岩土工程典型案例篇1
针对现有的课程体系，围绕教学模式、教学方法、教学手段、专业设置、专业课程及教材等方面进行深入的调整是培养具有实践能力和能够适应现代社会需要的专业人才的重要基础环节[1-3]。其中案例教学法对激发学生的学习兴趣、提高学生分析及解决实际问题的能力具有重要的意义，已经引起了广泛的关注[4-7]。岩土工程专业具有理论和实践结合紧密的特点，多数课程内容是工程实践的产物，因此单纯的照本宣科，很难达到预期的教学效果。本文根据近两年的教学实践活动，提出了同一工程案例分解的顺序模块教学法，在教学活动者取得了不错的教学效果。
1传统的教学方法主要存在的问题
（1）授课任务繁重。岩土工程专业课学习周期比较长，内容枯燥。尽管采用了多媒体等现代教学手段，但是知识体系繁杂，信息量太大，枯燥的理论分析或叙述，很难激发学生的兴趣；因此，形成了老师讲，学生睡的局面。而老师为了完成规定的授课任务，很少与学生互动，偶尔有问题穿插，学生也茫然不知所以，结果形成了自问自答的局面。
（2）理论和实践脱节。?r土工程专业课实践性很强，学生很难把书本上的理论知识和实践联系起来，学生普遍感觉学习过程中枯燥无味，不知道其具体使用方法。在传统教学活动中，教师大多按照章节顺序逐一讲解，并以案例说明；但是由于这些案例都是针对某一个知识点的而设计的，因此一门课往往会有多个案例，而且往往这些案例之间的关系并不大，因此学生也只能零碎、片面地看待问题，综合分析问题的能力得不到提高。而且，最为重要的是，一旦遇到实际问题，学生更不知如何下手，更难以全面分析并给出综合性的解决方案。因此，采用案例教学法可以有助于摒弃“填鸭式”教学方法，教会学生如何积极有效地学习，提高学生认识问题、分析问题及综合解决问题的能力。
（3）课程体系繁杂，难以综合掌握。岩体工程专业的课程体系繁杂，具有知识跨度大、实践性强、案例典型等特点。课程所含理论知识涉及力学、工程技术、经济与管理等多学科领域，学生往往难以整体掌握。但是岩土工程专业课程与工程生产活动密切相关，课程内容是工程实践的总结，课程的内容大都和典型工程设计及其施工实践相关，这一特点为岩土工程专业研究生案例教学的实施奠定了基础。
2同一工程案例分解的顺序模块教学法的具体实施
由于研究生大多经过本科阶段的学习，对本专业的知识体系大都有一定程度的了解和掌握，这是案例分解并进行顺序模块教学活动的一个重要前提。本文仅以某隧道工程为案例，讲解该教学方法的应用。首先以该隧道工程为案例分解为不同的模块，进而设计参与该案例的课程如：《工程地质学》、《高等岩土力学》、《隧道施工技术》和《岩土工程数值计算》等。课程的设计和展开将按照下列顺序进行：
（1）《工程地质学》的授课教师根据该案例的工程背景，详细讲述工程的水文地质条件及岩层岩性特征，同时介绍教材中的相关基础理论知识。
（2）《高等岩土力学》的授课老师结合该工程的实际条件，讲述相关岩体的物理、力学特性，重点介绍该工程岩体的力学模型及其相关参数的确定方法。
（3）在上述老师介绍实际工程背景的基础上，由《隧道施工技术》课程针对性提出该工程的施工方案设计及其实施过程。同时介绍其它施工技术的适用性及其适用条件。
（4）在进行了各种的准备和辅助内容以后，由《岩土工程数值计算》课程针对该工程项目的水文地质条件，岩性特征，施工技术等具体情况，建立大型数值计算模型，对该隧道工程的变形等整体结构特性进行模拟和预测。
岩土工程典型案例篇2
关键词：水库坝体；填筑材料；现场碾压；试验
水库坝体填筑工程的好坏直接关系到水库的安全与是否能够正常运行。为确保水库坝体的填筑质量，并可以了解有关填筑材料作为坝体填筑内料的特性，本文就水库坝体填筑材料的现场碾压试验进行了分析，通过结合实际的施工工程，对有关方面作了深入的探讨研究，以期能为坝体的设计施工以及同类型水库坝体材料现场碾压试验研究提供参考。
0工程概述
据测量统计，某水库工程由主坝、7座副坝、溢洪道、左右岸灌溉引水隧洞及泵站组成，主坝坝型为沥青混凝土心墙石渣坝，最大坝高43.12m，坝顶总长652.03m，坝顶宽6m，水库总库容1.563亿m3。
在以往的工程实践中，岩体的现场碾压填筑资料不多，为掌握其压实特性、确定碾压参数，开展了现场碾压试验研究。
1试验研究方案
碾压机具选择25t自行式振动平碾，根据类似坝体填筑料现场碾压试验研究和填筑施工经验，结合现场试验场地条件，拟定2种试验料在加水工况下的最大碾压遍数为8遍；在不加水工况下的最大碾压遍数为6遍；拟定3种铺土厚度分别为60、80、100cm；振动碾压行车速度不大于2.5km/h。
试验前期考虑到砂岩在较高激振力作用下可能会产生过度颗粒破碎，将其振动激振力定为220kn，泥岩振动激振力定为390kn。在对碾压试验结果分析后，认为激振力对砂岩的颗粒破碎影响较小，进而采用振动激振力为390kn进行了对比试验研究。
试验过程中主要围绕试验材料表面沉降、压实质量和碾压前后级配变化三方面开展研究，进行了沉降观测、试坑灌水法密度检测和筛分试验。
2试验研究流程
试验前通过控制最大粒径方法在取料场对试验料进行试验前颗粒分析，确定试验材料原级配，并在料场剔除或破碎超径颗粒；填筑时采用后退法卸料及摊铺，碾压时采用进退错距法振动碾压；沉降测量采用水准仪进行高程测量。采用规范规定的试坑灌水法进行干密度检测并进行碾压后颗粒分析，采用水准仪进行表面沉降测量。碾压试验的基本程序如图1所示。
图1碾压试验流程图
3干密度试验成果
本项研究总计选择了94个代表性的位置，采用试坑灌水法进行了干密度检测，每项试验组合内选择3个代表性位置进行检测，取其平均值作为各试验组合下的压实干密度值，见表1。
表1各试验组合下压实干密度平均值
复核试验时对2种试验料均采用铺土厚度80cm、碾压遍数为8遍、一种振动碾压行车速度（不大于2.5km/h）并采用加水工况，其中砂岩的碾压激振力为220kn，泥岩的碾压激振力为390kn，测得砂岩和泥岩对应的干密度平均值分别为2.12g/cm3和2.14g/cm3。
由于颗粒分析试验结果及表面沉降测量结果数据量大，本文中不再列出，在下节中进行对比分析。
4试验结果分析
4.1压实干密度影响因素分析
4.1.1铺土厚度对压实干密度的影响
2种试验料压实密度随铺土厚度的变化规律基本一致，二者典型的关系曲线见图2。在同一碾压遍数下，压实干密度随铺土厚度的增加而减小。且铺土厚度从80cm增加到100cm时干密度的减小幅度较铺土厚度从60cm增加到80cm时明显，说明铺土厚度的增加将显著降低压实干密度值。
图2典型的铺土厚度与压实干密度关系曲线
铺土厚度越薄，压实干密度越容易得到提高。但同时填筑层越薄，相应会增加工程施工难度，提高工程投资。因此结合其它碾压参数，认为此2种筑坝材料采用80cm的铺土厚度较为经济合理。
4.1.2碾压遍数对压实干密度的影响
在同一铺土厚度下，压实干密度随碾压遍数的增加有明显的提高，二者典型的关系曲线见图3。碾压遍数从6遍增加到8遍时干密度的增加值较碾压遍数从4遍增加到6遍时小。由此可以推断进一步提高碾压遍数后填筑料压实将趋于稳定，干密度的提高将不明显。尽管压实干密度的提高主要发生在碾压6遍之前，但根据工程实践经验，为确保筑坝材料的碾压密实程度，碾压遍数不宜过低；因此，认为2种筑坝材料的碾压遍数采用8遍较为合理。
图3典型的碾压遍数与压实干密度关系曲线
4.1.3加水对压实干密度的影响
受现场条件限制，本项研究在试验料摊铺阶段进行加水。当加水量达2%～3%（体积含水量）时，试验料表层部分区域已有积水，因此停止进一步加水。通过干密度值可以看出，加水碾压有助于干密度的提高。同时泥岩受遇水易软化特性的影响，对加水的影响更为敏感。
由于试验料在摊铺过程中，表层破碎严重，水的下渗较缓且容易在车辙处积水，如进一步洒水，将很容易形成“橡皮土”，使填筑层间形成薄弱面，给坝体稳定带来安全隐患。参照其它工程碾压施工经验，应通过取运料、卸料及摊铺三阶段进行加水，总加水量可控制在3%～5%（体积含水量）。
4.2颗粒破碎结果分析
试验料摊铺及碾压过程中，均会产生一定程度的颗粒破碎。相比试验前颗粒级配，振动碾压明显造成试验料中间粒径颗粒比例增大。此外，振动碾压引起的颗粒破碎主要发生在厚度为20cm以内的表层，激振力传递到填筑体内部后主要引起填筑体结构的调整及细颗粒在粗颗粒间空隙的填充。
结合开挖试坑及颗粒分析结果发现，泥岩产生的颗粒破碎比砂岩更为明显；试验料加水后由于吸水软化，更容易产生颗粒破碎；对砂岩而言，激振力的提高也能使表层的颗粒破碎变得更为显著。
受摊铺后试验料级配存在差异的因素影响，在颗分数据点较少的情况下，碾压后颗粒破碎规律较难准确统计。此外，如摊铺时控制不当造成粗颗粒相对集中，很容易产生架空，由此极易造成所在位置处干密度的显著降低。
4.3表面沉降结果分析
碾压过程中均产生了明显的沉降变形，典型的表面沉降变形曲线如图4所示。相同铺土厚度下，累计沉降量随碾压遍数的增加而增加，增加幅度逐渐减小，碾压6遍之前的累计沉降量约为碾压8遍时沉降量的80%～90%，当碾压达到一定遍数后，进一步增加碾压遍数对填筑料的压实效果不明显；铺土厚度增加20%后，沉降量也将提高约20%，可以看出铺土厚度的增加对填筑料的压实有显著的影响；激振力提高70%后，沉降量增加约50%，由此得出激振力是影响填筑料压实的重要因素。
图4典型的表面沉降曲线
5结语
综上所述，为了确保水库坝体的填筑质量，以及可以更加深入地了解有关填筑材料作为坝体填筑内料的特性，本文通过结合具体的工程实例，进行了水库坝体填充材料现场的碾压试验研究，并针对试验所得的结果作了分析，相信可以为坝体的设计施工以及同类型水库坝体材料现场碾压试验研究提供参考。
参考文献：
岩土工程典型案例篇3
钱七虎院士在中国地下工程安全风险管理进展、挑战及对策中指出隧道工程建设信息化技术的发展方向，包括开展基于大数据技术的tBm/盾构施工的分析与控制研究，以及数字隧道向智慧隧道的发展，提出智慧隧道“智”体现四个方面:透彻感知、全面互联、深度整合、智能服务。
岩土工程施工工序复杂、工种繁多，施工事故不仅与设计、操控有关，还与地层、地下水、环境等因素相联系，造成很多事故机理难以完全摸清，且在风险评估过程中，由于人类本身经验的相对缺乏、风险评估的时间不充裕，或者风险管理实施者主观的不确定性等原因，可能造成风险因素识别不全面、风险评估可参考性不强、风险对策不合理等后果，从而使得风险管理达不到其原定的目标，甚至失效。为了充分、有效地利用人类以前的风险评估经验，吸取以往的事故教训，神经网络、（BR（（ase-Based Reasoning，案例推理）、RBR（Rule-BasedReasoning，规则推理）等智能化分析工具应用于岩土工程施工安全评估能够很好地解决风险评估过程中时间、经验不足的问题。
华中科技大学的刘博基于案例((（BR）和基于规则((RBR）混合模式设计地铁施工安全事故案例库的结构化模型，其搜集了国内外(国内为主）71个地铁工程施工安全事故案例，分析典型案例的表示形式、内容特征及统计规律，并通过对特征的相似性、案例库的有效性和可操作性分析，论证历史案例重用的可行性。叶婷婷等将案例推理的原则应用到构建集成情境的地铁施工安全动态辨识知识库中，运用案例推理和专家识别的方法构建知识库的主要运转方式，分别运用案例推理、专家识别实现知识库自动识别器、人机识别器的运转，并通过双方相互融合、相互促进实现知识库运转。李兴高针对泥饼等盾构掘进中典型事故，基于典型事故掘进参数数据，利用Bp神经网络实现故障识别和分析，对于泥饼故障，文献选用了扭矩、推力、推进速度、闸门压力、出土温度作为神经网络的输入指标，以事故发生与否作为输出指标。
林鹏研发了一种在混凝土坝区为工人提供安全保护和各种服务的实时隧道定位系统，基于该系统，实现在线、实时跟踪、智能识别功能，还具有工人紧急呼叫、跟踪历史和位置查询等功能，现场应用表明，该算法可靠、准确(3-5米精度），可提供实时定位服务。
岩土工程典型案例篇4
【关键词】土岩共存边坡、滑坡推力、圆弧/直线滑动法
1.工程概况
昆明某项目位于昆明市五华区龙泉路长虫山的山脚，场区原始地形大致呈西北高，东南低，高差最大达40m左右。因拟建项目内含29F高层建筑及1～3层地下室，根据建筑设计要求，对地下室周边临近规划道路及景观设计（下沉广场、架空花园等）的区域进行边坡治理，边坡治理高度为现状地面下2～22.5米。
1.1工程地质条件。
根据该场地《边坡专项勘察报告》中勘察钻孔（最大揭露深度36.70米）信息，场地表层为不等厚的填土（杂填土、耕土）外，中间均为坡残积的粘性土、砾砂，下段为④层砂岩：强风化，中厚层状，风化差异较大，裂隙比较发育，岩芯多呈砾砂状、碎块状，局部见泥岩薄层，间夹白云质灰岩层，岩层倾向∠15～22°，与坡向相同。⑤白云质灰岩：灰色，强风化，裂隙发育，岩芯多呈砾砂、块状，极少量岩芯呈短柱状，局部为泥灰岩，间夹砂岩层。边坡治理范围内，现状地面下5～8米即进入强风化（④砂岩）或中风化（⑤白云质灰岩）。
1.2水文地质条件。
场地上层降雨滞水通过道路排水沟向地势低除排干，由于岩层倾向与坡向相同，场地下部基岩裂隙水顺岩石结构面向坝区排泄，且边坡开挖深度大都在基岩以上，因此地表水、基岩裂隙水及岩溶水对边坡稳定影响应不是很大。
1.3边坡治理设计验算参数选取表（见表1）。
1.4边坡治理方法。
（1）边坡治理采用抗滑桩+预应力锚索+桩间挡土板等结合地基土加固的综合治理方案，通过对计算结果数据的统计分析整理，发现边坡滑坡推力计算结果，对抗滑桩桩身配筋、位移变形，以及预应力锚索所需锚固力值影响非常大，这意味着滑坡推力计算选取模型的合理性及计算结果的准确性对边坡治理工程起了决定性作用。
（2）边坡破坏时，土质边坡滑动面的形状，取决于土体性状，对于粘性土占多数的土质边坡，通常选用圆弧滑动法进行计算分析，将边坡体沿滑面划分为若干刚性垂直条块，条块间沿底滑面传递滑坡推力。边坡破坏实质上是边坡沿滑移面得剪切破坏，所以，对于岩石等结构而言，内部破坏则近似于平面型，通常选用直线滑动法进行计算分析，滑裂面近似为岩层倾向角度。例举的昆明某边坡治理项目设计开挖深度及影响范围内，土质与岩质边坡共存的情况比较明显（见图1剖面图），该项目对于西南地区坡地建筑的边坡治理有一定代表性，计算滑坡推力的时候，采取了圆弧滑动与直线滑动相结合的方法计算。该项目边坡设计方案通过软件模拟验算，结合我院多项边坡治理成功案例，顺利通过云南省专家评审及审图中心论证，施工过程中甚至施工完毕至今，边坡治理各项位移变形均在设计演算预警值控制范围内。
2.滑坡推力设计条件
选取昆明某边坡治理工程中8个剖面滑坡推力计算结果进行分析，其中，均考虑20Kpa/m地面荷载，统一地下水位，用总应力法考虑水作用，且不考虑坡面外静水压力。计算过程中计算目标为剩余滑坡推力计算，且扩大自重滑坡推力，抗震设防烈度为8度，取第二组，基本地震加速度值0.20g。三类滑坡推力计算方法限制条件如下：
（1）限制圆弧滑动法出入口位置，必须通过坡顶外10米区域及坡底，最后一块滑块与水平面夹角定位15.083°。
1915年瑞典彼得森（K.e.petterson）用圆弧滑动法分析边坡的稳定性，以后该法在各国得到广泛应用，称为瑞典圆弧法。假定边坡破坏时，滑体aBC在自重w作用下，沿aC绕o点整体转动。滑动面aC上的力系有：促使边坡滑动的滑动力矩ms=w·d；抵抗边坡滑动的抗滑力矩，它应该包括由粘聚力产生的抗滑力矩mr=c·aC·R，此外还应有由摩擦力所产生的抗滑力矩，这里假定φ=0。边坡沿aC的安全系数Fs用作用在aC面上的抗滑力矩和下滑力矩之比表示，因此有
（2）由于直线法滑裂面如选取岩层倾向15～22°验算，则滑坡推力几乎为零，所以在选用直线法计算滑坡推力时，对滑裂面进行了修正，按最不利情况考虑，即边坡破坏至边坡底，选取45°+φ/2（φ为各岩层等效内摩擦角）为滑裂面的破裂角。
所谓直线破裂面是指边坡破坏时其破裂面近似平面，在断面近似直线。为了简化计算这类边坡稳定性分析采用直线破裂面法。能形成直线破裂面的土类包括：均质砂性土坡；透水的砂、砾、碎石土；主要由内摩擦角控制强度的填土。
已知滑体aBC重w，滑面的倾角为α，显然，滑面aC上由滑体的重量w=γ（ΔaBC）产生的下滑力t和由土的抗剪强度产生的抗滑力tˊ分别为：
t=w·sina和tˊ=wcosα·tanφ+c·L
则此时边坡的稳定程度或安全系数可用抗滑力与下滑力来表示，即
Fs=t't=wcosα·tanφ+c·Lw·sina
为了保证土坡的稳定性，安全系数Fs值一般不小于1.25，特殊情况下可允许减小到1.15。对于C=0的砂性土坡或是指边坡，其安全系数表达式则变为
wcosα·tanφw·sina=tanφtanα
从上式可以看出，当α=β时，Fs值最小，说明边坡表面一层土最容易滑动，这时Fs=tanφtanβ
当Fs=1时，β=φ，表明边坡处于极限平衡状态。此时β角称为休止角，也称安息角。
此外，山区顺层滑坡或坡积层沿着基岩面滑动现象一般也属于平面滑动类型。这类滑坡滑动面的深度与长度之比往往很小。当深长比小于0.1时，可以把它当作一个无限边坡进行分析。滑动面位置在坡面下H深度处。取一单位长度的滑动土条进行分析，作用在滑动面上的剪应力为γHcosαsinα，在极限平衡状态时，破坏面上的剪应力等于土的抗剪强度，即
γHcosαsinα=c+γHcos2αtanφ
得cγH=ns=cos2（tanα-tanφ）
式中ns=c/γH称为稳定系数。通过稳定因数可以确定α和φ关系。当c=0时，即无粘性土。α=φ，与前述分析相同。
（3）圆弧与直线滑动结合法应确保土层、岩层内滑裂面分别满足以上（1）、（2）条相关要求。
3.滑坡推力验算模型（边坡治理滑坡推力计算剖面图见图1）
4.滑坡推力计算结果统计表（见表2，三种滑坡推力验算示意模型见图2）
岩土工程典型案例篇5
关键词：滑坡高边坡监测系统原理应用
1引言
滑坡是岩土工程界常见的一种地质病害，经常破坏路基，中断交通，影响公路的畅通和正常的运输与安全。大规模的滑坡病害，甚至可摧毁公路、破坏厂矿、掩埋村庄、甚至堵塞河道，造成严重的破坏后果和灾害损失，具有性质复杂、规模相对较大、灾害后果严重等特点。国内外开展对滑坡的研究工作较多，包括滑坡机理研究、滑坡防治措施以及滑坡监测等。
目前工程界对滑坡监测多采用位移变形法，即地表位移变形和深部位移变形监测法，包括全站仪法、倾斜盘法、钻孔测斜仪法、GpRS无线远程监控法等。但是，综合目前滑坡监测技术，其最大的缺陷就是仅局限于坡体岩土体的变形监测，而忽略坡体内的应力变化，因此对于前期已实施治理工程的滑坡稳定性分析及补强措施方面缺少必要的基础资料。鉴于我国近年基础建设工程快速发展、大量滑坡治理工程处于运营阶段的状况，本文阐述了位移应力相结合的新型滑坡及高边坡安全监测系统的原理及工程实践应用。
2滑坡及高边坡的变形模式
滑坡及高边坡的变形破坏是一个比较复杂的过程，一般经历蠕滑、加速变形、变形相对减缓、破坏变形等阶段。通常根据滑坡及高边坡的破坏规模划分为浅表层变形、局部滑塌变形和深层整体变形。
2.1浅表层变形
浅表层变形是指发生变形的岩土体处于坡体的表层或表面厚度较小部分，一般破坏规模较小。常见的破坏形态有：表层滑塌或溜坍，浅层滑坡等。发生浅表层变形的原因主要有以下几个方面：
⑴浅表层坡残积或全风化土层覆盖在强度较高的岩层上，岩层倾向边坡临空面造成上覆土层失稳或土层自身抗剪强度较低而失稳。
⑵受人工开挖或爆破等工程活动影响，坡体浅表层岩土体抗滑力降低，引起浅表层岩土体下滑变形。
⑶受自然界降雨、地震等不利因素作用，坡体浅表层岩土体物理力学指标降低或外界不利荷载作用下，引起稳定性降低而失稳。
2.2局部滑塌变形
局部滑塌变形是指坡体局部岩土体发生呈现一定规律的变形破坏，其变形范围一般较小，但变形底面具有较明显的特征，如土体中呈圆弧或近圆弧状，岩层中沿结构面或层面变形等。局部滑塌变形厚度一般比浅表层变形要厚，其破坏规模也较大。发生局部滑塌变形的原因可归纳为以下几个方面：
⑴坡体岩体或风化成土体的原岩局部范围不利构造面发育，引起该部分岩土体沿不利结构面失稳。
⑵处于坡体应力集中或高应力区域的岩土体，当其内部应力达到不平衡状态时，易引发该部分岩土体失稳。
⑶受地形或其它因素限制，容易受外界不利因素频繁作用的区域，例如沟槽地带或边坡两侧区域等，因不利因素降低该部分岩土体的物理力学指标而失稳。
⑷因人工工程活动等改变原坡体岩土体的平衡状态，使局部岩土体因减小支撑抗力而失去平衡，产生滑塌变形。
2.3整体变形
整体变形是指滑坡或高边坡主体沿一定的软弱面(或软弱带)整体地向下滑动并以水平运动为主的变形破坏，其变形范围较大、深度较厚，变形体具有较强特征，底部滑动面按一定规律分布，土体中呈圆弧或近圆弧状，岩层中沿软弱结构面或层面呈连续或台阶式变形；表观形态有滑坡周界裂缝、滑坡出口、后缘陡坎等特征。整体变形一般性质复杂、规模较大、破坏后果严重。滑坡或高边坡发生整体变形的原因较多，主要有以下几个方面：
⑴坡体地层岩性具有上部强度低、底部强度高且透水性较差的特点，两者之间弹性模量差异较大，在一定的条件下诱发坡体沿着分界面整体变形。
⑵构成坡体的岩土体在地质构造上发育有断层破碎带、褶曲、顺倾单斜岩层及错落等不良地质结构，当坡体岩土体应力达到不平衡时，从而沿着上述不良地质结构发生整体变形。
⑶外界各种不利因素，例如大气降雨、地震等，降低坡体岩土体物理力学指标或改变岩土体应力平衡状态，诱发坡体整体变形。
⑷因人工工程活动等改变原坡体岩土体的平衡状态，尤其是坡体下部大量开挖，降低原坡体的抗滑支撑力，导致坡体整体变形。
⑸已实施的支挡或加固工程在运营期间受各种因素影响，有效荷载降低，破坏原有应力平衡状态，诱发坡体整体变形。
3安全监测的原理
根据上述滑坡及高边坡变形模式及其机理的分析，实施全面有效的安全监测系统，对于有效预报坡体变形、提前实施治理或避让措施、减小破坏灾害损失具有重要的作用。为此，采用位移与应力综合监测系统不但能反应坡体的变形情况，而且通过应力能进一步了解坡体岩土体的应力状况。
3.1深部位移监测原理
深部位移监测通常采用钻孔测斜仪进行监测，其工作原理是：在岩土体中施工钻孔、安装测斜管，当岩土体产生变形时，通过测量测斜管轴线与铅垂线之间夹角变化量，来监测土、岩石的侧向位移，如图1所示。
带有导向滑轮的倾斜仪在测斜管中按倾斜仪标距逐段测出测斜管与铅垂线夹角，分别求出不同高程处水平位移，即
(1)
由测斜管底部测点开始逐段累加，可得任一高程处的实际水平位移，即
（2）
式中：为测量段的水平位移；为测量点的分段长度，即仪器标距；为测量段测斜管与铅垂线的夹角；为自孔底开始第个测点的水平位移。
图1钻孔测斜仪工作原理图
根据不同高程测试的岩土移，绘制水平位移～深度曲线，即可掌握坡体岩土体的深部位移情况。
3.2应力监测原理
当坡体发生变形时，作用于坡体内的支挡或锚固工程将限制该变形趋势，于是在其内部产生附加应力，该附加应力就是其应力变化量。目前工程界多采用振弦式传感器来测试该应力变化量，支挡结构的应力监测采用应力或应变计，锚固工程应力监测则直接采用测力计。
振弦式传感器的工作原理为：根据弹性体振动理论，一根金属弦在一定的拉应力作用下，具有一定的自振频率，当其内部的应力变化时，它的自振频率也随之变化，金属丝振动频率与张力的平方根成正比。钢线的振动频率与其张力之间的关系为
（3）
式中，为钢弦的自振频率；为钢弦的长度；为单位长度钢弦的质量；为钢弦的张力。
由于传感器钢线的长度和单位长度的质量为常量，通过测试传感器的振动频率按标定曲线即可计算出作用于其上的荷载。
3.3地表变形监测原理
地表变形监测包括地表裂缝监测和地表位移监测，分别采用游标卡尺或全站仪进行监测。由于坡体变形自软弱滑动面开始，逐步向地表发展，当位移变形达到一定界限时，变形岩土体与周围稳定岩土体之间将克服内部粘聚力而出现裂缝。因此，在地表设置观测桩，或者沿着垂直裂缝方向布置标志点，采用全站仪监测观测桩的坐标或采用游标卡尺量测裂缝两侧标志点的间距，可以对坡体地表位移进行监测。
4安全监测技术的实践应用
4.1工程概况
福建省某高速公路穿过一大型古滑坡，该古滑坡地处低山丘陵地貌、冲洪积沟谷，自然山坡较陡，坡度约40°，坡体中部斜坡坡度较缓，坡度约15～25°。地层岩性上部为第四系崩坡积块碎石土、粉质粘土，下部为三叠系砂土状强风化砂岩、弱风化砂岩组成。场区内岩层风化层较为深厚，岩层产状较为紊乱，倾角变化较大。发育两条断层构造，分别从从坡体后部和右侧穿过，断层附近贯通构造结构面和劈理带发育，岩层破碎。地下水发育，主要为坡残积风化层孔隙水和基岩孔隙、裂隙水，水量丰富。
施工期间本滑坡治理方案为：一级坡率1：0.5，设置C15片石混凝土挡墙；二级1：1.5，中部设置一排抗滑桩，两侧设置预应力锚索框架；三级1：1.75，中部设置一排抗滑桩，两侧设置预应力锚索框架；四～六级坡率1：2.0，采用拱形骨架植草防护，每级坡高设置为8m。
4.2监测系统设置方案
该滑坡在施工期间一直发生蠕动变形，为了掌握滑坡的变形发展状况，保证施工及运营安全，对该滑坡体采用综合安全监测系统，具体布置方案如下：
1、深部位移监测
选择4个控制断面，分别在每个断面的坡顶以上10～20m以及坡体中上部、下部各布置3～4个监测孔，形成深部位移监测网。
2、应力监测
对应上述4个深部位移控制监测断面，在该断面或附近的抗滑桩内埋设钢筋计、预应力锚索上安装测力计，对支挡或锚固工程结构进行应力监测。
3、地表位移及裂缝监测
在上述4个断面及断面中间的各级平台上设置标志桩，并在滑坡后缘裂缝两侧埋设观测桩；当地表出现裂缝时，选择具有特征的裂缝进行布置观测点。
4.3监测结果
该滑坡体于2008年底竣工，运营期间一直处于调整期，但在2010年5月暴雨季节，发生较大变形，深部位移监测数据对该变形进行了详尽记录，应力监测也如实反应了锚固工程的荷载变化情况，尤其在暴雨期内当滑坡加速变形时，部分深部位移监测孔因位移过大遭到破坏，及时启动地表位移和裂缝监测，使位移监测数据保持连贯性，综合监测数据对滑坡稳定性状提供了科学精准的判断。根据监测资料，有关单位及时提出预警意见，并对既有支挡及锚固工程进行有效评估，然后采取有针对性的加固补强措施，最终滑坡趋于稳定，避免了重大安全事故的发生。各项监测典型曲线见图2～图4。
图2深部位移典型位移曲线图
图3锚固荷载变化典型曲线
图4地表位移监测典型曲线
5结论
⑴滑坡及高边坡位移应力综合监测系统不但能有效监测坡移变形情况，而且结合应力监测能对既有工程进行有效评估，具有重要的安全和经济价值。
⑵当坡体变形较小时，主要通过深部位移对坡移进行监测；当坡体变形较大时，容易破坏深部位移监测孔，应及时进行地表位移和裂缝监测，以保持监测工作的连续性，掌握坡体变形情况，避免安全事故发生。
岩土工程典型案例篇6
【关键词】公路隧道；岩溶；溶洞处理；注浆
1岩溶发育的特点及危害
岩溶是自然界天然发育形成的特殊地质，其发育和分布具有很强的区域性、不规则性，而在岩溶区域施工隧道工程，具有较高的风险，若不妥善处理岩溶溶洞和地下水的影响作用，将引发严重的工程事故及地质灾害。环绕型岩溶情况下的隧道施工影响主要取决于溶腔与隧道的距离，当隧道距离较近时，其影响逐渐加大。而当溶腔与隧道的间距极小并且相交时，其隧道施工过程中应小心其岩溶填充物坍塌和地下水影响。溶腔发育较小且位于隧道开挖范围内时候，对隧道的施工影响较小，施工时应加强开挖面稳定措施。岩溶区域隧道建设将极大地考验隧道施工技术和设计处理.本文以鹿公山隧道工程作为实例，分析工程遇到的岩溶问题，探讨岩溶治理的技术措施，为后续岩溶区域施工人员提供借鉴和参考。
2隧道工程概况
鹿公山隧道全长1048m，为单线隧道，电力牵引，设计行车速度120km/h，有砟轨道。隧道进、出口里程分别为DK133+978、DK135+026，隧线分界里程分别为DK133+968、DK135+036，明暗分界里程为DK133+984。DK133+978～DK133+984段设计为明洞，长6m。全隧位于直线段上，全隧均位于坡度为8.1‰的上坡上，单车道断面，采用无轨运输。鹿公山隧道的Ⅳ、Ⅴ级围岩占比约为60.1%，洞内道床采用一级碎石道砟，铺设Ⅲ型轨枕及60kg/m钢轨，轨道结构高度766mm。隧道的剖面图如图1所示。
3岩溶隧道施工典型灾害及治理方案
3.1DK134+392~410段岩溶灾害及治理方案
鹿公山隧道掌子面DK134+395爆破开挖，出渣完成后发现在掌子面右侧及拱顶左侧各有大小不明两溶洞、中间夹着未掉落大孤石，其中右侧溶腔填充物持续缓慢溜塌，右侧轮廓线外溶洞大小约为10m（纵）×3m（宽）×5m（高），拱顶孤石侵于开挖轮廓线内，暂未掉落。现场支护至DK134+400.5时，掌子面拱顶孤石左侧垮塌。掌子面中间大孤石全部垮塌，垮塌结束，砸中两榀拱架至变形。此次垮塌后暴露开挖轮廓线外溶洞大小约为10m（纵）×3.5m（宽）×5m（高），整个上台阶掌子面均揭示为溶洞。揭露溶洞主要分布在隧道正面及隧道两侧，与隧道的关系主要为相交型和嵌套型。溶洞尺寸较大，且隧道纵向深度较深，有较大的水平跨度，后期爆破震动及施工开挖易引起溶洞顶板塌落，威胁施工安全，为隧道施工的顺利进行，需要对揭露溶洞进行治理。根据以上岩溶灾害情况，制定主要的岩溶治理措施方案有以下几种：（1）揭露溶洞后临时措施。揭露岩溶后，应立即对岩溶灾害进行临时治理，防止隧道进一步坍塌，危害施工安全及影响项目进度。主要的措施有：①对揭露溶洞表面采用C20混凝土进行喷混凝土处理，防止洞壁岩体掉块，增强溶腔体的稳定性；②在处理溶腔表面预埋准50注浆孔，间距1.5m×1.5m，梅花型布置，为后期二衬施工前注浆提供通道；③对于不稳定的溶洞采用喷射混凝土回填密实，防止溶洞进一步坍塌。（2）初支变更处理措施。原设计该段定位为Ⅲ级围岩等级，采用系统喷锚对隧道进行初支，顶部采用2m长的准25中空注浆锚杆，按1.5m（纵）×1.2m（环）梅花型布置。揭露溶洞后，对地质情况进行及时修正，定义为Ⅴ级围岩，采用系统喷锚对隧道进行初支，拱顶采用3m长的准25中空注浆锚杆，按1.5m（纵）×1.2m（环）梅花型布置。拱腔采用3m长准22砂浆锚杆，按1.0m（纵）×1.0m（环）梅花型布置。并在开挖后架设钢架，增加围岩稳定性，如图2所示。（3）二衬施工处理措施。为处理二衬施工期间隧道衬砌与岩溶溶腔的缝隙问题，加强二衬结构的围岩稳定性，在处理溶腔喷射混凝土回填前预埋准50注浆孔，间距1.5m×1.5m，梅花型布置；并且在二衬支模施工后，注1:1水泥浆液填充密实，加强衬砌的围岩稳定。
3.2DK134+566段岩溶灾害及治理方案
鹿公山隧道掌子面开挖至DK134+566完成开挖支护后开始塌方，塌方结束时掌子面拱顶有大小约为5.0m（环向）×4.0m（高）纵向约20m的空洞，塌落体均为角砾土，掌子面揭示其余未塌部分为坚硬岩石，围岩完整。洞顶以上为坡残积成松散～稍密状角砾土，溶洞在第一次坍塌后经注浆处理及管棚作业后发生连续坍塌，第三次坍塌后，时拱顶空洞大小约为5.0m（环向）×8.0m（高），纵向长度不详。揭露溶洞主要分布位于隧道顶部，与隧道的关系主要为相交型，溶洞尺寸较大且高，且隧道纵向深度难以明确探查，存在较大的水平跨度，溶洞顶板的稳定性较差，多次注浆后仍存在塌落现象。根据以上岩溶灾害情况，制定主要的岩溶治理措施方案有：（1）揭露溶洞后临时措施。①采用反压回填土石将掌子面塌方段进行封闭，为顶部溶洞填充提供平台并且充当底膜作用。回填高度高出开挖线外50cm，回填至开挖面前2m；②拱顶预埋准110灌浆管，管口伸入塌腔深度2.5m，然后直接向塌腔内泵送C30混凝土，直到将空腔回填满，防止顶部岩溶溶腔进一步坍塌，避免造成大范围的施工事故和地质灾害。（2）初支变更处理措施。该段原设计定位为Ⅴ级围岩等级，采用系统喷锚对隧道进行初支，拱顶采用3m长的准25中空注浆锚杆，按1.5m（纵）×1.2m（环）梅花型布置。拱腔采用3m长准22砂浆锚杆，按1.0m（纵）×1.0m（环）梅花型布置，并在开挖后架设i16工字钢钢架。①岩溶塌腔内泵送混凝土回填完成后，在回填面上增加施工超前准108长管棚，长12m，保证下一步洞体开挖稳定；②该段顶部溶腔注浆完成后仍存在较大的开挖风险，为了保证岩溶段开挖的稳定性，在DK134+566～+575段增设准50超前小导管。（3）二衬施工处理措施。为处理二衬施工期间隧道衬砌与岩溶溶腔的缝隙问题，加强二衬结构的围岩稳定性，在处理溶腔喷射混凝土回填前预埋准50注浆孔，间距1.5m×1.5m，梅花型布置；并且在二衬支模施工后，注1:1水泥浆液填充密实，加强衬砌的围岩稳定。
岩土工程典型案例篇7
关键词：岩溶地区；基础设计
中图分类号：p642.25文献标识码：a文章编号：
引言
在地质条件较复杂的岩溶地区采用冲孔桩方法施工，质量、工期、造价及结构安全都无法控制，主要表现：
（1）桩的垂直度难控制
因设计桩位的周边岩状分布不均匀，冲孔施工时锤端反力不均匀，虽然通过往桩孔抛石处理，亦很难控制桩的垂直度。如笔者处理过这样一个桩，桩位施工前超前钻反应，该桩的设计桩长为16m，9～16m之间存在3个葫芦状的溶洞，洞内均有冲洪积粘土。设计采用冲孔桩，但在施工到16m时，冲绳断，4t的冲锥
落入桩孔中，无法取出冲锥，更不可能继续冲孔施工。现场施工人员决定，原孔填砂，再采用原位人工挖孔桩施工。事实上在挖孔到13m时，在9～13m之间原桩位的垂直偏差已到500mm，孔周边岩分布不对称且存在滚石现象，无法继续人工挖孔施工。最后结果是修改设计，采用梁托柱的方法，选两个桩位，通过超前钻确认桩端持力层后再采用大直径桩施工。就处理这一个桩前后施工工期为6个月，相关的工程造价是预算的6倍。总之，岩溶地区的冲孔桩，桩的垂直度很难控制，且桩越长越难控制。
（2）桩端持力层难控制
冲孔桩终孔要求往往结合超前钻反应的桩长情况进行控制。但桩端岩面不是实际的一个平面，往往凹凸不平，甚至有3/4边区域已到入岩，1/4区域还是土，更可能桩端呈漏斗桩，中心是土，周边是入岩等。超前钻只反应其中的一个或者几个点到岩面的情况，而成桩后的抽芯检测确反应桩端为土的情况等等。深圳
龙岗某工地，采用人工挖孔与冲孔桩，在桩基抽芯检测过程中不断发现桩端持力层不稳定，或溶蚀或桩端仍然是土，全部500余条大直径桩中，有300余条检测不合格。因此，类似问题很难控制，处理难度大，且存在结构不安全隐患。
一、工程概况
某工程总建筑面积约16万m2，由5栋高层办公楼组成，地上60～80m,15～20层，地下一层，结构形式为钢筋混凝土框架剪力墙结构，典型标准层平面，最大柱底轴力标准值约为22000kn。地基属石灰岩岩溶地区，溶洞较发育，土洞一般发育，并存在土岩临空面，且岩面起伏较大，典型剖面见图1，2。最深处距基底约5om，个别钻孔60m未见基岩，最浅处出露于场地地面。
图1土层剖面35-35图2土层剖面37-37
二、基础设计
（一）地下室层数的确定
原建筑方案为地下二层地下室，基底埋深大约为llm，结构专业早期介入后发现，该深度已低于部分石灰岩面，基坑开挖过程中会揭露岩溶裂隙中的地下承压水。如采用排水降水的方法，会导致诸多难以解决的问题。一是水量将会很大，溶洞间水量补充充分，降水费用很高，甚至很难将水位降到位:二是相邻建筑和道路的安全会受到影响，三是抽水会造成土洞及溶洞的进一步发展，对本工程基础安全影响不利。所以必须采取探明地下水的补充途径，即溶洞裂隙走向，利用止水帷幕等方法控制抽水量。此种方法工程量巨大，且对勘察准确性要求很高。综合考虑投资和建筑功能的关系，与业主洽商，最终改为一层地下室，并适当提高了正负零标高。
（二）基础方案的选择
由于上部荷载较大，天然地基难以满足要求，必须采用深基础或进行地基处理，供选择的基础方案主要有以下几种:大直径冲孔灌注桩、地基处理(CFG桩)、预应力管桩一筏板基础。业主从工期造价角度出发，认为后两者较优。
（1）地基处理(CFG桩)
水泥粉煤灰碎石桩，即CFG桩，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成高豁结强度桩，并由桩、桩间土和褥垫层一起组成的复合地基。CFG桩具有施工简单，工期短，造价低的优点。目前龙岩地区CFG桩成桩方法有二种:振动沉管灌注成桩，桩长不大于25m，因土层中含有卵石层无法穿透，常局部改为高压旋喷桩;冲击成孔灌注成桩，桩长、穿透力不受限制。当地还有一种改良的CFG桩，即由预应力管桩代替碎石混合桩，具有单桩承载力更高的特点，在打桩穿越厚卵石层过程需引孔。本工程场区北侧有一栋高层即采用此种地基处理方法。
根据本工程上部结构计算结果，复合地基的承载力特征值需达到350}400kpa，处理前的含角砾粉质粘土地基承载力特征值为220kpa，其间夹层地基承载力特征值从80r180kpa不等，通过较高的置换率，承载力可以达到要求。
进一步考虑基础沉降变形，按照承载力比例增大土层压缩模量，以C栋为例，见图1，ZK46孔(压缩层厚度5.6m左右)，基础沉降量估算值为104.34mm，CK63孔(压缩层厚度57.6m左右)，基础沉降量估算值为369.74mm，而两孔间距13.77m，整体倾斜角1/51.88，沉降及整体倾斜均不满足规范要求。有文献指出，采用原位压板试验确定土层变形模量，其结果可能增大许多，本工程设计中也咨询当地岩土专家，均认为对其没有把握，且现计算结果超出规范限值太多，建议不采用此种方案。
经过对场区北侧高层建筑的分析，发现其地基情况为，石灰岩面分布较均匀，基本埋深20}35m，沉降计算可以通过。两建筑相距虽仅300m，但岩溶地区地质情况复杂多变，基础形式完全不同。
(2)预应力管桩一筏板基础
某些当地专家建议采用此方案，基础底部做厚筏板，筏板下满布预应力管桩，管桩持力层为中风化灰岩或中风化砂岩，桩下溶洞做补强处理。通过调节布桩的疏密，调节结构整体倾斜。该方案存在的问题及难点如下。
桩嵌岩问题:如不要求嵌岩，由于存在临空面，桩身稳定性不能保证;如要求嵌岩，桩身强度又难以实现。
在打桩过程中，临空面软硬变化突然，容易断桩。
由于溶洞上方岩层部分较薄，且岩层质量较差，即便溶洞已补强，管桩端承力依然没有保障。
由于系满布桩，而桩下若干深度内溶洞需补强，所以要求每桩作施工勘查，工作量较大。
需处理大量的土洞、空溶洞、溶洞。
相比冲孔灌注桩一承台一防水板系统，厚筏板增加了混凝土和钢筋的用量。
上部结构荷载较大，筏板下布桩较密，通过桩疏密调节沉降的余地很小，不容易满足结构差异沉降的要求。
(3)大直径冲孔灌注桩
冲孔灌注桩是龙岩地区采用较多的一种桩型，具有一定的施工经验，也是规范中推荐的桩型。它以中风化灰岩或中风化砂岩为持力层，利用冲锤的自由落
体能量在土体中冲出孔洞，然后灌注成桩。这种桩能够冲透溶洞顶板，适用于地下岩溶发育，有多层溶洞，溶洞顶板较薄的情况。
大直径冲孔灌注桩的单桩承载力较大，对于长度不长的桩，端承力占绝大部分，当桩长较长时，侧阻力比例上升，本工程采用1.2m桩径时，单桩承载力特
征值为6000～9000kn。
由于冲孔灌注桩承载力可靠，而且当地对此种桩型比较熟悉，施工经验比较丰富，综合考虑几种基础方案，最终采用大直径冲孔灌注桩方案。冲孔灌注桩
的施工顺序为:
根据设计图纸，进行一桩一孔的施工勘查，探明岩层位置，溶洞情况并反馈设计。
开挖至地下室底板标高附近，但坑底保持在地下水位以上。如地下水位接近地表，整平即可。
降水、清土、截桩。
冲孔灌注桩在施工中存在的问题主要在冲孔和成桩步骤，大致有塌孔，卡钻，成孔倾斜，孔底沉渣难清理，缩径，泥浆渗漏，混凝土流失等。
（三）冲孔灌注桩的设计
详勘布点时应考虑到将来采用冲孔灌注桩的可能，勘探点应布置在柱位下，这样可减少施工勘查的数量
设计中应根据详勘提供钻孔的土层分布，每桩每柱分别计算单桩承载力，同一栋楼中单桩承载力可能相差很多，然后根据计算的单桩承载力和柱下反力确定柱下桩数、桩径及承台分布，合理采用不同直径桩。筒体墙下采用整体承台。
桩入岩深度不小于0.5m，有临空面部位不小于1d。施工完毕后要求采用钻芯法测定桩底沉渣厚度并钻取桩端持力层岩土芯样检测桩端持力层。
三、结束语
通过本工程的桩基础设计、施工与检测，在岩溶地区可考虑采用小直径低承载力静压预应力管桩桩筏基础替代大直径灌注桩施工，能做到既安全、经济又具施工可行性，更能有效地控制施工工期。该方案可在其它类似工程中推广应用，但应用于封闭溶洞的岩溶地区时，还需继续查明封闭溶洞的范围，洞顶岩面的
厚度情况及验算洞顶整体抗力验算，采取必要的处理措施。
参考文献
[1]广东省《预应力混凝土管桩基础技术规程》.
岩土工程典型案例篇8
典型的黄土地貌有以下特征：①沟谷纵横、地面破碎。②侵蚀方式独特、过程迅速。③沟道流域内有多级地形面。黄土地貌类型主要有：①黄土沟间地，包括黄土塬、梁、峁等。顶面平坦宽阔的黄土高地为塬。长条状的黄土丘陵为梁。沟谷分割的穹状黄土丘为峁。②黄土沟谷。③独特的黄土潜蚀地貌。地表水下渗对黄土进行潜蚀，使土粒流失，引起地面崩塌，形成黄土碟、黄土陷穴（有漏斗状、竖井状、串珠状）、黄土柱等。
【例1】图1为陕西洛川县的黄土国家地质公园中的黄土柱，其形成的主要外力作用是（）
a风力侵蚀
B风力堆积
C流水侵蚀
D流水堆积
分析：黄土具有直立性，黄土柱主要是由流水下蚀作用而形成的。
答案：C
二、喀斯特地貌
喀斯特地貌又称岩溶地貌。水对可溶性岩石所进行的作用，统称为喀斯特作用。它以溶蚀作用为主，还包括流水的冲蚀、潜蚀，以及坍陷等机械侵蚀过程。中国喀斯特地貌分布广、面积大，主要集中在云贵高原和四川西南部。喀斯特地貌分布区岩石出露、奇峰林立，常见的地表喀斯特地貌有石芽、峰林、喀斯特丘陵等喀斯特正地形，溶沟、落水洞、盲谷、干谷等喀斯特负地形；地下喀斯特地貌有溶洞、地下河、地下湖等。
【例2】我国选择在贵州省平塘县的山顶天坑中修建一座500米口径射电望远镜，收集微弱的宇宙无线电信号，用以研究各种宇宙信息。据此回答（1）～（2）题。
（1）图2中天坑形成的主要作用是（）
a火山喷发
B流水溶蚀
C风力侵蚀
D冰川侵蚀
（2）在天坑修建射电望远镜的主要优势是（）
a减少人为干扰
B增强通信联系
C减少工程造价
D增强技术交流
分析：第（1）题，贵州喀斯特地貌分布较广，天坑属于喀斯特地貌，喀斯特地貌为流水溶蚀作用形成。
第（2）题，天坑位于山顶，周边地势险峻，人迹罕至，在天坑修建射电望远镜可以使人为干扰降到最低。
答案：（1）B（2）a
三、海岸地貌
海岸地貌是海岸在构造运动、海水动力、生物作用和气候因素等共同作用下所形成的各种地貌的总称。根据海岸地貌的基本特征，可分为海岸侵蚀地貌和海岸堆积地貌两大类。侵蚀地貌是岩石海岸在波浪、潮流等不断侵蚀下所形成的各种地貌，主要有海蚀洞、海蚀崖、海蚀平台、海蚀柱等。堆积地貌是近岸物质在波浪、潮流和风的搬运下沉积形成的各种地貌。按海岸的物质组成及其形态，可分为淤泥质海岸、三角洲海岸、生物海岸等。
【例3】图3所示洞穴形成的主要外力作用是（）
a流水堆积作用
B岩浆活动
C冰川侵蚀作用
D海水侵蚀作用
分析：该题考查的是外力作用，不是内力作用，图示洞穴为海浪侵蚀作用形成的海蚀洞。
答案：D
四、风蚀与风积地貌
风蚀地貌是风力吹蚀、磨蚀地表物质所形成的地表形态。风蚀地貌的主要类型有：风蚀石窝、风蚀蘑菇、雅丹地形、风蚀城堡、风蚀洼地等。
风积地貌是风力堆积作用形成的地表形态，是在干旱与半干旱气候及风沙来源丰富的条件下，经风力搬运作用后堆积形成的。风积地貌的基本类型是沙丘。
【例4】西部大开发调研组在河西走廊的调研中发现一处面积100多平方千米，形状特殊的花岗岩地貌（如D4）。该处花岗岩岩体表面千疮百孔，形如蜂巢。“蜂巢”组合在一起，如流云翻浪。据此完成（1）～（2）题。
（1）造成这种“蜂巢”地貌的主要作用是（）
a岩浆活动
B风力沉积
C风力侵蚀
D流水侵蚀
（2）下列地貌与材料所述的“蜂巢”形成作用相同的是（）
a沙丘
B火山堆
C冲积扇
D风蚀洼地
分析：第（1）题，根据材料可以判断“蜂巢”地貌为风力侵蚀的结果。
第（2）题，风蚀洼地是由风力侵蚀作用形成的。
答案：（1）C（2）D
五、河流地貌
河流地貌是河流作用于地球表面，经侵蚀、搬运和堆积过程所形成的各种侵蚀、堆积地貌的总称。
河流作用是地球表面最经常、最活跃的外力作用。河流具有侵蚀、搬运和堆积作用，在此基础上能形成形态各异的地貌类型。地貌类型中分为侵蚀与堆积地貌两类，前者有：侵蚀河床、侵蚀阶地、谷地、谷坡；后者有：河漫滩、堆积阶地、冲积平原、河口三角洲等。河流一般可分为上游、中游与下游3个部分。由上游向下游侵蚀能力逐渐减弱，堆积作用逐渐增强。山区河流谷地横剖面呈“V”型，纵比降较大，谷底与谷坡间无明显界限，河岸与河底常有基岩出露，多为顺直河型；平原河流的河谷中有厚层冲积物，有完好宽平的河漫滩，河谷横剖面呈“U”型，河床纵剖面较平缓，常为一光滑曲线，纵比降较小，多为弯曲河型。
【例5】图示阿拉斯加育空河河口迷人的图案很容易被误认为是现代艺术品，事实上，它是卫星所拍到的图像。从太空中看，河流就像血管一样，穿越整个大陆流入海洋。判断图示地貌形成的主要外力作用是（）
a流水沉积作用
B冰川沉积作用
C风力沉积作用
D海水沉积作用
分析：图示卫星所拍到的图像是地球上壮观的河口三角洲，为流水沉积作用形成。
答案：a
六、冰川地貌
冰川地貌是由冰川的侵蚀和堆积作用形成的地表形态。冰川是准塑性体。冰川的运动包含内部的运动和底部的滑动两部分，是进行侵蚀、搬运、堆积并塑造各种冰川地貌的动力。但它不是塑造冰川地貌的唯一动力，是与寒冻、雪蚀、雪崩、流水等各种营力共同作用的。在它们共同作用下才形成了冰川地区的地貌景观。冰川地貌可分为冰川侵蚀地貌和冰川堆积地貌。冰川侵蚀地貌是冰川冰中含有不等量的碎屑岩块，在运动过程中对谷底、谷坡的岩石进行压碎、磨蚀、拔蚀等作用，形成一系列冰蚀地貌形态，如冰川擦痕、磨光面、羊背石、冰斗、角峰、槽谷等。冰川堆积地貌是冰川运动中或者消退后冰碛物堆积形成的地貌。
【例6】新西兰风景令人陶醉，峡湾国家公园1986年被列入《世界遗产名录》。图6所示为新西兰峡湾国家公园局部风景，其形成的主要外力作用是（）
a流水侵蚀作用
B冰川侵蚀作用
C海水侵蚀作用
D冰川沉积作用
分析：新西兰峡湾国家公园位于南岛的西南角，坐落在太平洋板块和印度洋板块交界处的高山断层上，为冰川作用侵蚀而成的景观。
答案：B
七、构造地貌
构造地貌是由地质构造作用形成的地貌。构造地貌的主要类型有：断层构造地貌、褶曲构造地貌、火山构造地貌等。
【例7】图7为某区域地质剖面示意图。甲处石柱林立、排列整齐（如图8），柱子间垂直裂隙发育，每根石柱高约20～30米、直径约40～60厘米，横断面大致呈六边形。据此回答（1）～（2）题。
（1）图7地区地质作用发生的先后顺序是（）
a断裂、沉积、褶皱、侵蚀、岩浆侵入与喷出
B褶皱、岩浆侵入与喷出、侵蚀、沉积、断裂
C褶皱、断裂、侵蚀、沉积、岩浆侵入与喷出
D褶皱、侵蚀、断裂、岩浆侵入与喷出、沉积
（2）图8所示石柱是（）
a砂砾岩
B片麻岩
C玄武岩
D花岗岩
分析：第（1）题，图7中下部石灰岩岩层有明显弯曲，且岩层错动，说明先发生褶皱，后出现断裂，形成断层。石灰岩岩层上部表面不平，说明断层发生后被侵蚀。后又发生沉积作用，又有岩层覆盖。岩浆岩切断所有岩层，说明形成时间最晚。图中有火山锥，说明有岩浆侵入与喷出。
第（2）题，图8所示石柱位于甲处，甲处是火山锥地貌，是岩浆喷出地表冷凝形成的喷出岩，为玄武岩。
答案：（1）C（2）C
八、丹霞地貌
丹霞地貌是巨厚的红色砂岩、砾岩在综合作用下形成的方山、奇峰、峭壁、岩洞和石柱等特殊地貌的总称，以中国广东省韶关市仁化县境内的丹霞山为典型。丹霞山具有顶平、坡陡、麓缓的形态特点。丹霞地貌区奇峰林立、景色瑰丽，旅游资源丰富。
【例10】“中国丹霞”已被列入《世界遗产名录》。图9为广东丹霞山地貌景观。丹霞山是红色砂砾岩受到侵蚀、风化剥落、重力坍塌等综合作用形成的顶平、坡陡、麓缓的景观。图10为岩石圈物质循环示意图。读图并结合相关知识回答（1）～（2）题。
图9图10
（1）图10中与形成丹霞山地貌景观的岩石属于同种类型的是（）
a甲
B乙
C丙
D丁
（2）形成丹霞山地貌景观的作用依次是（）
a地壳抬升运动―风化作用、风力侵蚀、重力崩塌―变质作用
B固结成岩―地壳抬升运动―风化作用、流水侵蚀、重力崩塌
C地壳抬升运动―风化作用、流水侵蚀、重力崩塌―固结成岩
D固结成岩―变质作用―风化作用、风力侵蚀、重力崩塌
分析：第（1）题，图10中的甲代表沉积岩、乙代表岩浆岩、丙代表变质岩、丁代表岩浆。构成丹霞山的是红色砂砾岩，属沉积岩。
岩土工程典型案例篇9
[关键词]龙井隧道隧道浅埋偏压段进洞
一、工程概况
龙井隧道位于贵州省遵义县板桥镇境内,是崇(溪河)遵(义)高速公路较长大隧道之一。隧道总长2326m(左线1196m,右线1130m),单洞净跨10.4m,净高6.7m,双车道单向行使。隧道高程在931～1168m之间,地形起伏较大,地质构造复杂,属典型的喀斯特地形。
二、工程地质、水文地质及地形条件
隧道区内为寒武系中统高台组及寒武系中上统娄山关群第一段,属于碳酸盐岩台地沉积。覆盖层为第四系残、坡积层砂质粘土、碎石土、块石土。隧道工区位于潘家山复式(背斜)褶皱构造的北东翼、娄山关大断裂的南西盘(上盘)。受大断裂影响,区内有f1断层(龙井断层)为纵断层,表现为地层岩性不延续;f2断层为横断层,在出口端(k89+400处)斜交穿过隧道,断层两盘地层产状差异较大,地层岩性不延续。k89+400至出口端k89+660区内有多处小断层(张性),断层岩石风化作用强烈,风化节理较发育,岩石呈砂屑状或碎屑状。隧道工区白云岩、泥质白云岩、角砾状白云岩和泥质粉砂岩均为透水层,由于断裂构造影响,区内除大气降水补给,部分渗入基岩,形成基岩裂隙水,还部分接受f1断层上盘地下水的渗入,地下水丰富。地下水位埋层较浅,均在隧道顶板上。
隧道出口端,岩体程碎块状结构,节理裂隙发育,处于强风化带中,隧道顶板较薄(2～4m),覆盖层为土层。右洞岩层倾角较大与设计地质不符。岩土分界从拱顶至线路前进方向右侧拱脚外环大部为土层,该处属典型的浅埋、偏压隧道,成洞困难,地表易塌陷、开裂。
三、进洞方案
1.洞口段矿山法施工
洞口段原设计ⅱ类围岩支护参数如下:φ114超前大管棚长30m,环距50cm,纵向外插角10,共29根;c20混凝土套拱长80cm;径向锚杆rd25n,长3.5m,间距80×80cm,喷混凝土厚20cm;φ8钢筋网20×20cm,钢筋格栅钢架间距80cm,模筑混凝土60cm。
经地质勘察和围岩鉴定为ⅰ类围岩,调整支护参数。根据已往施工经验,在大管棚施工中,容易出现掉棚(管棚侵入洞内),调整了外插角和管棚半径,外插角改为30,管棚半径由设计6.13m改为6.28m,其余不变。由于右洞岩层倾角较大,为防止套拱下沉,线路前进方向右侧,套拱拱脚深挖至岩层,并将基础扩大为1.5m纵向×2m横向×3m深,套拱长度由0.8加长到1.5m;径向锚杆、钢筋网片、模筑混凝土的参数不变;初期支护中增加φ42超前小导管,环距30cm,4.5m长,2.4m一环,施作范围拱部1600;格栅钢架改为20b工字钢拱架,间距60cm,喷射混凝土厚度改为25cm。右洞拱脚处每榀工字钢增加2排锁脚,用φ42小导管5m长注浆加固,用水泥、水玻璃双液浆,比例1:0.5。
2.具体进洞方案
(1)清表
首先,将洞顶地表范围植被清除,将稻田水疏干,使土体由液塑状态变为干硬状态。
(2)天沟
洞口地表地势较平缓,又处于沟谷,雨水将汇集洞口,故进洞前施作天沟,以截除地表水。
(3)地表加固
根据龙井右线出口的地形、地质情况,隧道开挖时必然造成上断面两侧产生沉降而出现山体偏压失稳,将使隧道位移、变形,甚至出现初期支护表面产生裂缝。另外根据覆盖层情况,开挖过程中必然造成地表沉降、开裂。
根据普氏理论,松散体在隧道开挖后,其上方形成抛物线形的平衡拱,平衡拱的跨度与开挖宽度相等。在松散体中施工时出现的大规模冒顶就是该平衡拱失稳造成的结果。地表加固注浆能有效地减小隧道坍方的可能性。因为,地表花管注浆加固后,类似于一根摩擦桩,制约土体相对向下移动。更为主要的是,此法将成为其周围土体的一个核心,由于相邻两花管间距离远远小于隧道的开挖宽度,必然使得平衡拱的矢高大大减小,保证了施工安全。为此,在进洞前,我们采取了以下办法:
——将地表整平,挂网锚喷混凝土将地表封闭。
——隧道中线至线路前进方向左侧拱顶为岩石,右侧为土层,开挖后将产生不均匀沉降。在洞顶地表隧道中线至线路右侧12m范围、纵向20m范围竖向打入φ76花管注浆加固,注浆浆液采用水泥、水玻璃双液浆,配比为1:0.5,初始压力0.5～1mpa,终压2～2.5mpa,注浆顺序为先两侧后中间,纵向先洞口后洞身。管壁厚5.5mm、间距80cm,梅花型布置,管底以拱顶外缘和打入基岩1.0m控制,但不得低于隧道边墙基底标高。
(4)进洞措施
人工按里程、坡比清刷边仰坡后挂网锚喷混凝土;浇筑混凝土套拱,在套拱内预埋φ120钢管定位,待混凝土强度达到设计强度的80%后,施工大管棚注双液浆。
以上各项工作完成后,就开始上半断面开挖进洞。
(5)洞内开挖方法
因洞口段为ⅰ类围岩,故采用长台阶法先作上半断面,上半断面净高4.8m,循环进尺60～80cm。依据“短进尺、弱爆破”的原则,主要采用人工风镐或挖掘机挖掘,辅以弱爆破,严禁放大炮。当上半断面掘进60～80m后,开始侧壁拉槽,左右跳槽错开开挖,严禁相对开挖。二衬台车及时加工,二衬距掌子面的距离不宜超过120m。
(6)监控量测及信息反馈
监控量测是natm法施工的重要手段,是指导施工方案中的支护参数、施工工艺及各工序的作业时间的重要方法。龙井隧道出口段进行了地表下沉、拱顶沉降和周边收敛的监控量测。从量测结果可以知道地表下沉量最大20cm,拱顶下沉最大值为2mm,周边收敛最大值2.1mm。施工至今已有两年,变形基本稳定,施工方案基本合理,初期支护、地表加固及时有效。
岩土工程典型案例篇10
关键词：清沟湾滑坡；滑坡治理；抗滑桩；预应力锚索框架梁
前言
山区高速公路修建中，由于路基的开挖，常诱发滑坡。对滑坡的治理，应结合安全美观、经济合理、技术可行的原则进行综合设计。预应力锚索在80年代开始引入滑坡治理，它与传统的抗滑工程结构相结合，受力合理，充分发掘了结构物的支挡潜力，具有施工机械化程度高、施工进度快、工艺灵巧、对边坡扰动小、结构合理等显著优点[1]。文章结合达陕高速公路清沟湾滑坡的治理工程，对设计方案的比选过程进行分析，介绍抗滑桩与预应力锚索在滑坡治理中的综合应用。
1工程概况[2]
清沟湾滑坡位于四川省达陕高速公路lk22+460～lk22+640左侧，全长约180m，场地处于斜坡地带，东高西低。区段地貌形态呈圈椅状，上部有错落平台，植被茂密，属剥蚀低山地貌。清沟湾滑坡所处坡面地层从新到老依分布有：①碎石土（q4el+dl）：黄褐色，松散～中密，局部含少量灰岩角砾，钻孔揭示最大厚度约20.0m。②泥质灰岩（t2b）：青灰色，薄-厚层状构造，微晶结构，矿物成分以方解石为主，强风化层节理裂隙发育，岩体破碎，多呈碎块；中风化带岩石较完整，强度较高，属较坚硬岩，溶洞等溶蚀现象较发育。
清沟湾滑坡是由于施工开挖路堑而引起的工程浅层滑坡，滑体体积约11.2万m3，属中型滑坡，滑坡剪出口在开挖的线路位置，已经呈鼓起状，中部裂缝较发育，裂缝宽度30～300cm，深度1～3m，台阶明显，局部呈负地形，后缘为陡坎。根据《岩土工程勘察规范》推荐的滑坡稳定性计算公式计算本滑坡的稳定系数，清沟湾滑坡在天然状态下k=1.025～1.245，为欠稳定状态，饱水状态下k=0.798～0.958，为不稳定状态，现阶段上缘已出现裂缝，已经产生滑动，并且有扩大的趋势，因此需采取必要的治理措施。
2清沟湾滑坡治理方案的比选[3]
综合考虑清沟湾滑坡的工程地质条件和特点，结合以往的研究和设计经验，采用挖方卸载、抗滑支挡、锚索加固、排水工程等综合治理方法，共设计了两种治理方案：
2.1方案一
本方案的治理原则为“部分卸载+支挡+防排水”。初步拟定的边坡坡率和分级高度为：第1级坡率采用1：1，第2～4级采用1：1.25，第5～6级采用1：1；分级高度采用8.0m；平台宽度采用2.0～3.0m。
根据初拟的边坡断面形式和工程地质调查，本滑坡采用剩余下滑力法对滑坡推力进行计算，各项参数选取和计算结果见表1：
表1方案一滑坡各断面计算表
注：安全系数天然状态下取1.25；饱水状态下取1.15。
根据上述计算结果，本方案选择了抗滑桩支挡坡体和锚索框架梁加固坡体的综合治理措施。以下滑力最大断面lk22+560断面为例，第2～4级布设了锚索（杆）框架梁防护，其中预应力锚索（4束钢绞线，设计锚固力400kn）共14根，纵向间距为3.5m，可承受下滑力1376kn，其余1151.9kn下滑力均需由抗滑桩承担，并以此计算出抗滑桩的尺寸、间距和配筋。
最终方案一的防护形式为（见图1）：在第1级边坡平台处设置1.8×2.4m锚索抗滑桩，桩长14.0m，桩间距6.0m，桩前第1坡面采用窗孔式护面墙防护，其余坡面采用锚索（杆）框架梁防护。排水措施为：边坡平台设置平台排水沟，通过急流槽排至涵洞。
2.2方案二
本方案的治理原则为“部分卸载+抗滑支挡+填土反压+防排水”。初步拟定的边坡坡率为，第1级坡率为1：1（坡面与抗滑桩之间填土反压），第2～6级坡率为1：1.25；分级高度除第一级为12.0m，其余均为8.0m；边坡平台2.0～3.0m。
图1方案一典型断面
根据初拟的边坡断面形式和工程地质调查，各项参数选取和计算结果见表2：
表2方案二滑坡各断面计算表
注：安全系数天然状态下取1.25；饱水状态下取1.15。
根据上述计算结果，本方案选择了填土反压、抗滑桩支挡坡体和锚索框架梁加固坡体的综合治理措施。以下滑力最大断面lk22+560断面为例，第2～3级布设了锚索框架梁防护，其中预应力锚索（6束钢绞线，设计锚固力600kn）共8根，纵向间距为3.5m，可承受下滑力1179.4kn，其余1022.3kn下滑力均需由抗滑桩承
，并以此计算出抗滑桩的尺寸、间距和配筋。
图2方案二典型断面
最终方案二的防护形式（见图2）为：第一级坡脚处设置2.0×3.0m锚索抗滑桩，桩顶与第一级平台之间填土反压，桩长22m，间距6m；第2～3级坡面采用锚索框架梁植草防护；第4级采用锚杆框架梁植草防护；第5～6级坡面采用挂铁丝网植草防护。排水措施为：边坡平台设置平台排水沟，通过急流槽排至涵洞。
2.3方案比选
方案一和方案二的工程数量和造价如表3所示：
从表中可以看出，由于方案二削坡较少并采取了桩后填土反压，故挖方数量比方案一少，仅为方案一的61.4%；由于方案二采取了较大尺寸的抗滑桩，造成了支挡规模为方案一的2.65倍，虽坡面防护工程方面锚索较方案一短了4614m，锚杆短了1340m，窗孔式护面墙少了1596.0m3，但整体支挡、防护工程规模仍然比方案一大；此外排水工程二者都采取了“平台截水沟+急流槽”的解决方案，总体数量大致相当。由于以上土方、支挡防护、排水工程数量上的差异，最终方案一的总造价为1682.714万元，相比方案二的2518.071万元，便宜了835.357万元。
从滑坡治理效果方面来看，二者均彻底根治了滑坡对路基边坡和行车安全的危害，但方案一抗滑桩埋入坡体，景观效果较好，行车舒适，方案二抗滑桩悬臂过长，景观效果较差，行车略感压抑。
从施工难易性来看，方案一可采取逐步削坡，逐级防护的施工步骤，最后采取跳桩逐节开挖施工抗滑桩，施工风险相对较小，工期短。方案二也可采取逐步削坡，逐级防护的施工步骤，但最后施工抗滑桩时需桩前填土反压，且由于悬臂较长，存在塌孔风险，施工难度较大，工期较长。
综合以上各个方面，清沟湾滑坡治理最终选取了方案一的“部分卸载+支挡+防排水”综合整治措施。
3结束语
3.1该滑坡治理工程综合运用了抗滑桩和预应力锚索整治方案，自2011年5月竣工到现在，滑坡体及周围均未出现新的变形、裂缝迹象，很好地达到了预期效果。
3.2采用锚索框架梁与抗滑桩相联合的抗滑结构治理滑坡体，其受力状态更加合理，可以大大减小抗滑桩桩身截面尺寸和配筋率，经济效益和处理效果均达到最佳。
3.3预应力锚索施工机械化程度较高，工程量小、进度快。同时，与其结合的工程抗滑结构，在施工时可以减少对滑体的扰动，有利于滑体的稳定。
参考文献
[1]ghebretensaenaizghi，于清杨.高速公路滑坡治理方案优化[j].世界地质，2002，21（1）：67-70.
[2]路泽民，李永利，宁振民.万源（陕川界）至达州（徐家坝）高速公路lk22+380～lk22+830左侧边坡勘察报告[r].西安，西安中交公路岩土工程有限责任公司，2011.