车站

30、横剖面图不得少于3个。在地质条件复杂地段的 区间应布置横剖面。 二 盾构施工地质详勘工作内容 4.依据工程地质和水文地质条件，结合设计及施工方 法的要求，按车站、区间综合各项指标以数理统计 的方法分层，提出设计 所需要的技术参数。 5.查明水文地质条件，补充初步勘察的不足。进一步 查明地下水的性质，并做出评价。需要降水施工时 ，应分车站、区间提出降水方法及有关计算参数。 二 盾构施工地质详勘工作内容 三 详勘报告中的参数理解 三 详勘报告中的参数理解 p勘察报告中的正文所包括的内容有： 1.拟建工程概述。 2.勘察目的、任务和要求。 3.勘察工作量及工作方法。 4.区域地质概况。 5.勘察场地

31、的地形、地貌、水文、气象概况。 6.场地环境，包括拟保留的和拟拆除的各种地面工程、地 下工程、道路、管线等。 7.勘察场地的地质构造及地层的年代、成因、产状、性质 及分布。 8.岩土的物理力学性质、围岩分类、岩土设计参数。 9.地下水的类型、赋存、补给、径流、排泄条件、水位及 其变化，地层的透水和隔水性质。 10. 不良地质现象及其发展趋势，特殊地质条件分析评价。 11. 岩土工程分析评价并提出相应的建议。 三 详勘报告中的参数理解 p地层物理性质主要包括表中所列的项目： 1 地层的物理性质参数 物 理 性 质 1 比重、含水量、重力密度、孔隙比 2 颗粒分析（即含砾石量、含砂 量、含粉砂量、

32、含粘土量；d60、d10 及不均匀系数；最大粒径；砾石形 状、尺寸、硬度）及颗分曲线 3 液限、塑限 4 波速 1.比重、含水量、重力密度、孔隙比是岩土体最基本 的物理性质参数。其中，含水量对于盾构的选型有 着较重要的影响。 含水量是指水的质量与岩土固体质量之比。 对砂砾等土层，含水量较大时，盾构施工中会面临 突水等问题。 对于粘性土，含水量与液限、塑限结合，可以得出 土层的状态。 1 地层的物理性质参数 2.液限与塑限 土从流动状态转变为可塑状态的界限含水率称为 液限；土从可塑状态过渡到半固体状态时的界限含水 率称为塑限。两者可用液、塑限联合测定法测定。 液、塑限联合测定仪包括（如下图所示）

33、：带标 尺的圆锥仪、电磁铁、显示屏、控制开关和试样杯。 圆锥质量为76g；锥角为30读数显示宜采用光电式、 游标式和百分表式。试样杯内径为40mm，高度为 30mm。 1 地层的物理性质参数 1 地层的物理性质参数 1-显示屏； 2-电磁铁； 3-带标尺的圆锥仪； 4-试样杯； 5-控制开关； 6-升降座。 液性指数IL是指黏性土的天然含水率和塑限的差值与塑性 指数之比，即： 液性指数可以确定粘性土的状态： 1 地层的物理性质参数 若黏性土含水率大于液限，即液性指数大于1，则处 于流塑状态。当黏性土保持天然结构时，其仍具有 一定的强度，并不呈流动的性质（为潜流状态）， 但天然结构一旦遭到破坏，

34、其强度立即丧失而呈现 流动状态，切削面难以自立，因而需选用适合的封 闭型盾构机。 盾构施工中，若穿越此种土层，应当对其进行加固 ，避免施工扰动使土层流动而引发周边大规模的地 面沉降，造成周边建筑物的倾斜、开裂等。 1 地层的物理性质参数 3.通过颗粒分析可以得到土的颗粒级配。 由土的累积曲线，可确定两个描述土的级配的指标 ： 不均匀系数： Cu=d60/d10 曲率系数： Cc=(d30)2/(d60d10) 工程中，当同时满足Cu5和Cc=13时，土的级配良 好。 1 地层的物理性质参数 级配曲线反映了土壤的粒度分布，是盾构选型的影 响因素之一（见下图）。例如： 在盾构施工中，级配不良的砂土

35、往往密实度差，较 为松散，渗透系数大，易产生塌陷，流沙等。可以 采用泥水盾构，防止切削面坍塌。 一般来说，当岩土中的粉粒和黏粒总量达到40%以上 时，宜选用土压平衡盾构。反之选择泥水盾构比较 合适。 1 地层的物理性质参数 1 地层的物理性质参数 p地层力学性质主要包括表中所列的项目： p下面介绍其中较为重要的几个参数。 2 地层的力学性质参数 力 学 性 质 1 无侧限抗压强度 2 粘聚力、内摩擦角 3 压缩 模量、压缩 系数 4 泊松比 5 静止侧压 力系数 6 标贯击 数 1.无侧限抗压强度与灵敏度（St） 灵敏度用来定量描述黏性土的灵敏性，其值为无侧限抗 压试验测定的原状土峰值强度与重

36、塑土峰值强度之比。 工程实践中，根据灵敏度大小常把黏性土分成如下三类： 2 地层的力学性质参数 一般黏性土St=24 灵敏性黏性土St=48 高灵敏性黏性土St8 无侧限抗压强度主要采用 应变控制式无侧限压缩仪 测量。该仪器由测力计、 加压框架、升降设备等组 成，如图所示。 2 地层的力学性质参数 1-轴向加荷架 2-轴向测力计 3-试样 4-上下传压板 5-手轮 6-升降板 7-轴向位移计 在高灵敏性黏性土中 施工时，土体受到扰 动后强度降低，与高 含水率的黏性土相似 ，应当对此种土层进 行加固，避免引起地 面沉降，使周围建筑 产生安全隐患。 2 地层的力学性质参数 2.粘聚力、内摩擦角 p

37、粘聚力和内摩擦角是土的抗剪强度指标。 前者主要由土粒间水膜受到相邻土粒之间的电分子 引力以及土中化合物的胶结作用而形成； 后者主要是由土粒之间的表面摩擦力和由于土粒之 间的连锁作用而产生的咬合力所引起。 2 地层的力学性质参数 土的抗剪强度试验有多种方法 室内试验常用的有直接剪切试验、三轴剪切试验和无侧限抗压强度试 验等。其中： 直接剪切试验只能控制加荷速率，不能控制排水条件，土样的排水 状况主要取决于土类。 三轴剪切试验除了测定土的抗剪强度指标外，由于试验结果同时还 反映土的应力应变关系，即可用以测定土的其他力学性质指标，甚 至包括土的非线性特性指标。 无侧限抗压强度试验的结果只能作一个极限

38、应力圆，主要用于测定 饱和粘性土的黏聚力（内摩擦角为0）。 2 地层的力学性质参数 可见，三轴试 验是应用较多 的一种试验方 法。它的主要 仪器为应变控 制式三轴仪（ 如图所示）。 2 地层的力学性质参数 2 地层的力学性质参数 此外，其他原位测试也可以间接得到土层的强度指 标，例如： 载荷试验可以估算土体不排水抗剪强度； 静力触探、标准贯入试验可以估算黏性土的不排水 强度和砂土的内摩擦角； 十字板剪切试验可以量测饱和软粘土的不排水抗剪 强度。 2 地层的力学性质参数 土的强度特性是非常复杂的，即使对于同一种土，强度指标除 了与试验方法、试验条件等有关，还受许多其他因素影响，如 土的各向异性、

39、应力历史、蠕变等的影响。实际工程问题的情 况是千变万化的，用实验室的试验条件去模拟现场条件并非容 易的事。 因此，对于某个具体工程问题，如何确定土的抗剪强度指标， 需要进行多方面综合考虑分析。 2 地层的力学性质参数 首先要根据工程问题的性质确定分析方法，即采用总应力法还是 有效应力法，然后选择抗剪强度指标的试验方法。 一般认为由三轴固结不排水试验确定的有效应力强度指标宜用于 分析土体的长期稳定性， 而对于饱和软黏土的短期稳定问题，则宜采用不固结不排水试验 的强度指标，以总应力法进行分析。 此外，在选择土的抗剪强度指标时还应结合工程经验。 2 地层的力学性质参数 p土的抗剪强度指标的工程数值范

40、围大致为： 2 地层的力学性质参数 砂土的内摩擦角变化范围不是很大，中砂、粗砂、 砾砂一般为3240；粉砂、细砂一般为2836。孔 隙比越小，内摩擦角越大，但含水饱和的粉砂、细 砂很容易失稳，因此对其内摩擦角的取值应当慎 重。 砂土有时也有很小的粘聚力（约10kPa以内），这可 能是砂土内夹有一些粘土颗粒，也可能是由于粘聚 力的缘故。 黏性土的抗剪强度指标的变化范围很大，它与土的 种类有关，并且与土的天然结构是否破坏、试样在 法向压力下的排水固结程度及试验方法等因素有 关。 内摩擦角的变化范围大致为030； 粘聚力的则可从小于10kPa变化到200kPa以上。 2 地层的力学性质参数 3.压缩

41、模量Es、压缩系数a 土层压缩模量、压缩系数由压缩-固结试验测定，试验 仪器如图所示。 2 地层的力学性质参数 1-水槽 2-护环 3-环刀 4-导环 5-透水板 6-加压上盖 7-位移计导 杆8-位移计架 9-试样 压缩固结仪实物图 2 地层的力学性质参数 试验中分级加压，得到e-p曲线，或e-log p曲线。 2 地层的力学性质参数 p压缩模量和压缩系数均为描述土体压缩性的指标， 它们的关系为： 其中，e1为ep曲线上100kPa压力对应的孔隙比。 2 地层的力学性质参数 p工程中，一般采用为ep曲线上100200kPa压力区间 内对应的压缩系数a1-2来评价土的压缩性。 2 地层的力学性

42、质参数 低压缩性土 中压缩性土 高压缩性土 p对于高压缩性土应当特别注意，避免由于盾构施工 引起的地层扰动产生较大的土层变形。必要的时候 应当对土层进行加固处理。 2 地层力学性质参数 4.标贯击数 p标准贯入试验是用质量为63.5kg的穿心锤，以76cm 的落距，将标准规格的贯入器，自钻孔底部预打 15cm，记录再打入30cm锤击数，判定土的力学特 性。 p标贯试验作为一种传统的原位测试方法，其应用具 有较成熟的经验，如判定粘性土的状态，砂土的密 实度，判别砂土液化，确定土层的承载力及变形参 数等。 标准贯入试验主要从三个方面进行了标准化： 锤击能量标准化； 贯入器标准化（称为标准贯入器）；

43、 试验方法标准化。 2 地层的力学性质参数 标准贯入试验的设备规格见下表。 2 地层的力学性质参数 落 锤锤的质量(kg)63.5 落 距(cm)76 贯 入 器 对开管长 度(mm)500 外 径(mm)51 内 径(mm)35 管 靴长 度(mm)5076 刃口角度()1820 刃口单刃厚度 (mm) 2.5 钻 杆直 径(mm) 42 相 对 弯 曲1/1000 2 地层的力学性质参数 p工程地质钻机。 贯入器打入土中15cm后，开始记录每打入10cm的锤击数 ，累计打入30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数N。当锤 击数已达50击，而贯入深度未达30cm时，可记录50击的实 际贯入深度，

44、按下式换算成相当于30cm的标准贯入试验锤 击数N，并终止试验。 式中： 换算成相当于30cm的标准贯入试验锤击数; 50击时的贯入度(cm)。 2 地层的力学性质参数 p岩土工程勘察规范（GB50021-2001）规定砂土的 密实度应根据标准贯入锤击数划分为密实、中密、 稍密和松散四种状态，见下表。 2 地层力学性质参数 p标贯击数作为地 层力学性质参数 ，在盾构施工中 具有重要的意义 ，它是盾构选型 的关键参数之 一。 2 地层力学性质参数 3 地下水相关参数 地 下 水 1 地下水位 2 孔隙水压力 3 渗透系数 4 流速、流量 5 水质分析 p地层与地下水相关的性质主要包括表中所列的项

45、目 ： 水文地质参数测定方法如下表所示： 3 地下水相关参数 参数测测定方法 水位钻孔、探井或测压管观测 渗透系数、导水系数注水试验、压水试验、室内渗透试验 给水度、释水系数稳定流抽水试验、非稳定流抽水试验、地下水位长期观 测、室内试验 越流系数、越流因数多孔抽水试验（稳定流或非稳定流） 单位吸水率注水试验、压水试验 毛细水上升高度试坑观测、室内试验 1.地下水位的高低决定了施工环境是否有地下水存 在。 盾构施工中地下水是一把双刃剑，利用好可以为施 工提供便利，而稍有不慎也会引起重大的工程事 故。这一部分的讨论将在之后进行。 3 地下水相关参数 2.孔隙水压力 对于潜水而言，孔隙水压力主要是由

46、地下水位的高 低决定；而对于承压水，孔隙水压力要比同样深度 的潜水大得多。 当水压大于0.3MPa时，宜采用泥水盾构。若因其他 地质原因需要采用土压平衡盾构，应增大螺旋输送 机的长度或采用二级螺旋输送机，或采用保压泵。 3 地下水相关参数 孔隙水压力测定方法和适用条件如下表所示： 3 地下水相关参数 3. 土层渗透系数与地下水流量、流速 土层渗透系数也是与盾构施工紧密相关的参数之一，其值可由 室内渗透试验或现场抽水试验测定。不同土类的渗透系数参 考值见下表。 3 地下水相关参数 在详细勘察阶段，要准确测定含水层的参数，如渗透系 数等，应采用带观测孔的抽水试验。 试验中绘制降深随时间的变化曲线，

47、通过公式计算土层 的渗透系数、导水系数等。 也可通过室内试验测定土样渗透系数。其中： 常水头渗透试验适用于粗粒土，渗透系数的计算公式直 接采用达西定律。 变水头渗透试验适用于细粒土，渗透系数的计算公式通 过积分推导出来。 3 地下水相关参数 地层渗透系数对于盾构选型是一个很重要的因素。 通常，当地层的渗透系数小于10-7m/s时，可以选用 土压平衡盾构；当地层渗透系数在10-710-4m/s时， 既可以选用土压平衡盾构，也可以选用泥水式盾构 ；当地层渗透系数大于10-4m/s时，宜选用泥水盾 构。 室内渗透试验或现场抽水试验测定渗透系数，应该 注意的问题！ 3 地下水相关参数 p地层渗透系数与

48、盾构 类型的关系 p若地层以各种级配富 水的砂层、砂砾层为 主时，宜选用泥水盾 构；其他地层宜选用 土压平衡盾构，如右 图所示。 3 地下水相关参数 水在土中流动的过程中将受到土阻力的作用，使水 头逐渐损失。同时，水对渗透将对土骨架产生拖曳 力，导致土体中的应力与变形发生变化。这种渗透 水流作用对土骨架产生的拖曳力即为渗透力。 渗透系数一定时，土层中地下水流速越大，单位长 度水力梯度越大，由于土体单位渗透力为： 可见，流速越大，土骨架受到的渗透力越大，使得 土体（尤其是砂土中）很容易发生流沙、管涌现 象。 3 地下水相关参数 若在地下水动水压力作用下，由隧道下卧土层向隧 道内漏入的水土越多，则

49、隧道因之而产生的纵向弯 曲越严重，隧道底部环向裂缝越大，水土流失的增 加与裂缝的加宽，恶性循环地发展，便导致隧道塌 陷。 在工程中，要对隧道穿过或部分穿过的每个含水层 的水压、土颗粒组成做出可靠的试验结果。存在水 土流失条件的地方，要对隧道防水措施以及防止内 衬收缩裂缝提出严格限制。 3 地下水相关参数 三 详勘报告中的参数理解 p不同地质条件下盾构施工所关注的重点参数是不同 的。盾构施工中，应当根据实际情况，有针对性地 重点关注岩土体的某些参数，并将其综合考虑，提 出最合适的施工工法。 四 特别地层勘察重点参数 崩塌性砂崩塌性砂 层层 高水高水压压的的 混有巨石混有巨石 的的砾层砾层 软软淤泥黏淤泥黏 土土层层 缺氧、含缺氧、含 有毒气体有毒气体 的地的地层层 四 特别地层勘察重点参数 结结结结合初步勘合初步