時間:2023-04-19 16:49:02
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇地質工程論文范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
自2003年中國地質學會工程地質專業委員會發起建立“全國工程地質專家庫”以來,得到全國各界工程地質(含巖土工程和地質工程相關專業)行業高科技人員的積極響應,已經收到420余份反饋回來的專家登記表,均已錄入數據庫。“全國工程地質專家庫”已初具規模,從針對服務的行業來說,包括水利電力、鐵路交通、礦山和工業民用建筑等;從專業領域來說,包括工程地質勘察、巖土工程施工、地質災害研究等;從遍及的單位來說,包括高等院校、科研院所、各部委直屬勘測設計院和公司等一百多家;從職稱分布來說,包括工程院院士、勘察大師、教授級高級工程師、高級工程師、教授、副教授、研究員、副研究員等;從工作職務來說,包括院長、副院長、總工程師、副總工程師、經理、校長、系主任等。
入庫的單位及其人數情況:北京國電華北電力工程有限公司14人;長安大學地質工程與測繪工程學院11人;成都理工大學環境與土木工程學院12人;國家電力公司成都勘測設計研究院43人;國家電力公司貴陽勘測設計研究院15人;國家電力公司昆明勘測設計研究院39人;建設綜合勘察研究設計院11人;水利部天津水利水電勘測設計研究院11人;中國科學院地質與地球物理研究所17人;中航勘察設計研究院39人(這里只列出了10人以上的單位)。
2軟件功能
2.1基本功能
①顯示工程地質(地質工程、巖土工程及相關專業)專家基本信息,包括姓名、性別、出生年月、技術職稱、工作職務、工作單位、單位性質、聯系方式。②顯示專家專業特長,工作領域。③打印專家表。④按照入庫序號、姓名和工作單位排序,方便檢索。⑤可隨時登記入庫。
2.2查詢
按照姓名、出生年月、工作單位、單位性質、技術職稱、專業特長、工作領域等單個字段查詢,查詢的結果可顯示專家基本信息、專業特長和工作領域,打印專家表。
2.3高級查詢
多個字段的組合條件查詢,查詢結果可制作報表。
2.4數據庫維護
數據庫管理員能夠輕松完成數據庫的日常維護工作,如添加、刪除、查詢等。
專家庫可用于人事檔案管理、查找工程咨詢專家、聘請工程項目評審專家、查找稿件評閱人、聘任學位論文審閱人等。
3系統界面及功能模塊
3.1主界面
全國工程地質專家庫系統主界面如圖1所示。界面包括菜單區、查詢區、信息管理區和信息顯示區。菜單包括記錄、查詢、管理員和幫助等項。查詢區包括單個字段的簡單查詢和高級查詢按鈕。信息管理區由基本資料、專業特長、工作領域、備注、全表瀏覽、打印、退出按鈕組成,點選不同的按鈕,信息顯示區將顯示不同的信息。
3.2高級查詢界面
點擊主界面窗口中查詢區的高級查詢按鈕會彈出高級查詢窗口,如圖2所示。通過該窗口可生成查詢條件、選擇結果中要顯示的字段、選擇排序字段、選擇組合查詢條件,并執行查詢。查詢結果由查詢結果窗口(圖3)顯示出來。
3.3查詢結果窗口
點擊高級查詢窗口中的開始查詢按鈕就可彈出查詢結果窗口。查詢結果窗口左上部分顯示符合查詢條件的記錄,右上部分是打印全部結果按鈕和打印選中結果按鈕。下部是選中專家的詳細信息,當點選左上部的不同專家,其詳細信息會改變。
3.4查詢結果報表打印窗口
點擊查詢結果窗口中的打印全部結果按鈕將彈出查詢結果報表打印窗口,如圖4所示。上部是打印按鈕、導出按鈕和縮放比例下拉列表框,中間是報表顯示區,下部是頁碼顯示和翻頁按鈕。
3.5選中結果報表打印窗口
點擊主界面信息管理區打印按鈕和查詢結果窗口中的打印選中結果按鈕將彈出選中專家資料報表打印窗口,如圖5所示。
3.6數據庫管理員界面
點擊主界面管理員菜單下的管理員登陸菜單項后,彈出管理員登陸對話框(圖6),輸入帳號和密碼后,點擊確定按鈕進入數據庫管理員界面(圖7)。
數據庫管理員界面由菜單、工具按鈕、專家信息編輯區和全表數據瀏覽和編輯區組成。工具按鈕包括移動記錄、添加、刪除等按鈕組成,專家信息編輯區用來編輯專家信息,全表數據瀏覽、編輯區瀏覽和編輯數據庫記錄。
4工程地質專家庫系統開發
4.1數據庫
(1)信息來源
通過學術會議、信件和網上下載(見/xwdt-040106.htm)等途徑分發“全國工程地質專家庫專家登記表”,收集反饋回來的原始登記表,錄入數據庫中。
(2)創建數據庫
在MicrosoftOfficeAccess軟件中建立專家數據庫。數據庫中包括的字段有:姓名、性別、出生年月、工作單位、技術職稱、工作職務、專家特長、工作領域、通信地址、郵政編碼、聯系電話、傳真和電子郵箱等,基本涵蓋了專家的基本信息、特長、工作領域和聯系方式。
(3)數據錄入
數據錄入方式有兩種方式:①在Access中錄入;②數據維護方式,即在數據庫管理員界面中輸入數據。
所有專家的信息存儲在一個數據表中,每位專家的信息在數據表中表現為一條記錄。
4.2系統功能的代碼實現
采用MicrosoftVisualBasic6.0作為開發工具,運用其集成開發環境和快速應用程序開發技術,根據軟件的功能模塊分別創建程序界面和窗口(圖1-圖7)。開發過程中使用了ADOData控件、DataGrid控件、DataEnviornment設計器、DataReport設計器等。
下面著重敘述高級查詢的實現。在高級查詢窗口中,用戶填寫的查詢條件包括查詢結果中顯示的字段、where子句查詢條件、字段排序子句,用字符串連接生成SQL查詢語句。然后在專家數據表中查找符合查詢條件的專家記錄并在查詢結果窗口中顯示給用戶。完成高級查詢功能的程序片段如下:
PrivateSubcmdQuery_Click()
DimstrKeyAsString
DimstrSQLAsString,strsqlAllAsString
DimstrOrderSQLAsString
DimstrOrderAsString
DimintLenKeyAsInteger
DimiAsInteger,jAsInteger
''''查詢結果至少要顯示一個字段
IflstKey.SelCount=0Then
MsgBox"查詢結果中至少要顯示一個字段!",vbMsgBoxSetForeground,"缺少字段"
ExitSub
EndIf
IftxtCondition.Text=vbNullStringThen
MsgBox"請加入查詢條件!",vbOKOnly+vbInformation,"提示"
ExitSub
EndIf
''''查詢結果中顯示的字段
strKey=vbNullString
strkeys=vbNullString
Fori=0TolstKey.ListCount-1
IflstKey.Selected(i)=TrueThen
strKey=strKey&lstKey.List(i)&","
EndIf
strkeys=strkeys&lstKey.List(i)&","
Next
strKey=Mid(strKey,1,Len(strKey)-1)
strkeys=Mid(strkeys,1,Len(strkeys)-1)
''''where子句查詢條件
strWhere=vbNullString
IfLen(Trim(strQuerySQL))>0Then
strWhere="where"&Trim(strQuerySQL)
Else
strWhere=vbNullString
EndIf
''''字段排序字句
IflstOrderKey.ListCount>0Then
mstrOrderSQLs=""
intLenKey=0
Forj=0TolstOrderKey.ListCount-1
strOrderSQL=lstOrderKey.List(j)
IfoptOrder(0).Value=TrueThen
intLenKey=InStr(1,strOrderSQL,"(升序)",vbTextCompare)
strOrder="ASC"
Else
intLenKey=InStr(1,strOrderSQL,"(降序)",vbTextCompare)
strOrder="DESC"
EndIf
IfintLenKey>0Then
strOrderSQL=Mid(strOrderSQL,1,intLenKey-1)
IfmstrOrderSQLs<>""Then
mstrOrderSQLs=mstrOrderSQLs&","
EndIf
mstrOrderSQLs=mstrOrderSQLs&strOrderSQL&strOrder
EndIf
Nextj
mstrOrderSQLs="orderby"&mstrOrderSQLs
Else
mstrOrderSQLs=""
EndIf
''''字符串連接生成SQL查詢語句
strSQL="select"&strKey&"from"&"專家庫"&strWhere&mstrOrderSQLs
strsqlAll="select"&strkeys&"from"&"專家庫"&strWhere&mstrOrderSQLs
adoconnection.ExecutestrSQL
adoconnection.ExecutestrsqlAll
IfErrThen
MsgBoxErr.Number&vbCrLf&Err.Description&Err.Source,vbCritical,"SQL語句錯誤"
Err.Clear
ExitSub
EndIf
SetrecResult=NewADODB.Recordset
SetrecKeyword=NewADODB.Recordset
frmQueryResult.strSQL=strSQL
frmQueryResult.strSQL=strsqlAll
recKeyword.OpenstrSQL,adoconnection,adOpenStatic,adLockOptimistic
recResult.OpenstrsqlAll,adoconnection,adOpenDynamic,adLockOptimistic
IfrecKeyword.RecordCount<=0Then
MsgBox"沒有您要查找的記錄!",vbInformation+vbOKOnly,"找不到記錄"
ExitSub
EndIf
''''查詢結果顯示
frmQueryResult.ShowvbModal
EndSub
作為一項系統化工程,公路設計涉及多個專業,因此,相關企業必須重視各個環節之間的聯系性,特別是在施工圖紙設計環節。在施工設計中作為公路工程施工的基礎環節,路基設計的科學性、有效性將對其安全性起到關鍵性的作用,并對整個道路結構起到重要影響作用。在設計路基時,為達到施工相關規范,必須確保其測繪數據信息的準確性,這也離不開精確的地質勘查數據。同時,還要按照實際施工現場的地形地貌、地質結構、巖石類型等地質勘查信息進行公路設計。在設計中相關部門必須將地質勘查數據作為設計工作開展實施的重要依據,做一個全面、系統化的分析,才能確保公路設計的合理性、可行性。
二、地質勘查工作在公路工程設計中的概況
地質勘查工作在公路設計中主要通過一些綜合勘察技術與方式勘探公路沿線的地質條件并對其進行分析和探究。其主要技術為工程地質調繪、探坑、螺紋鉆、原位測試、鉆探、室內試驗等,在選擇、應用地質勘查中必須對其有效性和適應性加以重視,確保勘察提交資料的完整性與精確性,能最大限度滿足設計不同環節對勘察工作深度的要求。
(一)地質調繪
地質調繪必須結合路線和沿線工程,并通過相應的遙感解譯和勘探技術進行。主要勘察地形地貌的成因、類型及分布情況等,還可以勘察巖層的產狀,地質規劃勘察設計院有限責任公司從事公路地質勘查和巖土工程設計工作。的構造類型等。
(二)地質勘探
作為公路工程地質勘查的主要手段,勘探是進行深度地質資料獲取的重要技術。目前公路工程設計中最常用的地質勘探方式有以下幾種:第一,挖探,主要包括兩種:坑探、槽探。開挖的探坑、探槽深度必須控制在地下水位以下,并遵循公路工程地質勘探的需求對其長度、斷面進行確定。在資料提取中主要包括巖性描述、斷面圖等。第二,鉆探,作為地質深度資料獲取的另一種技術,鉆探必須對其鉆進的回次長度進行嚴格控制,確保其低于巖芯管長度。并對巖芯采取率進行有效控制,在地層構造較為簡單時,其勘探方式還可以選用一些簡單的手段,如小螺紋鉆、洛陽鏟等。第三,物探,地球物理勘探是以各類巖、土物理性質的差別為前提,為對地下地質情況進行判斷,可以通過對天然或人工物理場變化觀測的方式進行。目前公路工程設計地質勘探中最常見的方式為:電法勘探、地震法勘探、聲波勘探等。物探成果解釋必須相比一些勘探資料,并進行綜合分析。
(三)試驗
作為公路工程地質勘查的重要內容,試驗主要是定量評價巖土的工程性質,從而得出巖土的相應參數。目前公路工程設計地質勘查中主要分為二種試驗,為原位測試、室內試驗。原位測試主要的試驗項目內容含有補充標準貫入試驗、靜力觸探、動力觸探等。室內試驗通常都包含各個類型巖石物理力學試驗、土工試驗等。確保其各項試驗與國家相關指標相符合。
三、地質勘查工作在公路工程設計中的作用
(一)勘察路線工程地質
主要對路線方案、布設相關的地質情況進行勘察。應根據施工現場的實際情況進行路線方案的選擇,通常情況下都會選擇良好地質情況的方案,著重對復雜地形地貌路線進行勘察,有效控制其方案及布設的地質情況,并對路線的最終方案與布設進行確定。
(二)勘察路基、路面工程地質
在初期勘察及測量定位環節,必須按照相應的路線,認真勘察中線兩邊規定范圍內的工程地質情況,為設計路基路面及施工提供強有力的保障。
(三)勘察橋涵工程地質
在橋涵基礎工程設計中根據各個階段勘探深度要求的不同,初期勘探與詳細勘探施工中,必須進行相關的地質勘探作業。首先調查各個方案的合理性,根據路線、橋梁設計的實際情況,選擇良好地質情況的橋梁位置;其次對橋梁位置進行選擇后,必須對其地質進行認真勘察,這樣可以為設計橋梁及相關工程進行提供準確地質資料。
(四)勘察隧道工程地質
在公路設計中對路線方案選擇影響最多的就是隧道施工,隧道地質勘查中,如勘察數據不準確,將對路線布設控制點造成極大的影響。目前勘察隧道地質中必須做好兩點,選擇隧道方案和位置,主要包含對比隧道和展線、明挖的地質情況;還要詳細勘察隧道洞口和洞身的具體情況。
(五)勘察天然筑路材料工程地質
勘察筑路材料的主要目的就是對沿線所有材料對在沿線分布的天然筑路材料、工業廢料進行最大限度地開發、改造及利用。根據各個階段勘察深度的不同,可以為公路設計各個階段的施工提供可靠的依據。
四、地質勘查工作在公路工程設計中的要點分析
(一)準備工作
在實施公路工程設計地質勘查工作前期,必須和實際勘察工作相結合,進行實地公路沿線的觀測,并進行勘察方案的詳細制定。制定勘察方案時,必須對項目設計圖紙、地質情況、水文狀況等施條件進行充分考慮,并遵循相關部門提供的勘察技術要求及其他施工要求進行勘察方式、技術的合理選擇,確保布置工作量的合理性。
(二)可行性研究工程地質勘查
在對已有地質資料充分收集的前提下進行可行性研究階段工程地質勘查工作,這個環節主要工作內容為地質資料調查,進行有效的工程地質勘查作業,其勘察重點地質為復雜性地質或不良地質,如特殊性巖石區等,對其路線控制點、路線走向、選擇工程方案等進行研究和分析,以此降低對施工路段的影響,進而優化路線設計方案。
(三)初勘與詳勘
必須遵循現行相應勘察方案進行勘察工作的實施,按照勘察材料對勘察施工中的方案進行及時調整。室內試驗時,應根據施工要求對土樣、水樣的試驗項目進行選擇,對各個地層構造及其物理力學特性進行統計、分析。
(四)準確評估地質災害
目前,水利工程報告不完善是主要存在的問題,原因來自各方面:原因一前期工作經費不夠;二改擴建工程地質勘查資料不完善;三勘察任務不明確內容不詳盡;四勘查方法不合理;五地質勘察力度不足。因為地質勘查工作進行不全面,無法為工程再建設項目提供原有資料。
2地質勘察的具體工作要求和方法
對于水利工程的地質勘察階段可以分為四個它們分別是:規劃———研究———設計———施工,在地質勘查時必須保證各階段工作和設計要求相適應,每個階段的地質勘察任務必須嚴格按照合同進行,要明確設計意圖,清楚設計階段和各項技術指標的要求,熟悉施工圖紙,如果即將在野外進行勘察活動時,對前往地區的地質考察非常必要,收集資料和分析地形做好準備工作,為了進一步的了解當地自然條件必須結合實際的設計,編制出工程地質勘察總綱領。
2.1工程地質勘察大綱內容
工程地質大綱的內容應包括以下內容:(1)進行勘察的主要目的、現場的工程情況和勘查主要的階段;(2)了解所要勘察地方的工作條件、地形和地質情況;(3)熟知勘察工作的內容使用方法和完成的工程量;(4)規定確定的計劃進度和竣工時間;(5)預算所需經費;(6)書寫勘察資料;(7)包含地質勘察工程繪制布置示意圖。在制定勘察總綱領時可根據實際的地質變化做出相應的調整。
2.2工程地質勘察的施工要求
工程地質勘察的施工要求首先是地質測繪的進行,根據勘察階段設定工程地質測繪的比例尺,也可以根據建設項目的特點和地點選取合適的比例;不論選取哪種比例尺,都必須有勘探點或者露頭觀察點表示在工程測繪的過程中。工程地質在測繪時可參考人造衛星、航空測量和地面攝像片遙感資料對地質解釋,解釋的結果可根據野外審核和檢驗。在水利工程的地質勘探過程中,保持適宜的巖土物性和場地地形,選擇適合的物探方法和應用物探技術。像常見的坑、洞、孔、井常被這些勘探工程綜合利用。在每次的施工前應對各類鉆孔進行施工程序設計和鉆孔的專業設計,并按原來設計的要求進行施工。巖土試驗將原位測試和室內試驗相結合所使用的。通常室內試驗是土工試驗的基礎,輔助為原位測試。室內試驗以及原位測試在巖土試驗的眼中都是一樣的重要。不同試樣和原位測試點應該擁有地質代表性。
2.3工程地質勘察的編制程序
(1)對收集到的外業和試驗資料進行核實統計。這項工作的開展總是在外業進行完開始,在勘察前需要對各個資料進行檢查是否完善,尤其是實驗資料,可依據這些資料繪制測量結果表、勘探點(鉆孔)平面位置圖和勘察工作量統計表。(2)參考土工試驗和原位測試的相關資料,修正地質資料。這些工作的開展很重要很重要,在工作中卻是常常被工作人員遺忘。因此,實驗資料和野外定名出現不對應的現象,還出現了原位測試和砂土狀態的實驗資料不符合的結果,像一些野外定名為黏土的,實驗結果塑性指數不大于17;此外,野外定名是細砂的,根據實驗資料顯示是中砂的,它的顆粒含量以每顆0.25~0.5mm顆粒到達含量的50%以上;還有野外名為可塑性黏性土的,它的實驗液性指數不于0;野外名為稍密狀況的砂性土,砂性土的貫入擊數標準不大于10,野外定為淤泥或者名為淤泥質土的,實驗結果的孔隙比不到1;對于那些野外名為硬塑性黏性土的,小于18擊數。綜上所述產生這些矛盾是由于野外分層深度和定名具有不準確性,還有個原因是試驗資料具有不真實性,面對這樣的情況應該找出問題,及時的改正,讓實驗資料和巖土定名的數據結果達到一致。(3)描述鉆孔工程地質概況繪制綜合柱狀圖。(4)對巖土地質層劃分,繪制分層統計表,對數理統計。地基巖土的分層的適合性直接影響著評價好壞。所以這個工作需要按原因類型、地質年限、巖土特性、風化程度、狀態、力學特征進行全面的考慮,合理的規劃每個巖土層,根據數據繪制分層統計表,其中包含每個巖土層的埋藏條件和分布狀態的統計表,實驗測試和原位測試的物理力學統計表等。最后進行試驗資料的統計整理,計算分層承載力。(5)繪制工程地質剖面圖以及相關的專門圖件。(6)書寫文字報告,為了減少重復率就得按照以上的順序進行,避免出錯,提升工作效率是保證質量的大前提。對于勘察場規模大的場地或者地貌地質復雜的場地而言,可以采取有針對性的進行勘察例如分區勘察,最后做出評價。對于完整的工程地質勘察報告的書寫,它是由五部分組成,分別為正文、附表、附圖、附照和插表。而對地質勘察要書寫的文字部分應包括該區域的地質情況、地質條件和地貌條件,還有地質勘察的結論和實施的意見建議等都是其中需要書寫的部分。另外,為了使報告更具有真實性,相應的加入一些和勘探有關的圖表數據等都會幫助提升內容的價值。
3結束語
關鍵詞:懸索橋隧道式錨碇施工圖設計階段巖體工程地質力學研究建議
1前言
壩陵河大橋離擬建貴州省鎮寧至勝境關高速公路起點約21km,地處黔中山原地帶。高速公路在關嶺縣東北跨越壩陵河峽谷,峽谷兩岸地勢陡峭,地形變化急劇,高差起伏大,河谷深切達400~600m。橋址區屬構造剝蝕、溶蝕中低山河谷地貌。巖石建造類型以碳酸鹽巖與陸源碎屑巖互層,以碳酸鹽巖構成峽谷谷坡,以碎屑巖互層構成谷底及緩坡為基本特征。壩陵河流向與區域地質構造線方向(NW)基本一致。河谷西岸地形較陡,地形坡度40~70°,近河谷一帶為陡崖。橋位區西岸(關嶺岸)錨碇地段處于斜坡中部,出露的巖層有三疊系中統竹桿坡組第一段(T2z1)中厚層狀泥晶灰巖和楊柳井組(T2y)中厚層狀白云巖[1,2]。弱風化巖體直接出露于地表,微新巖體埋深30~50m。
壩陵河懸索橋主跨1068m,橋面總寬度24.5m,東岸錨碇采用重力式錨,西岸錨碇采用隧道式錨。西岸隧道式錨碇在技術設計中全長74.7m,最大埋深78m,主要由散索鞍支墩、錨室(34.7m)和錨塞體(40m)三部分組成,兩錨體相距18~6.36m。錨塞體和錨室為一傾斜、變截面結構,上緣為圓形,下緣為矩形,縱向呈楔形棱臺,矩形截面尺寸為10m×5.8m~21m×14.5m。西岸每根主纜纜力(P)約為270MN,水平夾角約26°。錨體中設預應力錨固系統,主纜索股通過索股錨固連接器與錨體中的預應力錨固系統連接。
懸索橋錨碇在承受來自主纜的豎向反力的同時,主要還承受主纜的水平拉力,是懸索橋的關鍵承載結構之一,其總體穩定性和受力狀態直接影響到大橋的安全和長期使用的可靠性。壩陵河懸索橋是鎮寧-勝境關高速公路的重要節點,針對該大橋施工圖設計階段,本文提出壩陵河懸索橋西岸隧道式錨碇及其邊坡的工程地質力學研究建議。鑒于錨碇型式受到地形、地質條件的限制,國內外采用隧道式錨碇的大跨懸索橋為數較少[3-7],見諸文獻報道的更少,本研究建議有不適當之處,請專家批評指正。
2巖體工程地質力學研究建議
2.1錨碇圍巖工程地質條件研究
西岸隧道式錨碇坐落于邊坡淺表弱風化~微新巖體中,弱風化~微新巖體的工程地質條件關系到錨碇隧洞的成洞條件及錨碇體系在主纜拉力荷載作用下的整體穩定狀態。
邊坡淺表部中存在卸荷巖體。巖體卸荷帶是伴隨河谷下切過程或邊坡開挖過程中,由于應力釋放,巖體向臨空面方向發生卸荷回彈變形,能量的釋放導致斜坡淺表一定范圍巖體內應力的調整,淺表部位應力降低,而坡體更深部位產生更大程度的應力集中。由于表部應力降低導致巖體回彈膨脹、結構松弛,破壞巖體的完整性,并在集中應力和殘余應力作用下產生卸荷裂隙。巖體應力的降低最直觀的表現是導致巖體松弛和原有的裂隙發生各種變化,形成新環境下的裂隙網絡。這些裂隙一部分是遷就原有構造裂隙引張擴大經改造形成[8],有一些是微裂隙擴展后的顯式裂隙,也有在新的應力環境和外動力環境下形成的裂隙。在巖體卸荷、應力降低的過程中,隨著新的裂隙系統的形成,也為外動力或風化營力提供了通道,加速巖體的風化和應力的進一步降低。風化巖體裂隙的增多,是巖體卸荷和風化共同造就的。
西岸錨碇邊坡巖體在淺部節理裂隙發育,巖體透水性較好,滲透系數高;隨著深度的增加,透水性逐漸減弱。深部的巖溶發育情況有待研究。
據初步設計階段工程勘察資料,西岸錨碇邊坡出露的灰巖和白云巖的產狀為:傾向50~80°,傾角48~87°。主要發育三組優勢節理:①155°∠57°;②220°∠34°;③333°∠46°。在巖層層面、不利結構面組合切割和深部巖溶發育情況下,在主纜巨大拉力下,不能夠排除存在深部拉裂滑移面威脅西岸錨碇邊坡整體穩定性的可能性。
錨碇圍巖工程地質條件研究內容包括:
(1)研究從邊坡表部至深部巖體中裂隙的分布密度及張開度變化,揭示巖體的卸荷程度,為錨碇施工期和運行期邊坡巖體質量評價以及巖體質量變化趨勢提供可靠基礎資料;
(2)在巖層層面和不利結構面組合切割下,由于錨碇工程荷載,研究巖體中形成的潛在不穩定塊體的安全度以及西岸錨碇邊坡的整體穩定性;
(3)采用地球物理勘探方法,研究邊坡深部溶蝕裂隙與溶蝕洞穴的分布規律及其發育特征。
2.2錨碇圍巖工程力學特性研究
主懸索的巨大拉力通過索股、錨桿傳人隧道中填充的(預應力)混凝土,再通過(錨塞體)混凝土與隧道巖體的摩阻力和粘結力傳遞給周圍的巖體。隧道式錨碇在巨大主纜拉力荷載作用下,不僅要維持自身的抗拔穩定,同時還要將自身承受的主纜拉力傳遞到錨碇圍巖中,以充分利用圍巖的承載能力,使錨碇和圍巖共同作用形成一個整體的承載體系。
錨碇圍巖工程力學特性研究包括三個方面:
(1)錨塞體與巖體之間的抗剪摩擦力學性能[9,10]和粘結特性試驗研究;
(2)錨碇下部及兩錨體之間的巖體處于復雜的拉剪應力狀態,研究錨碇圍巖在拉剪應力下的變形及強度特性,尤其是弱風化~微新圍巖在拉剪復雜應力下的變形、強度及疲勞試驗研究,模擬其破壞現象和破壞過程,從而掌握其破壞機制;
(3)巖體在中度~輕度工程爆破開挖擾動下的力學性能研究。
錨碇圍巖工程力學試驗目的是確定錨碇邊坡巖體力學參數建議值,供設計和三維數值仿真采用。建議在設計錨碇區域附近開挖一試驗斜硐,采取巖樣,并在硐壁打適量鉆孔,進行室內巖石力學試驗和原位巖石力學性質及配套的各項試驗研究工作。主要包括室內巖石力學三軸剪切試驗、節理(裂隙)測量、巖體變形特性(靜載)試驗、巖體抗剪(抗剪斷)試驗、巖體抗拉試驗、混凝土與基巖膠結面抗剪和摩擦等試驗和硐室聲波普測、硐室地球物理勘探、含水量測試、鉆孔聲波測試、鉆孔壓水試驗等試驗研究工作。錨碇系統的摩阻力由基巖與錨碇系統接觸面的正應力與摩擦系數來決定,摩擦系數一般由相似原理進行模型試驗或現場測試得到。硐室地球物理勘探是查明錨碇圍巖(主要是錨碇下部及兩錨體之間的巖體)中的巖溶發育情況。
試驗資料的整理應通過對現場和室內大量試驗數據的綜合分析,結合現行有關行業規范(規程)和工程經驗的類比,提出西岸隧道式錨碇邊坡區域巖體力學參數建議值,供設計采用。
2.3錨碇圍巖滲透及抗溶蝕特性研究
壩陵河懸索橋西岸錨碇圍巖為弱風化~微新的灰巖和白云巖,屬于易溶蝕化巖體。錨碇邊坡地段地下水主要為(節理)裂隙水、巖溶裂隙水和巖溶孔(洞)穴水。西岸隧道式錨碇錨體混凝土澆筑后,在邊坡巖體中形成不透水體(阻滲體),從而改變錨碇邊坡的地下水滲流場。可以預見,地下水將從錨塞體混凝土邊緣繞滲,因此錨塞體與圍巖的交界部位巖體更易遭到溶蝕,削弱錨塞體混凝土與圍巖之間的摩阻力和粘結力。錨碇圍巖滲透特性的研究應著重錨塞體與圍巖的交界部位巖體的滲透性能與抵抗溶蝕的能力的試驗研究。
為防治錨塞體與圍巖交界部位巖體的溶蝕危害采取的工程措施,主要是加強錨碇邊坡坡面的排水工程。
2.4錨碇及其圍巖相互作用三維數值模擬研究
由于懸索橋安全是依靠錨碇固定橋的體系,錨碇發生移動將嚴重影響橋梁體系,甚至導致橋體破壞,因此研究西岸隧道式錨碇的錨塊及其圍巖在主動拉力作用下的穩定性、瞬時變位與長期變位是相當重要的。應建立真實反映隧道式錨碇錨體和圍巖二者相互作用、考慮施工過程非線性、地質結構面影響等的三維數值仿真模型,對錨碇穩定性及變位進行預測[11]。
2.5錨碇隧道鉆爆開挖及支護的施工技術試驗
根據西岸隧道式錨碇為傾斜、變截面的工程特點,需研究錨碇隧道的鉆爆開挖以及支護的施工技術[12-14]。在隧道式錨碇施工過程中,自始至終都要注意嚴格控制圍巖的完整性,盡量避免對圍巖產生過大的擾動。為保證主纜等硐內鋼結構的使用壽命,錨碇的防水按GB50108-2001二級標準進行控制,要求較高。施工開挖后應對圍巖中的塑性變形帶進行擠密壓漿處理,以使錨塞體混凝土與圍巖緊密結合。
2.6錨碇錨固系統試驗
試驗目的是驗證用于壩陵河大橋錨碇錨固系統的各產品力學性能是否滿足設計要求。試驗內容包括錨拉桿組件靜載試驗、疲勞試驗及錨具組裝件靜載試驗和疲勞試驗[15]等。
2.7大體積混凝土澆筑防裂的施工技術研究
壩陵河懸索橋西岸隧道式錨碇錨塞體混凝土澆筑量約2×12143.322m3。錨碇結構混凝土澆筑量大,強度高,對施工工藝及養護維修提出了更高的要求;而大體積混凝土澆注施工由于受多種因素影響,若措施不當,很容易出現裂縫,影響到錨塞體混凝土的整體性強度以及鋼筋的耐久性和實用性。西岸隧道式錨碇錨塞體大體積混凝土澆筑防裂技術從混凝土原材料選取和配合比的選擇、降低原材料溫度和控制混凝土拌和物溫度、合理選擇澆筑工藝和保證整體質量、有效控制混凝土內外溫差到對混凝土溫度進行監控及時掌握混凝土溫度變化動態等一系列技術措施[16-22],都可借鑒汕頭海灣懸索橋、宜昌長江公路大橋和重慶鵝公巖大橋的做法。
1.現階段計算機應用工作重在普及
水利水電工程地質專業的計算機應用工作整體上目前尚處于起步、初級和較高水平并存狀態,與其他行業相比,我們的差距是相當大的。在專業軟件的開發方面,我們一些軟件的難度和水平并不比其他行業差多少,但從計算機的普及程度看,我們恐怕要有十年的差距。以火電行業為例,他們在七、八十年代就開始關注計算機在勘測行業的應用,現在他們的地質師起碼能夠進行計算機制圖工作,他們已經朝著人均占有一臺計算機的方向邁進,每年都要投入大量資金用于硬件設備的購置及軟件的引進,已經培養了一批專業軟件開發人員,并在行業上有組織、有系統地聯合開發軟件。而我們水利水電勘測行業,各單位的水平參差不齊,極少數人應用水平很高,但大多數地質師連計算機都摸不到,更談不上熟練使用,計算機對他們來說還有很強的神秘感。由此嚴重制約了計算機應用的普及與提高。我們不禁要問:造成如此巨大差距的原因何在?是我們的地質師不如其他行業的地質師嗎?答案顯然是否定的。眾所周知,水利水電行業的地質勘察工作是最復雜的,能勝任水利水電工程地質勘察工作的地質師足以勝任其他任何行業的工程地質勘察工作。計算機并不是一件神秘莫測的東西,它只是我們手中的一件工具,操作它也只是個熟練問題。可以說一學就會,不用就忘。只要有一臺機器,靠一定的培訓和大量的實踐,達到熟練應用計算機是沒有任何問題的。那么真正的原因恐怕還是思想認識及工作方法上的問題,在于我們是否真正重視這項工作。應該逐步增加設備的投入,為地質師們提供學習和實踐的機會。相信我們年輕一代的地質師們是完全有能力促使本專業的計算機應用事業有一個飛速的發展。
2.轉變觀念,重視勘測專業的計算機應用工作
造成目前這種落后局面的原因很多,但思想意識上的問題是十分關鍵的。多年來,水利水電行業重設計、輕勘測恐怕是一個由來已久的思想問題,對勘測專業的計算機應用工作就更加不重視,殊不知勘測專業的計算機應用搞不上去,將來勢必拖設計的后腿,這是相輔相成的關系。而勘測專業大量的基礎性資料的收集,大量的成圖及分析計算等繁雜的工作都急需計算機來輔助完成。落后就要挨打,在市場競爭中就必然處于劣勢,我們必須轉變觀念,從現在起,加強科技投入,提高整體素質,將計算機應用工作擺在首位。
水文地質問題一直是巖土工程勘察過程中重中之重,應當因地制宜,依據勘察工程過程中所處地域環境,進行水文地質勘察。制定相應的預防保護措施,以及施工計劃,真正保證工程質量。巖土工程具有自身特性,巖土工程計算不精確的因素包括地質條件、計算模式以及計算參數。其中計算參數最難掌握,因此需要做好勘察。掌握最可信的地質條件以及原型實測結果,才能真正形成可靠科學實驗。巖土工程勘察過程中的水文地質問題重要性無容忽視,可以說,水文地質以及工程地質兩者之間關系密切,且相互影響促進。地下水作為巖土體當中的重要組成部分,必然會直接影響巖土體工程。同時,需要注意的是地下水同樣也是基礎工程建設當中的環境因素,關系建筑物本身的穩定性、安全性與耐久性。但是,地下水影響因素卻常常被忽視。造成這種情況的主要原因是在工程建設開始之前,相關實際勘察工作往往很少將水文參數作為可利用信息資源。水文地質勘察只是一種象征性的工作被開展。而在形成具體的參數資料時,水文地質資料也只是被簡單提及,被作為一般性的評價資料。因此,水文地質勘察工作的實際效用就得不到有效發揮。水文地質問題應當受到足夠的重視,只有不斷提高水文勘察工作能力與水平,才有可能真正提升工程勘察質量。因此,加強勘察工作中的水文地質研究至關重要。
2巖土工程勘察中水文地質重要問題
2.1地下水環境下動水壓力影響分析針對巖土工程進行勘察的同時,勘察工作由于受到自然環境因素的影響。雖然說地下水環境下的動水壓力因素影響相對較小,但是,這些因素一旦受人為因素的影響,必然會造成地下水當中的自然條件出現變化,甚至會造成地下水動水壓力環境的失衡。出現動水壓力以及動水壓力過大就可能伴隨產生多種惡劣工程危害,例如管涌、基坑突涌等問題。
2.2地下水水位變化造成的影響分析地下水水位下降可能造成十分嚴重的危害,總體來看,造成地下水水位下降的主要原因是人為造成的,例如地下水附近出現大規模地下水抽取,或者是在進行采礦的過程中,發生礦床疏干又或者是地下水上游出現筑壩、水庫這些都有可能造成地下水水位出現補給不足情況。一旦發生地下水水位下降比例太大,就將會成為相關地質災害的誘發原因。可能會造成地裂、沉降以及地面塌陷問題的發生。還會造成地下水水源枯竭、水質不斷惡化情況出現。更是對巖土體以及建筑物安全性與穩定性造成了巨大威脅。
除此之外,地下水水位上升也可能造成嚴重危害。同時需要注意的是造成地下水水位上升的原因種類很多,其中地下水水位上升主要會受到地質因素的影響,例如含水層結構、總體巖性因素影響。另外,還會受到水文氣象因素的影響,例如降雨量、氣溫以及相關人為因素的影響,例如工程項目施工或者是灌溉等。造成地下水水位上升的原因往往不是單一性的,而是多樣性因素共同影響造成的。地下水水位出現上升情況還可能造成建筑物的腐蝕,加速斜坡或者是河岸土體出現滑移甚至崩塌情況。地下水水位上升還會造成土體結構發生軟化,并進一步降低土層本身的承載能力。同時,還會使得土層本身的液化情況加劇。嚴重情況可能會造成流砂以及管涌等災害的發生,為工程建設尤其是基礎工程建設造成巨大破壞。除此之外,地下水水位頻繁出現升降情況也可能會造成巨大危害。因為地下水水位發生升降變化,可能會造成建筑物膨脹性巖土發生膨脹變形情況發生。但是由于水位上升和下降頻繁,巖土收縮變形的幅度越來越大,且受力持續加強,會造成地裂以及相關危害的產生。最終,建筑物尤其是輕型建筑物可能會受到嚴重損害。與此同時,因為地下水水位升降頻繁,還會造成突然當中的水土流失進一步加劇,造成土壤承載能力急劇降低,可以說,這種情況將會導致巖土工程有關基礎選型以及技術處理難題。
3結語
GPS越來越廣泛地應用于水利水電工程地質勘察測量及定位控制,它在高程控制方面能較好地解決跨河、跨溝水準難以傳遞的問題,以及在勘察區控制點較少,或在山區、林區等通視條件較差、觀測條件受限的區域進行工程地質勘察時,運用GPS可大大減少作業時間,提高測量精度。
二、遙感技術的應用
遙感技術按照遙感平臺的高度不同,一般分為航天遙感、航空遙感和地面遙感共3大類。遙感技術由于視域廣闊、信息豐富、具立體感、衛星影像成周期性重現以及獲取資料快速等特點,被廣泛應用于水利水電工程中有關重大工程地質問題及相關的環境等問題的調查與研究。
(一)區域構造穩定性研究。由于遙感圖像能提供大量宏觀的線性構造信息,較好地反映區域地質特征、水系分布特征和地貌形態,所以對研究區域構造格架,確定斷裂體系及活動性以及評價工程及其周緣地區的構造穩定性有重大作用。因此遙感技術的應用也成為研究此問題必用的手段。
(二)水庫區塌、滑坡、泥石流調查。在大型水利水電工程庫區岸坡的滑坡、崩塌、泥石流以及某些松散堆積體的調查中,有一些工程應用遙感技術利用航衛片或彩紅外片進行地質解譯,結合野外現場觀察、復查和檢查查明了許多久拖不決的影響庫岸穩定性評價的大型或較大型、塌滑體的數量,分布及其穩定狀態。
(三)巖溶調查。利遙感影像,特別是彩紅外影像進行巖溶及巖溶水文地質調查有其特殊的優勢,像片解譯不僅能很好地判讀各種巖溶地貌現象,而且還可以充分利用和其它介質紅外光譜的差異,判斷地下水的分布和泉水分布等。清江招來河、高壩洲,黃河萬家寨等工程曾利用彩紅外航片解譯來研究巖溶及巖溶滲漏問題,都取到了良好的效果。
(四)中小比例尺地質測繪填圖。推廣遙感技術,在保持必須的野外工作量和成圖現場校核工作的前提下,中小比例尺地質圖以遙感成圖取代常規地質測繪;建筑物及其它重要地區大比例尺工程地質圖優先考慮遙感成圖。這是十年前在全國水利水電勘測工作會議上由水利水電規劃總院提出的“勘測技術發展目標”文件所確定的。
(五)巖土工程開挖面地質編錄。為適應大型水利水電工程施工中進行反饋設計、安全預報和存檔備查的需在人工開挖高邊坡、大型地下建筑物和大壩基坑的開挖中采用地面遙感技術,進行地質編錄,并為有關的穩定分析和現場預報提供翔實的地質資料和數據是很必要的。為此長江勘測技術研究所在“七五”、“八五”和“九五”科技攻關中開發和完善了“高邊坡快速地質編錄系統”,并成功地應用于長江三峽永久船閘、瀾滄江小灣、清江水布埡等工程的巖質高邊坡開挖中的地質編錄。該項技術采用的是數碼像機攝影,微機現場采集及預處理,自主開發的軟件處理可隨時提供巖質高邊坡的連續彩色影像圖和地質所需的將邊坡開挖面置于任意方位的線劃圖。
(六)水土保持、防洪與移民安置容量研究。如1994年,長江勘測技術研究所承擔的長江上游水土保持重點治理區滑坡、泥石流發育程度與穩態區域研究項目,該項目在研究中利用TM衛片對隴南、金沙江下游、三峽庫區3大片進行解譯與發育程度的劃分(滑坡分四級,泥石流分五級)作出了區劃圖,提出了防治意見和預警系統建立的基本設想。1990年地礦部航空物探中心與長江委規劃處、綜勘局一道,開展長江中游干流防洪工程現狀遙感調查,用TM衛片和1∶3萬~1∶5萬彩紅外航片進行解譯和編寫報告,提交的成果獲得了較好的成效。移民安置容量研究,航衛片,尤其是彩紅外航片,以其對土地利用類型的可判讀性和現實性,為移民安置容量分析確定提供了新手段。
三、地理信息系統(GIS)
GIS技術可自動制作平面圖、柱狀圖、剖面圖和等值線圖等工程地質圖件,還能處理圖形、圖像、空間數據及相應的屬性數據的數據庫管理、空間分析等問題,將GIS技術應用于工程地質信息管理和制圖輸出是近幾年工程地質勘察行業的熱點和發展趨勢。目前,國內應用較多且比較成熟的專業軟件是由中國地質大學開發研制的MAPGIS,是一種專業的地理信息系統軟件。
四、工程物探技術
在我國工程物探雖然起步較晚,但在水利水電工程勘測設計單位從20世紀80年代初至90年代初逐漸引進和裝備了一些必要的儀器,如信號增強式地震儀、綜合測井儀、電法儀、透視儀、聲波儀、管線儀、地質雷達和鉆孔彩色電視系統等,使物探儀器得到了全面的更新,其中有些是當時或至今都是世界水平的新儀器,大大地提高了數據采集精度和野外工作效率,促進了物探的發展。
(一)地球物理層析成像技術(CT)。CT技術是利用已有的平洞或鉆孔,通過對采用一定發射和一定接收方式產生的透射波的采集與處理,反演孔洞間巖體的波速值,并對區間巖體進行判斷、評價的一種技術方法。當前在勘探孔洞間了解巖體情況尚沒有一個經濟的、有效的技術措施做進一步工作的情況下,CT技術不失為是一個查明孔洞間巖體總體完整性程度的好方法。做得好,不僅能節約一定的勘探工作量而且還會對巖體物理力學性的整評價質量的提高有所促進。所以“七五”國家重點科技攻關以來,包括“八五”和“九五”攻關幾個涉及水電建設的項目,涉及水利水電工程地質勘探的課題和專題中大多數都涉及CT技術攻關的內容,并獲得許多很有成效的成果。
(二)鉆孔彩色電視系統。a53mm的鉆孔彩電是為適應水利水電工程勘察的大多數鉆孔都是a56mm的金剛石鉆孔而設計制造的;50mm的鉆孔彩色電視是在電子技術發展的基礎上為適應水平風鉆孔觀察而設計制造的,并首次將CCD光電偶合器件應用于鉆孔電視。該產品的特點是電路設計合理,集成度高,性能穩定,與傳統的攝像管探頭相比,具有彩色圖像重現性好、幾何失真小、壽命長、耐沖擊、體積小、重量輕、功耗低等特點,是一個更新換代產品。當前,隨著數字技術的發展,鉆孔彩電又在開發的圖像處理系統基礎上研制出多功能鉆孔彩色電視系統,系統采用工控級主機,形成控制器、監視器、錄相機三合為一的一體化主機。主機可配接多種不同口徑的鉆孔電視探頭,實現圖像數字化實時采集壓縮存儲,成果可刻錄成VCD光盤,還可進行后期圖像處理及制作。
參考文獻:
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