工程地質實習報告 王洪利11231152

工程地質實習報告王洪利11231152工程地質實習報告學院：土木建筑工程學院班級：土木1106班姓名：王洪利學號：11231152指導教師：劉瑩第一部分前言實習目的工程地質實習是土木工程專業(yè)的基礎實習，是理論教學的重要組成部分。其目的是讓學生親臨大自然，應用已學過的理論知識，分析地質構造、巖層性質及產(chǎn)狀等，具體分析可能的工程地質問題，鞏固所學的理論知識。培養(yǎng)學生動手能力、分析具體問題的能力、觀察事物的能力。實習內容(1)基本工具的使用方法(地質羅盤儀)；(2)地層巖性判別；(3)地質構造的判別；(4)節(jié)理的測量、統(tǒng)計及節(jié)理玫瑰花圖的繪制；(5)地質剖面圖的繪制(河谷斷面圖)；(6)地基、邊坡、圍巖穩(wěn)定性分析；(7)野外地質勘測的基本方法等。三．實習地點和安排（1）天津薊縣中上元古界國家標準地質剖面(地質構造、地層、地層分界面、巖石構造)（2）野溪-斜河澗地質路線(地層層序、地質構造、工程地質問題認識)第二部分專論一．天津薊縣中上元古界國家標準地質剖面薊縣中上元古界地層剖面代表的地質歷史時限長達10億年(距今18－8億年)。其中的巖層種類齊全、出露連續(xù)、保存完好、構造簡單、頂?shù)捉缦耷宄⒆冑|極淺。從常州村至府君山距離僅在24公里內，代表了18億年至8億年長達10億年的地質歷史中連續(xù)沉積的一個完整的海陸變遷過程。古生物化石豐富，其中發(fā)現(xiàn)了宏觀多細胞生物化石，使多細胞生物出現(xiàn)的年代從國際公認的9億年提前到17億年。同時還保留著世界上最古老的地質現(xiàn)象，如形成于距今12-13億年間的沉積海泡石礦床和鐵嶺組內發(fā)現(xiàn)的世界上最古老的噴氣孔構造。第一觀測點：串嶺溝村，太古代（Arw）石榴石角閃片麻巖及淺色變粒巖；現(xiàn)象：片麻理、天石；片麻理（gneissosity）是發(fā)育在中、高級變質片麻巖中的一種面狀構造。在主要由粒狀礦物（長英質）組成的巖石中，由于含有部分呈斷續(xù)定向分布的暗色片狀或柱狀礦物（黑云母、角閃石），使巖石顯示出明顯的面狀定向組構，即片麻狀構造。第二觀測點：九龍山村，元古代與太古代分界面，下為太古代八道河群王廠組（Arw），上為元古代長城系常州溝組（Chc），厚度859m，主要以灰白色石英巖狀砂巖為主；現(xiàn)象：角度不整合、礫巖、斜層理、交錯層理角度不整合:當下伏地層形成以后，由于受到地殼運動而產(chǎn)生褶皺、斷裂、彎曲作用、巖漿侵入等造成地殼上升，遭受風華剝蝕。當?shù)貧ぴ俅蜗鲁两邮艹练e后，形成上覆的新時代地層。上覆新地層和下伏老地層產(chǎn)狀完全不同，其間有明顯的地層缺失和風化剝蝕現(xiàn)象。這種接觸關系叫不整合接觸或角度不整合。這種接觸關系的特征是：上、下兩套地層的產(chǎn)狀不一致以一定的角度相交；兩套地層的時代不連續(xù)，兩者之間有代表長期風化剝蝕與沉積間斷的剝蝕面存在。礫巖:礫巖的形成決定于3個條件:有供給巖屑的源區(qū)；有足以搬運碎屑的水流；有搬運能量逐漸衰減的沉積地區(qū)。因此，地形陡峭、氣候干燥的山區(qū)，活動的斷層崖和后退巖岸是礫巖形成的有利條件。巨厚的礫巖層往往形成于大規(guī)模的造山運動之后，是強烈地殼抬升的有力證據(jù)。礫巖的成分、結構、礫石排列方位，礫巖體的形態(tài)反映陸源區(qū)母巖成分、剝蝕和沉積速度、搬運距離、水流方向和盆地邊界等自然條件。第3觀測點：青山嶺村南公路旁，長城系常州溝組（Chc）與串嶺溝組（Chch），厚859m，巖性主要為暗色頁巖、粉砂質(云)頁巖為主。現(xiàn)象：薄層頁巖、中華裂梭藻化石；

頁巖（Shale）是一種沉積巖，成分復雜，但都具有薄頁狀或薄片層狀的節(jié)理，主要是由黏土沉積經(jīng)壓力和溫度形成的巖石，但其中混雜有石英、長石的碎屑以及其他化學物質。頁巖形成于靜水的環(huán)境中，泥沙經(jīng)過長時間的沉積，所以經(jīng)常存在于湖泊、河流三角洲地帶，在海洋大陸架中也有頁巖的形成，頁巖中也經(jīng)常包含有古代動植物的化石。有時也有動物的足跡化石，甚至古代雨滴的痕跡都可能在頁巖中保存下來。第4觀測點：桑樹庵村馬營公路南側大紅峪溝口東：長城系串嶺溝組（Chch）團山子組（Cht），厚度326m，上部為塊狀含砂質白云巖、白云質砂巖；下部黑色、灰色白云巖與含砂泥質白云巖及灰色葉片狀白云巖組成韻律層?，F(xiàn)象：階地、巖層層面、泥裂、產(chǎn)狀、疊層石；階地指由于地殼上升，河流下切形成的階梯狀地貌。河流下切，原先寬廣的谷底突出在新河床上，形成的階梯狀地形。寬廣的河谷底，大部是河漫灘，河床只占小部分。當?shù)孛嬉驑嬙爝\動大面積上升：或氣候變化使河水水量增加，水中泥沙減少；或海平面降低，都會引起河流強烈侵蝕河床底部，造成下切現(xiàn)象，河床大幅度地降低，原先谷底的河漫灘就超出一般洪水期水面，成為階地。河流如果發(fā)生多次侵蝕下切，就可能產(chǎn)生多級階地。階地表面平坦，通常向河流下游方向傾斜，與新河床間有很明顯的陡坎。泥裂是當未固結的沉淀物露出水面時，會受到曝曬而干涸，并發(fā)生收縮和裂開，這時所形成的裂縫稱為泥裂。泥裂的裂片為多角形，裂縫上寬下窄，大致與層面垂直，其中常充填有上覆沉積物的成分。泥裂多見于湖或海洋的濱岸地帶或者河浸灘沉積環(huán)境中。疊層石（stromatolite)是前寒武紀未變質的碳酸鹽沉積中最常見的一種“準化石”，是原核生物所建造的有機沉積結構。由于藍藻等低等微生物的生命活動所引起的周期性礦物沉淀、沉積物的捕獲和膠結作用，從而形成了疊層狀的生物沉積構造。因縱剖面呈向上凸起的弧形或錐形疊層狀，如扣放的一疊碗，故名。第5觀測點：大紅峪溝前行300m處：長城系團山子組（Cht）與大紅峪組（Chd），厚度575m，主要為砂巖、砂質白云巖及白云巖，夾火山噴發(fā)巖?，F(xiàn)象：層間斷層通過左右兩邊的對應層面比較可以清晰看出層層之間形成一定的錯開距離，是典型的層間錯斷。第6觀測點：大紅峪溝前行約1.4km處小溝口：長城系大紅峪組（Chd）與高于莊組（Chg），厚度1530m，主要為含硅質條帶、疊層石白云巖及含錳頁巖為主。硅質條帶、疊層石白云巖：淺灰色，疊層石構造，微晶結構；主要成分為白云石，含硅質條帶。含錳頁巖：黑灰色，細粒結構，頁狀構造，含錳，為錳礦體的上部圍巖。第7觀測點：府君山地質公園：寒武系、奧陶系地層構成的向斜；現(xiàn)象：向斜、飛來峰、斷層、巖溶褶皺的基本單位是褶曲，褶曲有兩種基本形態(tài)，一種是向斜，一種是背斜。從形態(tài)上看，向斜一般是巖層向下彎曲。因此，從地形的原始形態(tài)看，向斜成為谷地。但是，由于向斜槽部受到擠壓，物質堅實不易被侵蝕，經(jīng)長期侵蝕后反而可能成為山嶺，相應的背斜卻會因巖石拉張易被侵蝕而形成谷地。因此，我們應該根據(jù)巖層新老關系來確定一個褶皺是背斜還是向斜，而不能單憑地表形態(tài)來判斷。向斜是良好的儲水構造。石油、天然氣、地下水三者比較，天然氣的密度最小，石油次之，水的密度最大，且向斜的巖層向下彎曲，即儲水。相反，背斜是良好的儲油構造。因為向斜巖層向下彎曲，受力集中于中心。所以，同一平面上各點受力不均勻，不宜修建鐵路、隧道等工程。在逆掩斷層或輾掩構造中，常見老巖層覆蓋在新巖層上，這樣的老巖層稱推覆體。當推覆體遭受強烈剝蝕，周圍地區(qū)露出原來的新巖層，而殘留一部分老巖層，孤零零地蓋在新巖層上，叫飛來峰。地殼巖層因受力達到一定強度而發(fā)生破裂，并沿破裂面有明顯相對移動的構造稱斷層。斷層是構造運動中廣泛發(fā)育的構造形態(tài)。它大小不一、規(guī)模不等，小的不足一米，大到數(shù)百、上千千米。但都破壞了巖層的連續(xù)性和完整性。在斷層帶上往往巖石破碎，易被風化侵蝕。沿斷層線常常發(fā)育為溝谷，有時出現(xiàn)泉或湖泊。野溪-斜河澗地質路線主要內容：地層層序的觀察和地層層序圖的繪制、地質構造認識、地質構造的類型和示意圖繪制、工程地質問題的基本認識。地理位置：野溪—斜河澗屬于北京門頭溝區(qū)妙峰山鎮(zhèn)，位于門頭溝區(qū)東北部，東距北京市中心僅30公里。永定河、109國道穿鎮(zhèn)而過，斜河澗位于永定河邊的山上，豐沙鐵路線正好從村子與永定河之間橫穿而過。野溪橋頭有大臺線、豐沙線。該地層出露比較完整。屬奧陶系中統(tǒng)馬家溝組厚層灰?guī)r。呈箱形褶曲，柔性褶曲。野溪至斜河澗段，沿大臺線鐵路出露的地層是奧陶系中統(tǒng)馬家溝組后層灰?guī)r，從構造上可以看到各種類型的褶皺，如箱型褶皺、柔性褶皺，還可以見到斷距僅1.2米的小斷層。此段永定河流沿山蜿蜒回流，是比較寬緩的水流地段。第1觀測點：斜河澗，觀察永定河中游河谷兩岸的地貌特征。觀察河岸山體褶皺特征，永定河河谷長在110米到150之間，河谷階地發(fā)育良好，形成了明顯的二級河流階地。其中一級與二級之間高差大約2至3米，一級階地與河床之間的高差有2多。延河流流向，右岸的山體大約有100米。該地區(qū)河谷階地為侵蝕階地，且為單側蝕階地。主要是由于河流的側侵蝕，導致環(huán)流再加之地殼運動而形成。河床多河卵石，磨圓度好。階地部位主要是粘性土，沙與卵石。在河流的侵蝕作用下，在永定河兩邊形成不同的河岸特征，有凹岸和凸岸相間而成，在河流的侵蝕作用下，由于河流的侵蝕作用大形成的是凸岸，由于河流的沉積作用大形成的是凹岸，由于地下水位的下降永定河的河谷特征也完全暴露出來，在位于妙峰山山地有丁壩形成，河流的侵蝕作用形成的一級階地二級階地有各自不同的作用和功能，一級階地適合種植和房屋建筑，二級階地比較適合種植對于建筑不太合適。在河岸北側，是妙峰山的山體，在河對面，可以清楚的看到妙峰山的褶皺構造。自西向東，褶皺的形態(tài)越來越大，表現(xiàn)出的形態(tài)也逐漸模糊。在山體最西側，是一個傾斜的向斜構造，緊接著的是一個背斜、直立褶皺，下一個又是向斜、傾斜褶皺（三個向斜，兩個背斜），這樣一直延續(xù)到山體東側。在地殼運動的作用下，妙峰山上有一條大的斷層，越靠近斷層，褶皺越緊密。在最北西側山體的一部分由于受到分化作用而缺失。第2觀測點：順河流流向，觀察其右岸的箱形褶皺特征。河流右岸就是妙峰山，該山由三個向斜兩個背斜組成。其中，靠近西南方向的向斜中的巖層特別陡。說明地質構造過程中，在西南方向上有一個大的斷層，所以此褶皺在形成過程中被擠壓，故其巖層明顯比其它的要陡。向上看，中間的背斜的頂部巖層已被風化剝蝕掉。在其右岸可以明顯地看到箱形褶皺的構造和箱形核部的一側。第3觀測點：觀察隧道圍巖特征（大臺線2號隧道）。隧道口就是處于一個向斜的核部，從隧道口的外圍及形狀也可以看出，隧道口成馬蹄形，并且無襯砌。此路段山體較陡，開挖隧道卻無襯砌，而且很穩(wěn)定，邊坡巖體也沒有任何支護措施，運營基本正常。可見，該段山體非常穩(wěn)定，主要原因是隧道圍巖為奧陶系中統(tǒng)馬家溝組厚層灰?guī)r，穩(wěn)晶結構，單軸極限抗壓強度為30MP，分化不嚴重，巖石工程性質良好，巖體結構特征介于整體結構和層狀結構之間。隧道圍巖的巖層完整而堅硬，巖層傾向又與坡向相反，所以工程性質良好。第4觀測點：觀察2號隧道兩個出口設計的差異。這兩個觀測點主要是目的是以隧道為例讓我們通過比較這兩個隧道出口在結構上的不同，體會到在不同工程地質條件下，我們的施工應該因地制宜，采取不同的設計和施工方法，才能更大限度地減少成本同時保證結構的安全性和穩(wěn)定性。第三觀測點的隧道洞口形狀為馬蹄形，并且沒有任何支護。而另外一個隧道出口形狀規(guī)則，有襯砌維護。馬蹄形無襯砌的隧道很穩(wěn)定，邊坡巖體也沒有支護措施，運營正常，跟它的圍巖特征有很大關系。由于隧道圍巖為奧陶系中統(tǒng)馬家溝組的厚層灰?guī)r，隱晶結構，巖層完整、堅硬、致密，抗壓強度大，抗風化能力強，并且?guī)r層反傾（傾向和坡向相反），因此具有良好的工程性質，無需支護即可滿足條件。而另一出口采用襯砌維護，在于其圍巖和馬蹄形隧道的圍巖的性質差異。我們可以看到，該隧道出口上部巖體有很多的植被，這說明出口巖體較為破碎，完整性差，同時植被的生長也會加速巖體的風化，這是一種生物風化作用。植被還能截留較多的地表徑流，進而促進水對可溶性的灰?guī)r的溶蝕。因此巖體的強度較低，需要進行支護。第5觀測點：觀察向斜構造及溶洞。該山體出露比較完全幾乎沒有什么草木，能很清楚地看出其地層的層序，這座出露的山的地質構造為褶皺構造中的向斜構造和背斜構造相間。但此處的向斜構造也不是完全典型的向斜，它有一些傾斜，根據(jù)目測這座山山頂與地面的高差為55m水平長度為80m。第6觀測點：觀察斷層構造該薄層灰?guī)r沿走向延伸方向突然錯斷，巖脈被切斷；同時我們看到了一些斷層所特有的巖石：構造巖。這些構造巖是由于斷層兩盤巖石相互錯動、摩擦、搓碎，使斷層帶或夾在兩盤之間的巖石碎成角礫、細粉或泥膠結形成的；仔細觀察，我們還發(fā)現(xiàn)了一些微小的擦痕。種種跡象表明，這是一條典型的斷層。該斷層比較小，斷距大概1m多，上盤相對上移，下盤相對下移，是一條逆斷層。第7觀測點：觀察巖漿巖與沉積巖的接觸關系。觀察巖漿巖與沉積巖的接觸關系。如圖可以看出該處巖漿巖侵入沉積巖，隨后隨著地層沉降，風化等地質作用，該侵入巖與上面沉積巖成沉積接觸。第8觀測點：沿線4段人工路肩墻。擋土墻的設計是否符合膨脹土路基邊坡客觀條件，關系到邊坡治理費用和安全問題。擋土墻按位置可分為坡腳墻、坡腰墻和坡頂墻。坡腳墻用在路基坡腳，起穩(wěn)定坡腳土體的作用其中路塹坡腳墻宜與邊溝同時構筑，以起到增加基底摩阻和側向支襯作用。擋土墻基礎埋深一般為大氣急驟影響深度以下1.5m或根據(jù)坡面發(fā)現(xiàn)的滑移結構面情況確定。墻高不宜超過3m,墻后宜留平臺，平臺寬1.5--2m，以改善墻后土體的受力狀況。第9觀測點：觀察永定河畔人工丁壩。該段永定河曲流發(fā)育，凹岸侵蝕嚴重，河岸后退。為了防止河流側方侵蝕，保護路基穩(wěn)固，在遭受側方侵蝕的地段已修筑路肩墻。另外利用豐沙二線的棄渣，堆成丁壩，改變水流主線方向，將侵蝕水流引開，從而保護凹岸路基。第10觀測點：丁壩附近觀測永定河河流的堆積特征人工丁壩與人工路肩墻的作用相似，都是為了保護上部邊坡穩(wěn)定性的。區(qū)別在于人工丁壩主要在于防止底部河流性水流沖刷。流水沖刷會攜帶泥土，將鐵路的路基掏空，使得鐵路傾斜下沉，甚至在火車重力負荷下發(fā)生突然性滑坡與塌落嚴重影響了行車安全。此處的人工丁壩在我們觀察時候已經(jīng)明顯高于水面，但是其作用是不容忽視的，在漲水期或者暴雨時候能有效地起到保護邊坡和路基的作用。第11觀測點：斜河澗豐沙二線2號隧道進口處破帶2號隧道位于一個斷裂破碎帶上。因為有斷層伴生的特殊巖石。我們可以看到隧道上方有一個很長的破碎帶。破碎帶上巖體相當破碎，完整性非常差，節(jié)理非常發(fā)育，風化嚴重。近距離仔細觀察，我們看到了糜棱巖和一些斷層擦痕。這些都是斷層的特征。在隧道體外側，有出露的千枚巖，風化顏色為蠟黃色，結構定向性明顯、破碎，與厚層灰?guī)r的外觀截然不同。由于巖體破碎，在自然環(huán)境作用下和火車的震動作用下，邊坡不穩(wěn)定，因此對隧道外側進行了擋墻防護。第12號觀測點：1號隧道整個洞身全襯砌支護。1號隧道采用了全襯砌支護。王連俊老師解釋，這是由于該隧道通過九龍山向斜核部的原因。一般來說，隧道應當避免從向斜核部穿過，以