论文部分内容阅读
【摘 要】 黄土地区的地质具有一定复杂性,对于各种工程建设来说并不容易,基于此,本文分析了黄土地区常见的工程地质问题以及相关对策。
【关键词】 黄土地區;工程地质;问题;对策
引言:
黄土是第四纪以来在干旱及半干旱地区形成的,颜色呈淡黄、褐黄色或黄色,颗粒成分以粉粒为主,富含碳酸钙,大空隙和垂直节理发育的一种特殊土,因其分布范围大,工程性质独特而广受关注。铁路系统黄土地区既有研究和工程实践成果虽已十分丰富,但近几年随着黄土地区高标准铁路的建设也暴露出了一些新的问题,对这些问题和新的工程处理措施进行梳理,仍具有很强的现实意义。
1、黄土的特征及基本性质
1.1、黄土的特征
黄土在我国境内的地理分布之上拥有一定的区域性规律。其沿线黄土主要可以依据自然地理分布条件以及特征将其划分为五种类型:高原地区类型、山前地带类、山前河谷平原地区类高山中山山地类。通产可以划分为三种:
高原地区类:一般都分布在陕西省至华阴之间的黄土台塬区,黄土连续大面积将其覆盖,地层发育较为完整,将第四纪下更新世至近代沉积黄土作为主要,其总体厚度则高于200m。并且也是沿线黄土分布较厚的地区。山(塬)之前的地带类:通常都会分布在黄土台塬前塬,而华山、骊山前缘地带。这个地带的特点表现的狭长的带状分布,地层主要为第四纪上更新世或近代洪积黄土,在黄土会中经常有砂、砾石、碎石等等粗颗粒沉积物,其厚度通常都在10m左右。
河谷平原地区类:一般都分布在渭河平原之中,这是第四系上更新世以及近代冲积的黄土沉积物。那么就组成了河谷阶地的上部。在这之中经常会有砂类土,而厚度通常在10m左右,而这则是沿线分布比较大的地层。
1.2、环境及成因
黄土是一种棕黄色或淡黄色的土。它主要分布在亚洲、欧洲以及南北美洲。而黄土在我国分布比较广泛、其厚度比较大,面积通常会达到63.25km2。在这之中湿陷性黄土一般会占据到四分之三。而关于堆积环境以及成因,刘东先生提出的“新风成说”曾在国际之上获得了广泛的接受。其将风成作用从黄土高原顶部大概7万年黄土拓展到整个黄土序列大概250万年。“新风成说”对于物源、搬用、搬用时候的风力情况、沉积环境面貌以及沉积之后的变化此过程做了一定的阐述。而学术上则认为沉积的过程同我们看到的沙尘暴之间是相同的,也是慢慢地从沙漠里面搬运出来的,同时在黄土高原逐渐积累起来的。
1.3、工程地质物理力学性质
黄土具有其它土类不同的物理力学性质,其最主要的特性是成分上以粒径含量(0.05~0.005mm)划分界限,这种独特性质决定了它的工程地质性质。在确定黄土室内实验指标时,应密切结合试样样的野外地质和地貌情况,而不能将室内与野外情况相脱离,否则得出的结论是片面的局限性的。
2、黄土地区存在的工程地质问题
黄土地区的工程地质问题比较多,同普通地区的工程地质问题相比较而言具有一定的共同性以及特殊性。黄土地区通常容易见到的工程地质问题主要有湿陷性黄土、松软黄土、黄土陷穴、人工坑洞等等问题。
2.1、湿陷性黄土
湿陷性黄土一般指的是新黄土和新近堆积黄土,中更新统的老黄土的上部具有一定的湿陷性,而对于此部分老黄土的湿陷性则在客运专线工作之中需要对其给予一定的重视进行判定。湿陷性黄土的厚度同它其分布的地貌单元、沉积厚度、成因以及湿陷类型之间有着密切的关系,通常黄土台塬、高阶地上的湿陷土层厚度高于低阶地上的。低阶地上的黄土通常都是Ⅰ~Ⅱ非自重湿陷性为主要内容,湿陷土层通常的厚度在2~10m;而自重湿陷性黄土则一般主要分布在高阶地、黄土梁峁以及黄土塬上部,湿陷等级则是将Ⅱ~Ⅳ级自重为主要,湿陷性土层通常的厚度在10~30m,而局部将会达到30m之上。
2.2、松软黄土
松软土这是我国在高速铁路以及客运专线建设过程之中定义的一种对地基土强度进行判别的一个概念。通常包括有工程勘察实践表明,而对新近堆积黄土以及新黄土来说的话,因为黄土特性以及沉积环境的影响之下,一般其PS≤3MPa或者是[σ]≤180kPa,而强度不满足高标准铁路沉降变形控制要求,所以地基需要对其做好处理工作。
2.3、黄土陷穴
黄土塬、高阶地边缘以及较大黄土冲沟之内,黄土陷穴比较发育,坡面冲沟之内黄土陷穴都会表现出串珠状来分布,之下较多贯通。黄土陷穴则是黄土湿陷性以及地表水下渗一起作用之下的产物,对于斜坡地带工程的设置有很大的影响,应该将其发育的状态及时查明,并且对其进行合理的工程整治。
2.4、人工坑洞
比如说我国运城至西安段铁路客运专线的沿线范围段通常包括有窑洞、古墓穴、人防工程(地道)、地窖等等。防空洞地道主要修建在上个世纪的六七十年代,当前部分已经坍塌填充,因为受到当地气候的影响,洞壁比较潮湿以及干燥,而在地下修建防空洞可以使得黄土完整性有敌营的破坏额,而表层则一般覆盖有黄土,其厚大概在6~12m。通过物探勘察结果得到,工程范围段之内大概有:朱王村(位于桥址DK808+500~DK808+950段附近,测区范围之内GDS-09~GDS-99);西韩村(测区范围内推测有一南北向地道与线路交于DK801+206附近处);宋家村(位于桥址DK820+400~DK820+850段附近,测区范围内GDS-37);北韦村(位于桥址DK821+100~DK821+600段附近);张西至张东村(位于桥址DK816+600~DK817+900段附近);湾马村(位于桥址DK828+600~DK828+800段附近,测区范围内GDS-03~GDS-23);北牛村(位于桥址DK826+450~DK826+800段附近,测区范围内GDS-22~GDS-25段)地下有回填过地道通过。防空洞都较为发育,发育深度5m左右,空洞现已坍塌、充水,空洞坍塌前规模较大,密集。这些不良地质对于路线一定的影响。 3、对于黄土地区常见问题的解决措施
3.1、湿陷性黄土黄土地基處理问题
湿陷性黄土地基处理,需要根据建筑物的类别、湿陷性黄土的厚度、湿陷系数、湿陷起始压力沿土层深度分布,同时需要考虑到因地制宜、就地取材、保护环境以一种或则是几种彼此结合的处理方法。地基处理施工之前,对于已经选定的地基处理方法,应该在具有代表性的场地之上进行试验或者是记性试验性施工,可以通过相关的测试,将检验设计参数以及处理效果。如果不满足设计要求之时,需要查明原因采取措施或者是修改设计。如果使用垫层法、夯实法或者是挤密法处理湿陷性黄土地基之时,需要依据工程要求使用素土或者是灰土作为填料,但是不可以使用砂、石等等粗颗粒的透水性材料作为填料,这样就可以防止浸湿没有处理的湿陷性黄土层引起湿陷。在雨期、冬期选择上述方法,施工时期应该使用防雨、防冻措施,保护备好的土料以及灰土没有受到雨水淋湿或者是冻结,同时应该制止地面水充入已处理以及没有处理的基坑或则是基槽之内。
3.2、不良地质(人工坑(洞))的工程处理措施
对线路分布的人工坑(洞),可采用人工回填夯实的方法。
4、黄土地区的铁路选线
黄土平原及河谷阶地区地形平坦,较为重要的问题则是黄土湿陷、软弱地基以及地表排水不通畅。所以,线路方案应该尽量可能选择在地势比较高、地层较为单一、土质干燥、湿陷性较小地带,应该避开地层较为复杂、土层软弱、低洼积水、含水量大以及地下水发育地区,这样就可以不断降低地基处理的难度以及费用。黄土塬、梁、峁以及低山丘陵区地形破碎,深切黄土冲沟发育,塬边以及冲沟两岸既有斜坡变形以及工程隐患问题比较重要,所以在选线工作之中应该遵循由面到线,由线到点,分步推进,慢慢缩小选线范围之中的工作思路。
5、施工效果分析
青银高速及规划的“三纵十一横”铁路以及渭化专用线、何零联络线、西延联络线、包西联络线、侯西联络线等等工程,通过科学缜密的施工组织,对黄土地区的常见的工程地质问题进行分析探讨,采取与之相应的解决措施,获得了良好的施工效果。
6、结语
根据黄土地基地质条件,结合工程的重要程度、施工组织以及开通运营之间的时序关系,制定出的黄土地基处理方案才能达到科学、合理、经济的目的。
参考文献:
[1]孟祥连.黄土地区铁路的主要工程地质问题及对策[J].铁道勘察,2011,04:47-48+89.
[2]张志潼,高勤运.黄土地区的工程地质问题及对策(新建铁路郑州至西安客运专线陕西境内段)[J].铁道工程学报,2005,01:21-30.
[3]焦振华,王新华.黄土地区引调水线路主要工程地质问题及对策[J].资源环境与工程,2013,04:382-386.
[4]王小军.黄土地区高速铁路建设中的重大工程地质问题研究[D].兰州大学,2008.
【关键词】 黄土地區;工程地质;问题;对策
引言:
黄土是第四纪以来在干旱及半干旱地区形成的,颜色呈淡黄、褐黄色或黄色,颗粒成分以粉粒为主,富含碳酸钙,大空隙和垂直节理发育的一种特殊土,因其分布范围大,工程性质独特而广受关注。铁路系统黄土地区既有研究和工程实践成果虽已十分丰富,但近几年随着黄土地区高标准铁路的建设也暴露出了一些新的问题,对这些问题和新的工程处理措施进行梳理,仍具有很强的现实意义。
1、黄土的特征及基本性质
1.1、黄土的特征
黄土在我国境内的地理分布之上拥有一定的区域性规律。其沿线黄土主要可以依据自然地理分布条件以及特征将其划分为五种类型:高原地区类型、山前地带类、山前河谷平原地区类高山中山山地类。通产可以划分为三种:
高原地区类:一般都分布在陕西省至华阴之间的黄土台塬区,黄土连续大面积将其覆盖,地层发育较为完整,将第四纪下更新世至近代沉积黄土作为主要,其总体厚度则高于200m。并且也是沿线黄土分布较厚的地区。山(塬)之前的地带类:通常都会分布在黄土台塬前塬,而华山、骊山前缘地带。这个地带的特点表现的狭长的带状分布,地层主要为第四纪上更新世或近代洪积黄土,在黄土会中经常有砂、砾石、碎石等等粗颗粒沉积物,其厚度通常都在10m左右。
河谷平原地区类:一般都分布在渭河平原之中,这是第四系上更新世以及近代冲积的黄土沉积物。那么就组成了河谷阶地的上部。在这之中经常会有砂类土,而厚度通常在10m左右,而这则是沿线分布比较大的地层。
1.2、环境及成因
黄土是一种棕黄色或淡黄色的土。它主要分布在亚洲、欧洲以及南北美洲。而黄土在我国分布比较广泛、其厚度比较大,面积通常会达到63.25km2。在这之中湿陷性黄土一般会占据到四分之三。而关于堆积环境以及成因,刘东先生提出的“新风成说”曾在国际之上获得了广泛的接受。其将风成作用从黄土高原顶部大概7万年黄土拓展到整个黄土序列大概250万年。“新风成说”对于物源、搬用、搬用时候的风力情况、沉积环境面貌以及沉积之后的变化此过程做了一定的阐述。而学术上则认为沉积的过程同我们看到的沙尘暴之间是相同的,也是慢慢地从沙漠里面搬运出来的,同时在黄土高原逐渐积累起来的。
1.3、工程地质物理力学性质
黄土具有其它土类不同的物理力学性质,其最主要的特性是成分上以粒径含量(0.05~0.005mm)划分界限,这种独特性质决定了它的工程地质性质。在确定黄土室内实验指标时,应密切结合试样样的野外地质和地貌情况,而不能将室内与野外情况相脱离,否则得出的结论是片面的局限性的。
2、黄土地区存在的工程地质问题
黄土地区的工程地质问题比较多,同普通地区的工程地质问题相比较而言具有一定的共同性以及特殊性。黄土地区通常容易见到的工程地质问题主要有湿陷性黄土、松软黄土、黄土陷穴、人工坑洞等等问题。
2.1、湿陷性黄土
湿陷性黄土一般指的是新黄土和新近堆积黄土,中更新统的老黄土的上部具有一定的湿陷性,而对于此部分老黄土的湿陷性则在客运专线工作之中需要对其给予一定的重视进行判定。湿陷性黄土的厚度同它其分布的地貌单元、沉积厚度、成因以及湿陷类型之间有着密切的关系,通常黄土台塬、高阶地上的湿陷土层厚度高于低阶地上的。低阶地上的黄土通常都是Ⅰ~Ⅱ非自重湿陷性为主要内容,湿陷土层通常的厚度在2~10m;而自重湿陷性黄土则一般主要分布在高阶地、黄土梁峁以及黄土塬上部,湿陷等级则是将Ⅱ~Ⅳ级自重为主要,湿陷性土层通常的厚度在10~30m,而局部将会达到30m之上。
2.2、松软黄土
松软土这是我国在高速铁路以及客运专线建设过程之中定义的一种对地基土强度进行判别的一个概念。通常包括有工程勘察实践表明,而对新近堆积黄土以及新黄土来说的话,因为黄土特性以及沉积环境的影响之下,一般其PS≤3MPa或者是[σ]≤180kPa,而强度不满足高标准铁路沉降变形控制要求,所以地基需要对其做好处理工作。
2.3、黄土陷穴
黄土塬、高阶地边缘以及较大黄土冲沟之内,黄土陷穴比较发育,坡面冲沟之内黄土陷穴都会表现出串珠状来分布,之下较多贯通。黄土陷穴则是黄土湿陷性以及地表水下渗一起作用之下的产物,对于斜坡地带工程的设置有很大的影响,应该将其发育的状态及时查明,并且对其进行合理的工程整治。
2.4、人工坑洞
比如说我国运城至西安段铁路客运专线的沿线范围段通常包括有窑洞、古墓穴、人防工程(地道)、地窖等等。防空洞地道主要修建在上个世纪的六七十年代,当前部分已经坍塌填充,因为受到当地气候的影响,洞壁比较潮湿以及干燥,而在地下修建防空洞可以使得黄土完整性有敌营的破坏额,而表层则一般覆盖有黄土,其厚大概在6~12m。通过物探勘察结果得到,工程范围段之内大概有:朱王村(位于桥址DK808+500~DK808+950段附近,测区范围之内GDS-09~GDS-99);西韩村(测区范围内推测有一南北向地道与线路交于DK801+206附近处);宋家村(位于桥址DK820+400~DK820+850段附近,测区范围内GDS-37);北韦村(位于桥址DK821+100~DK821+600段附近);张西至张东村(位于桥址DK816+600~DK817+900段附近);湾马村(位于桥址DK828+600~DK828+800段附近,测区范围内GDS-03~GDS-23);北牛村(位于桥址DK826+450~DK826+800段附近,测区范围内GDS-22~GDS-25段)地下有回填过地道通过。防空洞都较为发育,发育深度5m左右,空洞现已坍塌、充水,空洞坍塌前规模较大,密集。这些不良地质对于路线一定的影响。 3、对于黄土地区常见问题的解决措施
3.1、湿陷性黄土黄土地基處理问题
湿陷性黄土地基处理,需要根据建筑物的类别、湿陷性黄土的厚度、湿陷系数、湿陷起始压力沿土层深度分布,同时需要考虑到因地制宜、就地取材、保护环境以一种或则是几种彼此结合的处理方法。地基处理施工之前,对于已经选定的地基处理方法,应该在具有代表性的场地之上进行试验或者是记性试验性施工,可以通过相关的测试,将检验设计参数以及处理效果。如果不满足设计要求之时,需要查明原因采取措施或者是修改设计。如果使用垫层法、夯实法或者是挤密法处理湿陷性黄土地基之时,需要依据工程要求使用素土或者是灰土作为填料,但是不可以使用砂、石等等粗颗粒的透水性材料作为填料,这样就可以防止浸湿没有处理的湿陷性黄土层引起湿陷。在雨期、冬期选择上述方法,施工时期应该使用防雨、防冻措施,保护备好的土料以及灰土没有受到雨水淋湿或者是冻结,同时应该制止地面水充入已处理以及没有处理的基坑或则是基槽之内。
3.2、不良地质(人工坑(洞))的工程处理措施
对线路分布的人工坑(洞),可采用人工回填夯实的方法。
4、黄土地区的铁路选线
黄土平原及河谷阶地区地形平坦,较为重要的问题则是黄土湿陷、软弱地基以及地表排水不通畅。所以,线路方案应该尽量可能选择在地势比较高、地层较为单一、土质干燥、湿陷性较小地带,应该避开地层较为复杂、土层软弱、低洼积水、含水量大以及地下水发育地区,这样就可以不断降低地基处理的难度以及费用。黄土塬、梁、峁以及低山丘陵区地形破碎,深切黄土冲沟发育,塬边以及冲沟两岸既有斜坡变形以及工程隐患问题比较重要,所以在选线工作之中应该遵循由面到线,由线到点,分步推进,慢慢缩小选线范围之中的工作思路。
5、施工效果分析
青银高速及规划的“三纵十一横”铁路以及渭化专用线、何零联络线、西延联络线、包西联络线、侯西联络线等等工程,通过科学缜密的施工组织,对黄土地区的常见的工程地质问题进行分析探讨,采取与之相应的解决措施,获得了良好的施工效果。
6、结语
根据黄土地基地质条件,结合工程的重要程度、施工组织以及开通运营之间的时序关系,制定出的黄土地基处理方案才能达到科学、合理、经济的目的。
参考文献:
[1]孟祥连.黄土地区铁路的主要工程地质问题及对策[J].铁道勘察,2011,04:47-48+89.
[2]张志潼,高勤运.黄土地区的工程地质问题及对策(新建铁路郑州至西安客运专线陕西境内段)[J].铁道工程学报,2005,01:21-30.
[3]焦振华,王新华.黄土地区引调水线路主要工程地质问题及对策[J].资源环境与工程,2013,04:382-386.
[4]王小军.黄土地区高速铁路建设中的重大工程地质问题研究[D].兰州大学,2008.