2020年岩土工程师答疑:主要工程地质问题有哪些?

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问题：

主要工程地质问题有哪些?

答疑：

(一)路线选择工程地质论证

路线选择是由多种因素决定的，地质条件是其中的一个重要的因素，也是控制性的因素.路线方案有大方案与小方案之分，大方案是指影响全局的路线方案，如越甲岭还是越乙岭，沿A河还是沿B河，一般是属于选择路线基本走向的问题;小方案是指局部性的路线方案，如走垭口左边还是右边，沿河右岸还是左岸，一般是属于线位方案。工程地质因素不仅影响小方案的选择，有时也影响大方案的选择。下面分山岭区与平原区两种情况进行研究。

1、山岭区

(1)沿河线

由于沿河路线的纵坡受限制不大，便于为居民点服务，有丰富的筑路材料和水源可供施工、养护使用，在路线标准、使用质量、工程造价等方面往往优于其他线型，因此它是山区选线优先考虑的方案。但在深切的峡谷区，如两岸张裂隙发育，高陡的山坡处于极限平衡状态时，采用沿河线则应慎重考虑。

沿河线路线布局的主要问题是：

①路线选择走河流的哪一岸;

②路线放在什么高度;

③在什么地点跨河。

关于第③个问题将在桥渡部分详细讨论，这里的讨论只涉及①、②两个问题。路线选择走河流的哪一岸，应结合河谷的地貌、地质条件进行分析比较。为了避让不利地形和不良地质地段，还可考虑跨河换岸。为求工程节省、施工方便与路基稳定，路线宜选择在有山麓缓坡、较低阶地可利用的一岸，尽可能避让大段的悬崖峭壁。在积雪和严寒地区，阴坡和阳坡的差异很大，路线宜尽可能选择在阳坡一岸，以减少积雪、翻浆、涎流冰等病害。

在顺向谷中，路线应注意选择在基岩山坡较稳定、不良地质现象较少的一岸。在单斜谷中，如为软弱岩层或有软弱夹层时，一般应选择在岩层倾向背向山坡的一岸;如为坚硬岩层时，则应结合地貌考虑，选择较为有利的一岸。 在断裂谷中，两岸山坡岩层破碎、裂隙发育，对路基稳定很不利。如不能避免沿断裂谷布线时，应仔细比较两岸出露岩层的岩性、产状和裂隙情况，选择相对有利的一岸。在山地河谷中，常常会遇到崩塌、滑坡、泥石流、雪崩等不良地质现象。如两岸皆有，应通过详细调查分析，选择比较有利的一岸;如规模大、危害重且不易防治时，则应考虑避让。跨河到对岸避让时，还应考虑上述不良地质现象可能冲击对岸的范围

在强震区的沿河线，更应注意避让悬崖峭壁以及大型不良地质现象地段;避免沿断裂破碎带布线并努力争取地质地貌条件对抗震有利的河岸。沿河线的线位高低，应根据河岸的地质地貌条件以及河流的水流情况来考虑。沿河线按其高出设计洪水位的多少，有高线、低线之分。高线一般位于山坡上，基本不受洪水威胁，但路线较曲折，回旋余地小;低线路基一侧临水，边坡常受洪水威胁，但路线标准较高，回旋余地大。

在有河流阶地可利用时，通常认为利用一级阶地定线是最适当的，因为这种阶地可保证路线高出洪水位，同时由于阶地本身受切割破坏较轻，故工程较省。

在无河流阶地可利用时，为保证沿河低线高出洪水位以上，免遭水淹，勘测时应该仔细调查沿线洪水位，作为控制设计的依据。同时应采取切实有效的防护措施，以确保路基的稳定和安全。在强震区，当河流有可能为崩塌、滑坡、泥石流等暂时阻塞时，还应估计到这种阻塞所造成的淹没以及溃决时的影响范围，合理确定线位和标高。

(2)越岭线。

横越山岭的路线，通常是最困难的，一上一下需要克服很大的高差，常有较多的展线。越岭线布局的主要问题是：

① 垭口选择;

② 过岭标高选择;

③ 展线山坡选择。

这三者是相互联系、相互影响的，不能孤立的考虑，而应当综合考虑。

越岭方案可分路堑与隧道两种。选择哪种方案过岭，应结合山岭的地形、地质和气候条件考虑。下列情况可以考虑隧道方案：

①采用较短隧道可以大大缩短路线长度、改善路线标准时;

②在高寒山区采用隧道可以避免或大大减轻冰、雪灾害时;

③地面崩塌、滑坡等不良地质现象较发育时。

不同的越岭方案有不同的考虑。对于路堑过岭方案，选择标高最低的垭口和适宜展线的山坡是非常重要的;对于隧道过岭方案，选择标高最低的垭口是没有重要意义的，而应选择可以用较低标高和较短隧道通过的垭口。关于隧道工程的地质问题，将在地下洞室部分详细讨论，这里着重讨论路堑方案的一些工程地质问题。

(1)垭口选择。

垭口是越岭线的控制点，在符合路线基本走向的前提下，要全面考虑垭口的标高、地形地质条件和展线条件来选择。通常应选择标高较低的垭口，特别是在积雪、结冰地区，更应注意选择低垭口，以减少冰、雪灾害。对宽厚的垭口，只宜采用浅挖低填方案，过岭标高基本上就是垭口标高。对瘠薄的垭口，常常采用深挖方式，以降低过岭标高，缩短展线长度，这时就要特别注意垭口的地质条件。断层破碎带型垭口，对深挖特别不利。由单斜岩层构成的垭口，如为页岩、砂页岩互层、片岩、千枚岩等易风化、易滑动的岩层组成时，对深挖也常常是很不利的。

(2)展线山坡。

山坡线是越岭线的主要组成部分，选择垭口的同时，必须注意两侧山坡展线条件的好坏。评价山坡的展线条件，主要看山坡的坡度、断面形式和地质构造，山坡的切割情况，以及有无不良地质现象等。坡度平缓而又少切割的山坡有利于展线。陡峻的山坡、被深沟峡谷切割的山坡，对展线是不利的。山坡岩层的岩性和地质构造对于路基稳定有极大影响。如为倾斜岩层(倾角>10°～15°)，且路线方向与岩层走向大致平行时，则应注意岩层倾向与边坡的关系实际工程中尚应结合岩层情况来综合考虑。如虽为倾斜岩层，但路线方向与岩层走向的交角大于40°～50°时，也属于有利情况。接近水平的岩层，如由软硬相间的岩层组成，受差异风化的作用，可形成阶梯状山坡，此种山坡是否稳定主要看坚硬岩层的厚薄及裂隙情况。

在山坡上可能遇到各种不良地质现象，调查时应予以特别注意。最常见的是滑坡和崩塌，关于这些不良地质现象在第二篇中已有详细介绍。在北方及高寒山区，还要考虑积雪、涎流冰等问题，这就要注意研究坡向和风向、泉水和地下水。在某些高山地区还可能有雪崩。在有雪崩的山坡上，一般应避免在同一坡上布设多条路线。

2、平原区

地面水特征是首先应考虑的因素。为避免水淹、水浸，应尽可能选择地势较高处布线，并注意保证必要的路基高度。在排水不畅的众河汇集的平原区、大河河口地区，尤应特别注意。

地下水特征也是应该仔细考虑的重要因素。在凹陷平原、沿海平原、河网湖区等地区，地势低平，地下水位高，为保证路基稳定，应尽可能选择地势较高、地下水位较深处布线。

应该注意地下水变化的幅度和规律。不同地区，可能有不同的变化规律。如灌区主要受灌溉水的影响，水位变化频繁，升降幅度大;又如多雨的平原区，主要受降水的影响，大量的降水不仅使地下水位升高，而且会形成广泛的上层滞水。

在北方冰冻地区，为防治冻胀与翻浆，更应注意选择地面水排泄条件较好、地下水位较深、土质条件较好的地带通过，并保证规范规定的路基最小高度。

在有风沙流、风吹雪的地区，要注意路线走向与风向的关系，确定适宜的路基高度，选择适宜的路基横断面，以避免或减轻道路的沙埋、雪阻灾害。

在大河河口、河网湖区、沿海平原、凹陷平原等地区，常常会遇到淤泥、泥炭等软弱地基的问题，勘测时应予以注意。

在广阔的大平原内，砂、石等筑路材料往往是很缺乏的，应借助地形图、地质图认真寻找。

另外，对于强震区还应特别注意以下几点：

(1)路线应尽量避开地势低洼、地基软弱的地带，选择地势较高、排水较好、地下水位较深、地基内无软弱层(粉细砂和软粘土)的地带通过，同时注意路基排水、路基压实等工作，以避免严重的喷水冒砂，并减轻路基开裂、下沉等震害。

(2)不应沿河岸、水渠布线，不得已时，应远离河岸、水渠，以防强震时河岸滑移危害路基，并避免严重的喷水冒砂。

(3)对于铁路和重要公路，应尽量避免沿发震断层两侧危险地带布线;无法绕避时则应垂直于发震断裂通过。

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