软岩和软土工程地质研究
深竖井软岩地层快速开挖施工工法探究

深竖井软岩地层快速开挖施工工法探究摘要:采用自主创新的施工工艺对软岩地层深竖井进行松土并运用于实际工程中,确保快速开挖。
结果表明:该工法的应用,大大提高了小空间、密实软岩地层竖井开挖的效率,节约了施工成本,同时降低了被开挖土体的含水率,提高了运输效率,降低了运输费用,减轻了土方开挖及运输过程中环保的压力,为实际工程建设提供一种新思路,同时也为其他类似工程及轨道交通行业整体应用提供重要参考。
关键词:深竖井;软岩;开挖;1.引言随着我国经济建设的高速发展和城市化进程的推进,我国大中型城市的建设空间逐渐向地下空间发展。
城市轨道交通以其经济实惠、方便快捷的特点迅速成为我国大中型城市居民出行的主要交通方式。
在轨道交通成网建设过程中,因线路交叉,导致部分线路区间埋深较大,以及山地城市,地势起伏较大,导致疏散口竖井开挖较深、地层较硬,同时由于安全疏散通道作业空间狭窄,周边建筑物及管线保护要求较高,无法利用传统机械及爆破进行开挖作业,而人工开挖功效较慢。
为确保施工安全、提高施工进度,满足合同工期要求。
进场后针对软岩地层深竖井,作业空间狭小、周边建筑物及管线保护要求高的疏散口明挖竖井施工方法开展了一系列的研究分析,经过实践,提出采用旋挖机提前对疏散口竖井范围岩层进行钻孔松土的开挖工法,极大的提高了开挖效率,节约了施工成本。
2.工艺特点由于密实地层深竖井,作业空间狭小、周边建筑物及管线保护要求高,无法采用机械设备及爆破进行开挖施工,传统的人工开挖效率极慢,无法满足工期节点要求,采用旋挖机提前对竖井范围地层进行松土,极大提高了开挖效率,保证了施工进度;针对疏散口超深竖井范围密实软岩地层,采用传统人工开挖破除,开挖效率极慢,且人工破除量较大,开挖成本较高,而采用旋挖机提前对深竖井范围软岩进行松土,极大的提高了开挖效率,减少了后期人工破除开挖工程量,节约了施工成本;鉴于空间狭窄、超深竖井开挖,必须施工降水井降水辅助开挖,而通过旋挖机提前对竖井范围钻孔,起到基坑降水作用,减少了开挖土体的含水率,提高了土方运输效率,节约降水费用。
软土的岩土工程勘察

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岩土工程中的软岩地质特性及处理技术

岩土工程中的软岩地质特性及处理技术岩土工程是一门研究岩石和土壤在工程施工和结构设计中的力学性质和工程行为的学科。
在岩土工程中,软岩地质是一个重要的研究领域。
本文将介绍软岩地质的特性以及在岩土工程中的处理技术。
一、软岩地质的特性软岩是岩石的一种,其强度较低,易于破碎和变形。
软岩地质的特性主要包括以下几个方面:1. 抗压强度较低:软岩的抗压强度一般较低,容易受到外界应力的影响导致破坏。
这对于工程结构的承载能力和稳定性提出了较高的要求。
2. 易于变形:软岩在外界应力的作用下容易发生各种形式的变形,如压缩变形、剪切变形等。
这种变形性质使得软岩地层在工程中易出现沉陷、变形等问题。
3. 含水量较高:软岩地质中一般存在大量的水分,导致岩土体的稳定性和抗冲刷能力较弱。
同时,软岩地层中的水分还会影响工程结构的抗渗性能。
4. 地质构造复杂:软岩地质往往伴随着复杂的地质构造,如断裂、节理等。
这些地质构造对于软岩地层的稳定性和工程施工带来了较大的挑战。
二、软岩地质的处理技术针对软岩地质的特性,岩土工程中采用了一系列的处理技术,以保证工程的顺利实施和结构的安全可靠。
以下是常用的软岩地质处理技术:1. 地质勘察与分析:在进行软岩地质处理之前,必须进行详尽的地质勘察和分析工作。
通过对软岩地层的地质构造、物理性质等进行综合研究,了解其力学性质和变形规律,为后续处理提供依据。
2. 计算机模拟与数值分析:采用计算机模拟和数值分析软件,可以对软岩地质进行模拟,预测和分析不同工况下的应力响应和变形规律,从而指导实际工程的设计和施工。
3. 改良处理技术:包括土体加固、注浆、灌浆、冻结法等。
通过改变软岩地层的物理性质和力学性质,提高其抗压强度和稳定性,并改善其渗透性和抗冲刷性能。
4. 支护结构设计:对于软岩地层的工程,需要设计合适的支护结构来保护和稳定岩土体。
常用的支护结构包括锚杆支护、喷射混凝土衬砌、预应力锚索等。
5. 施工与监测技术:软岩地质处理过程中,合理施工和监测工艺非常重要。
软土的工程地质特征

软土的工程地质特征
软土是一种土质,其工程地质特征在土木工程中至关重要。
以下是软土的一些主要工程地质特征:
流变特性:
软土的流变特性明显,容易发生变形。
其抗剪强度通常较低,导致在外部受力作用下容易发生滑动和沉降。
含水量高:
软土通常含水量较高,水分对其力学性质有显著影响。
含水量高会导致土体的稠密度较低,强度相对较差。
压缩性强:
软土的压缩性强,受外部荷载时容易发生沉降和变形。
这对建筑物和基础设施的稳定性构成挑战。
孔隙水压力:
软土中的孔隙水压力通常较高,这可能对基坑工程和基础工程产生负面影响。
在挖掘和建造过程中需要适当考虑孔隙水的影响。
可压缩性:
软土具有较高的可压缩性,当外部荷载作用于土体时,土体容易发生压缩,导致沉降。
地基沉降:
由于软土的流变特性和压缩性,地基沉降是在软土地区常见的问题。
这可能需要采取适当的加固和处理措施。
地震敏感性:
软土地区通常对地震较为敏感,可能导致液化等地震引发的地质灾害。
因此,在设计和施工中需要充分考虑地震因素。
土体不均匀性:
软土的物理和力学性质在空间上可能表现出较大的不均匀性,这对工程设计和施工提出了挑战。
在软土地区进行工程设计和施工时,需要根据软土的特性采取相应的地基处理、加固措施,以确保工程的稳定性和安全性。
这可能包括使用加固桩、地下连续墙、土体改良等方法。
211169447_露天矿山地质工程软土地区岩土工程勘察

矿产资源M ineral resources露天矿山地质工程软土地区岩土工程勘察陈寅轩摘要:露天矿山地质工程施工中,软土层是常见的施工地质结构,其具有可压缩性、低强度性、高敏性、低渗透性等特点。
在实际的工程作业中,由于软土层的特性影响,常常导致露天矿山工程出现地基表层变形大、沉降严重不均匀等问题。
为降低软土层对整体工程开采带来的负面影响,应加强对软土层的地质勘探。
基于此,本文首先阐述了软土地区土质的特点,其次对调查软土过程中的重点以及相关注意事项进行研究分析,希望对相关研究提供积极性参考建议。
关键词:露天矿山工程;软土地区;地基表层;地质工程;注意事项分析在软土区矿石地质工程中往往会出现地基沉降量大、地基严重不均匀沉淀、土层不均匀等现象。
这些现象的出现也在一定程度上对工程项目的稳步实施造成了一系列负面影响,如何科学合理的解决这些影响是当前阶段相关领域工作团队最值得重视的问题。
同时为了保证矿山地质工程项目的施工能够长期稳定健康发展,相关施工团队就要高度重视勘探工作的开展,同时还要对勘探工作的质量严加把控,通过这种方式进而有效地为岩土工程项目勘探工作的开展提供坚实的基础。
1 软土特性与常规岩土和砂土相比,软土具有较强的触变性和流动性,这些特点也在一定程度上给岩土工程技术的研究带来了一定的困难。
如果受到干扰,它将遭受结构破坏并降低其强度。
当干扰停止时,它会恢复到原来的强度;软土在长期受力时,会因时间越来越长而发生变形。
软土的性质发生了变化,其强度也会随之降低。
1.1 具有触变性特点软土地基的触变性是其重要特性,其原因是施工过程中受外界影响,可能会发生振动或挤压,造成软土地基的破坏或变形,土层也会随之发生沉降或塌陷。
因此,滑坡将导致软土性质的变化和稳定性的降低。
另一方面由于软土结构强度较低,可能会遭到破坏,甚至失去其原有的稳定性。
而实际上软土地基一旦发生振动,就会导致挤压或滑动。
1.2 具有流变特点松软是软土的主要特征。
软岩的地质特征及其研究现状与发展方向

第一章软岩的地质特征及其研究现状与发展方向软岩,虽然这个名词在工程界已为人们所熟知,但实际上人们对软岩的概念还是模糊的,怎样才算软?软岩的定义又是什么?在本章中将尽可能给出明确的说明。
软岩在世界上分布非常广泛,泥岩与页岩就占地球表面所有岩石的50%左右。
它与工程建设息息相关,特别是对大坝、遂洞、边坡的稳定性起控制作用,如丹江口、葛洲坝、铜街子、小浪底、恒仁、、上犹江、朱庄等大型水电工程坝基都存在软岩类的软弱夹层,其中葛洲坝工程是一个典型,坝基下埋藏产状近水平的软弱夹层有50多层,为探明软弱夹层成因类型和分布规律,采用小口径钻孔、大口径钻孔、平洞、探井、钻孔彩色电视与地球物理勘探以及现场地应力测量等方法;达开水库输水隧道软岩引起的坍方占坍方量的70%;四川中江县马鞍山遂洞粘土岩膨胀导致变形与垮坍;贵州各地区边坡滑动灾害中由软弱层引起约占60%。
在世界沙上有关水工建筑物事故的统计中,由于软岩的存在而引发的,可以举出如下一些较突出的实例:美国圣佛兰西斯坝,因粘土胶结的沙砾岩被水浸润软化而引起滑动;美国俄亥河26号坝,沿坝基下5cm厚的页岩层发生滑动;美国奥斯丁重力圬工坝,沿石灰岩内的页岩夹层而滑动;法国布泽坝,沿坝基龟裂的红色砂岩上的粘土层发生滑动;印度的堤格拉坝,在砂页岩互层中发生滑动等等。
因此,探讨软岩的成因类型与空间展布规律、物质成分与结构特征、软岩与围岩的接触形态、地质时代与强度的关系都是研究软岩特殊工程性质和优化工程治理的致关重要问题。
软岩的分类及特征是作为工程环境和对象的软岩发挥工程功能的物理基础,为此,本章将对其作较详细的叙述。
一、软岩分类软岩的分类是当前国际力学与基础工程界、岩石力学与工程地质界所关注的问题;许多研究者认为,软岩是介于松散介质和坚硬岩石之间的岩类。
它可以来源于松散介质沉积作用,成岩作用向坚硬岩石过渡的岩类,也可以来源于坚硬岩经构造作用或风化作用向松散介质转化的岩类。
例如蓄厚增提出图1-1的软岩形成基本模式。
露天矿山地质工程软土地区岩土工程勘查要点分析

露天矿山地质工程软土地区岩土工程勘查要点分析程小兰,朱远胜,周双燕(中南勘察基础工程有限公司,湖北 武汉 430070)摘 要:露天矿山地质工程常覆盖有软土层,软土的特点是可压缩性大、强度低、灵敏性高、透水性差,上述特点导致该类工程软土地区建筑存在地基变形量大,且不均匀沉降严重,地基稳定性低等特点,因而软土地区的岩土工程勘查质量对于保证工程质量具有重要意义。
本文分别从地质调查测绘重点、外业勘探及原位测试工作、室内土工试验及软土勘查数据处理、岩土工程评价分析等四个方面出发,研究分析了该类工程软土地区的岩土工程勘查要点。
本文的研究内容对于提高软土地区的岩土工程勘查工作质量具有一定的参考价值。
关键词:矿山工程软土地区;岩土工程勘查;技术要点 中图分类号:TD167 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2019)07-0248-2Analysis of Geotechnical Engineering Survey Points in Soft Soil Area of Open-pit Mine Geological Engineering CHENG Xiao-lan, ZHU Yuan-sheng, ZHOU Shuang-yan(Central South Exploration Foundation Engineering Co., Ltd., Wuhan 430070,China)Abstract: Open mine Geological engineering often covers soft soil layer, soft soil is characterized by high compressibility, low strength, high sensitivity, and poor permeability. The above characteristics lead to large deformation of the foundation in the soft soil area of this type of project, and the uneven settlement is serious. The stability of the foundation is low, so the quality of geotechnical survey in soft soil area is of great significance to ensure the quality of the project. This paper studies and analyzes the key points of geotechnical survey in soft soil areas of this kind of engineering from four aspects: key points of Geological Survey, field exploration and in-situ testing, indoor geotechnical test and soft soil survey data processing, and geotechnical engineering evaluation and analysis. The research content of this paper has certain reference value for improving the quality of geotechnical survey in soft soil area.Keywords: soft soil area of mine engineering; Geotechnical engineering survey; Technical highlights按照《岩土工程勘查规范》[1]的定义,软土一般是指天然含水率大于等于液限,孔隙比大于等于1.0的土,从土性上来说包括泥炭土,泥炭质土,淤泥,淤泥质土等。
煤矿软岩工程地质问题

第一节 软岩工程概况
二、软岩的定义
关于软岩的定义,迄今为止国内外学者对此仍存在着分歧。1981 年在东京召开的“国际软岩学术讨论会”上,试图给软岩定义为“软弱、 破碎和风化岩石”。从软岩工程的地质特征看,这种定义显然是有局限 性的。由于受工程活动的范围和对工程岩体复杂特征理解的局限,关于 软岩的定义名目繁多,各有异同。
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衍 射 角 度 (单 位: 度 )
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25
二、巷道底鼓的防治
目前,用于防治巷道底鼓的方法主要有封闭式支架、混凝土反拱、卸压法等。
(一)底板锚杆
在底板打锚杆有两个作用:其一是当底板为层状岩体时,可以把几个岩层连接在 一起成为组合梁,这样既增加了岩层的抗挠曲褶皱能力,又增加了岩层之间的抗剪切 能力;其二是当底板为碎裂岩体时,使用摩擦式锚杆(例如管缝式锚杆)可以对围岩施 加预应力和摩擦力,从而提高岩体的承载能力和减小巷道底板的破碎程度。因此,当 底鼓主要是由于底板为层状岩层,在平行于层理方向的压力作用下产生挠曲褶皱时, 通过打底锚杆来防治底鼓可以取得良好的效果。当底鼓主要是由于底板岩层碎裂松软, 在两帮的压力和采场应力作用下挤压流动时,打底锚杆只能是在安装锚杆的初始阶段 可降低底鼓速度,推迟卧底时间,但不能从根本亡防治底鼓。
无论是顶、帮还是底板破坏,从破坏机理上分析,总是包含在三种 基本破坏模式之中,即挤压流动破坏、挠曲褶皱破坏和剪切楔块破坏。 (1)挤压流动破坏。这冲形式的破坏是由于巷道周围局部岩体中存在应 变软化区,工程中也称松动圈。
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3.力学强度、干密度明显降低。
泥化带
1.错动面附近,粘土岩泥化夹层则仅见劈理带和泥化带泥化错动带受构造
影响强烈,原岩结构彻底改造。在较大剪切位移部位可形成颗粒和微集
合定向排列区和收到牵引影响的非定向区。
2.泥化光面(泥化带表面)直或舒缓波状,粘粒含量高,分散度大,表面
与岩层产状一致。
构造型软弱夹层特点: 厚度偏大, 可通过几种岩 ,倾角变化大,有时可相交。
软岩和软土工程地质研究
次生型软弱夹层特点:
产状不稳定,厚度变化大,成层条件不好,分布于风化 卸载带地下水循环带内, 向下逐渐变薄、消失。
工程实践中的软弱夹层多属综合作用的结果,无统一标准
葛洲坝工程4类: (1)软岩夹层
膨胀量 <1%
2.蒙脱石+微结构 面不发育
膨胀量达8%
3.钠蒙脱石>钙蒙脱石
4.夹层扰动后,膨胀量膨胀力增加
软岩和软土工程地质研究
2.渗流
各带的渗透系数相差大: A.泥化带: 10-5—10-9cm/s 为不透水 B.劈理带: 10-3—10-5cm/s 为透水 C.节理带: 大于10-3cm/s 为良好透水
③ 泥化错动带的性状(包括抗剪强度)受渗压水的化学类型、交换阳离子的 成分、碳酸盐的溶蚀和游离氧化物的溶解、胶溶等因素的影响,在漫长的 地质历史时期,泥化物的性状已处于相对稳定之中,在水文地质条件不发 生急剧变化时,泥化带的性状仍保持现有状态;
④ 如在工程运行期间泥化夹层的结构不被破坏,坝基采取了有效的防渗措施, 则泥化夹层的工程地质性质软不岩和会软发土工生程恶地化质研。究
成岩 因性
类 别
2构造、破碎岩类 3风化岩
断层破碎带,侵入破碎带 等机械热动变质产物
节理裂隙发育的
) 物 低强度
承载力低,富含泥质抗剪强度低,岩体易滑动
理 变形模量小 易产生较大沉降、不均匀变形
力 学
水理性质差
易软化崩解、膨胀收缩、管涌、潜蚀
特 流变效应明显 长期强度低:某些地下洞室因岩体强度
征
随软时岩和间软土而工降程地低质研,究 影响其长期稳定性
2.渗透稳定的变化 容易发生渗透变形和渗透破坏的部位--泥化错动面附近、裂
隙发育的劈理带。
泥化带与劈理带或岩石界面裂隙逐渐扩张
有些细小颗粒被带出,透水性逐渐增大 化学反应而降低夹层的抗渗性能
渗透稳定性趋向恶化
夹层就会产生渗透破坏
岩体裂隙发育,贯通性强,宽度稍大, 透水性良好,而且渗径较短
软岩和软土工程地质研究
第二章 软岩和软土的工程地质研究
第1节、软弱岩石的含义 第2节、软弱夹层的工程地质研究 第3节、风化岩石的工程地质研究 第4节、构造岩石的工程地质研究 第5节、软土的工程地质研究
软岩和软土工程地质研究
第1节 软弱岩石的涵义 粘土岩、页岩
软质泥灰岩、凝灰岩
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1 软质岩石(软岩)
大部分千枚岩、片岩 膨胀岩、软弱夹层等
(一)泥化夹层的结构特征 构造影响带:节理带,劈理带,泥化带
节理带 1.受构造影响轻微(保持原岩结构特征) 2.颗粒和微集合体物理化学活动性弱阳离子交换较
少表面积和表面电荷密度都较小,具有较弱的亲水性。 3.力学强度高,干密度较大。
软岩和软土工程地质研究
劈理带
1.原岩结构受构造影响严重破坏,劈理发育并有波状揉皱。 2.颗粒和集合体多呈松散紊乱排列,剪切位移较大处可定向排列,分
工程上主要是做好夹层上下接触部位的 防渗和排水设施
软岩和软土工程地质研究
(四)泥化夹层物理力学性质
软岩和软土工程地质研究
三、泥弱夹层在长期渗水条件下的演变趋势
水库蓄水后, 地下水的坡降、 渗径和循环条件
夹层可能会有恶化 演变趋势研究
工程的安全 稳定性预测
1.化学成分的变化
泥化夹层在长期渗水的作用下,主要的物理化学作用 1)盐类的溶解 2)阳离子交换 3)游离氧化物的溶解 4) 胶溶和氧化还原反软应岩和软土工程地质研究
水利水电工程地质勘察将岩石强度分为四级
软岩和软土工程地质研究
第2节 软弱夹层的工程地质研究
软弱夹层 含义:
坚 岩层硬的夹泥遇有质水强或易度炭软低质化、含、量高、
层延伸较广和厚度较薄的软弱岩层 状
定量表达 定义:
强度和变形模量均低于上下硬岩层的 1/5—1/50。 一般软弱夹层的强度和变形参数如下:
3.抗剪强度的变化
长期渗水的作用下 以劈理带泥状、 软化物比较明显
总的趋势是降低
劈理带裂隙、 微裂隙异常发育
对水的作用敏感, 发生吸附效应
① 粘土岩夹层节理带,在原有结构不被扰动时,长期渗水作用,不会产生泥 化、软化
② 劈理带具有“潜在泥化”特性,遇水后会产生泥化,抗剪强度明显降低; 但泥化后的性状不会差于现存的泥化物;
坚硬岩石中的薄层软岩。
(2)碎块夹层 80%以上粒径大于2mm的粗碎屑组,粘粒含量少于10%。
(3)碎屑夹层
粒径为0.5~2mm的细碎屑约占30%。
(4)泥化夹层
粘粒含量高(一般>3软0岩%和软)土、工强程地度质研低究、变形大。
二、泥化夹层的基本特性
研究的原因:是软弱夹层中力性质最差的,强度 最低的关键部位,稳定性起控制作用。
2.化学成分: 主要化学成分:
SiO2,Al2O3,Fe2O3,
次要化学成分:
C aO ,M gO ,K 2O ,N a2O
泥化后 :氧化钙含量比母岩偏低;氧化铝和氧化铁偏高
软岩和软土工程地质研究
(三)泥化夹层水理性质
1.膨胀性
粘土成分
微结构面 发育程度
膨胀量 决定 膨胀力
1.伊利石+高岭石+ 微结构面不发育
摩擦系数<0.5 饱和抗压强度 ≤10MPa 变形模量 ≤1000MPa
软岩和软土工程地质研究
一、软弱夹层的成因与分类
1、原生型 坚硬岩层中所夹 粘粒含量多 胶结差 力学强度低 2、构造型 层间错动面 构造破碎带 3、次生型 软弱夹层 蚀变破碎带 次生充填节理
软弱夹层研究内容: 成因类型 产状 规模 分布 范围 数量 空间变化 原生型软弱夹层特点: 成层条件好,层次多、有韵律、分布广、延伸远、产状稳定
电荷密度增大,物理化学活性加强,结构连接弱。
3.含水量高、干密度小、强度低,易于屈服的弹粘结构分散系具有一定的特
殊工程性质。
软岩和软土工程地质研究
(二)泥化夹层矿物成分和化学成分 1.矿物成分 鉴定方法:电子显微镜,x射线衍射,差热分析
蒙脱石、高岭石、伊利石
泥化夹层矿物成分影响因素:母岩性质+后期改造