工程地质实习报告 北京交通大学

学院：土木建筑工程学 院 姓名：XX 班级：土木 0XXX班 学号：0XXXXXXX 目录 前言 3 专论 3 野溪斜河涧地质路线 4 南口青龙桥地质路 9 周口店地质路线 12 古北口-桃山隧道地质路线 14 结束语 16 工程地质实习报告（教师：XXX） 土木 0XXX 0XXXXXXX XX 第 3 页 前言： 2010 年 5 月，我们土木工程专业及铁道工程专业的全体学生在北京附近进 行了工程地质实习，实习是整个工程地质学教学中十分重要的实践环节，使理 论与实际相结合，为毕业以后的设计、施工中应用有关地质资料打下一定的基 础。这是一次地址启蒙教育，是一次重要的认识实习，重点要理解基本的地址 概念，了解基本知识，学会基本技能。此外，通过实习培养对大自然的热爱， 陶冶情操，提高随地质学的兴趣：也进一步认识实践对于学习来说的重要性； 同时也培养学我们动手的能力、分析具体问题的能力和观察事物的能力。 实习目的和要求 地质实习是土木工程专业的必修课程，通过实习我们要加深对课程中所学 的工程地质知识的认识，建立工程地质条件和工程地质问题的基本认识，建立 基本的地质认识系统，了解初步的工程地质问题处理方式方法。 1、校内实习部分： 了解矿物的一般物理化学性质，掌握用肉眼或其他简单工具鉴定矿物的 1 方法，认识最主要的造岩矿物，为鉴别岩石打下基础； 通过对典型岩石标本的观察与鉴别，了解岩石的成因、分类，掌握岩浆 2 岩、沉积岩和变质岩这三大岩类的基本特征，进一步掌握灭一种岩石的成分、 结构和构造特征，初步了解它们的工程性质。 2、野外实习部分： 在野外实地观察主要类型的岩石，学会简单地鉴别岩石矿物类型的方法， 1 学会怎样采集岩石标本； 远距离、近距离观察一些常见的地质构造，判断其构造类型，通过所学 2 的知识推断构造形成的条件以及原因； 学习罗盘仪的使用方法，学习产状要素的测量及表示方法， 3 学习如何进行节理统计和节理玫瑰花图的编制方法 4 实地进行测量并根据所得数据对围岩稳定性进行分析评价 5 学习绘制地质剖面图 6 实习时间 2010 年 5 月 23 日、2010 年 5 月 30 日 实习地点及路线安排 南口青龙桥地质路线 野溪斜河涧地质路线 周口店一条龙地质路线 古北口-桃山隧道地质路线 实习专论 （一）实习地点：斜河涧 主要内容：地层层序的观察和地层层序图的绘 制、地质构造认识、地质构造的类型和示意图绘制、 工程地质问题的基本认识。 地理位置：野溪斜河涧属于北京门头沟区妙峰 山镇，位于门头沟区东北部，东距北京市中心仅 30 公里。永定河、109 国道穿 镇而过，斜河涧位于永定河边的山上，丰沙铁路线正好从村子与永定河之间横 穿而过。野溪桥头有大台线、丰沙线。该地层出露比较完整。属奥陶系中统马 家沟组厚层灰岩。呈箱形褶曲，柔性褶曲。野溪至斜河涧段，沿大台线铁路出 露的地层是奥陶系中统马家沟组后层灰岩，从构造上可以看到各种类型的褶皱， 如箱型褶皱、柔性褶皱，还可以见到断距仅 1.2 米的小断层。此段永定河流沿 山蜿蜒回流，是比较宽缓的水流地段。 观测点 1： 位置：野溪桥头 地质年代：早古生代奥陶系 岩石类型：灰岩（沉积岩、岩石细密） 内容：该山体出露比较完全几乎没有什么草木，能很清楚地看出其地层的 层序，这座出露的山的地质构造为褶皱构造中的向斜构造和背斜构造相间。但 此处的向斜构造也不是完全典型的向斜，它有一些倾斜，根据目测这座山山顶 工程地质实习报告（教师：XXX） 土木 0XXX 0XXXXXXX XX 第 5 页 与地面的高差为 55m 水平长度为 80m，这座具体请况如下图所示。 观测点 2： 位置：大台铁路 2 号隧道北面洞口 地质年代：早古生代奥陶系 岩石类型：石灰岩（沉积岩、岩石 细密） 内容：该洞口属于无衬砌的隧道工 程，围岩稳定性较好。因为此处的岩石 是沉积型的石灰岩，岩石本身硬度较大， 且岩体的节理不多岩体的完整性较好， 加之此隧道空口地处向斜构造的边缘地 下水较少，故地下水引起的围岩稳定性 问题不突出。 （工程中我们把围岩分为 、五个等级，从到岩石的工程性质由好逐渐变差，此处 的围岩为级或级，岩石工程性质较好。 ）所以该隧道洞口的围岩稳定性较好， 不需要做衬砌，隧道口呈马蹄形。隧道洞口示意图见图。 观测点 3： 位置：大台铁路 2 号隧道南面洞口以及轨道边坡 地质年代：早古生代奥陶系 岩石类型：石灰岩（沉积岩、岩石细密） 内容：隧道在此处做了衬砌，因为 此处的围岩稳定性不好，虽然与大台铁 路 2 号隧道北面洞口相同这里的岩石也 是较为坚硬的石灰岩但是此处地下水的 循环作用较强，此处洞顶的上方有许多 大小不等的岩溶现象，包括溶孔和溶洞（较小的为溶孔，较大的为溶洞） 。岩溶 问题在此处的西南方向表现较为突出，北方不突出，这是由此处的地下水循环 条件决定的。由于岩溶作用的影响，此处的围岩出现了不均匀沉降，这也是添 加衬砌的原因之一。通过观察我们可知此处边坡的围岩稳定性较好，节理不多， 故没有添加衬砌。除了观察此处的地质类型和工程地质问题，我们还在此处测 量了边坡的产状要素：走向、倾向、倾角。值得我们注意的是，正（反）倾向 边坡的稳定性差别很大。 在这里简单叙述产状要素测量的简单方法（用罗盘仪）： 测量走向：将罗盘仪的长边紧贴在岩层面上，保持罗盘仪圆水准泡居中， 1 此时磁针所指的外圈刻度数就是岩层的走向（岩层走向有两个，它们方向相反 相差 180） 。 测量倾向：把测量走向的罗盘仪原位旋转 90并使罗盘仪中的 N 指向岩 2 层倾斜方向，然后使罗盘仪的圆水准泡居中，此时罗盘仪指北针所致的外圈刻 度就是岩层的倾向（我们也可以用倾向和走向的关系来得到岩层的倾向，走向 倾向，走向=倾向90） 。 测量倾角：将罗盘仪垂直，使其长边紧贴岩层面与最大倾斜线相重合， 3 调整罗盘仪的长水准泡使其居中，此时桃形针所指罗盘仪的内圈刻度就是岩层 面的倾向。 观测点 4： 位置:隧道两个出口。 地质年代：早古生代奥陶系 内容：后 面的图所 示的铁路 隧道布置 在背斜的 核部，而 前图所示 的铁路隧道出口布置在向斜的轴部，因为布置在背 斜的核部的巷道或其它地下洞室能有效利用顶板岩体的自然成拱作用，增加洞 工程地质实习报告（教师：XXX） 土木 0XXX 0XXXXXXX XX 第 7 页 室的稳定性。而布置在向斜的核部的巷道或其它地下洞室，一旦两帮岩石下滑， 造成顶部岩石冒落事故，洞室顶部将很难进行进一步维护，所以前图的洞室出 口需要堆砌洞室围岩来保护洞室，再围岩的顶部设有排水设施，用来防止雨水 的渗透破坏作用。 观测点 5： 位置：大台铁路 3 号隧道北面洞口 地质年代：早古生代奥陶系 岩石类型：石灰岩 内容：隧道洞门处有断裂构造（断层） ，但 此处洞门仍没有添加支护，此观测点岩体节理 面多且有方向性，在节理组（即节理多）的方 向上应力集中。 观测点 6： 位置：大台铁路 3 号隧道南面洞口 地质年代：早古生代奥陶系 岩石类型：石灰岩 内容：3 号洞口南面没有断层，但受构造影响此处节理很多，并倾向山体 内侧。 观测点 7： 位置：隧道北冲沟 内容： 影响铁路边坡稳定的自然因素包括 地质、地形、气候和水文条件等，须从以下 方面预防： (1)防水水不仅是滑坡的直接诱发因素， 而且是胀缩循环的直接原因，在膨胀土滑坡 中具有双重危害作用。因此，防治膨胀土滑坡首先是防止水渗人边坡土体，二 是及时疏导地表和地下水。 (2)防风化膨胀上的抗风化能力很低，尤其是地表浅层土体在大气风化营力 作用下，容易形成风化软弱层，常是产生滑坡的危险结构面。 (3)防反复胀缩循环膨胀土反复吸水失水产生胀缩循环效应，常在地表浅层 形成胀缩变动带，使土体结构破坏，强度降低，从而导致滑坡的产生。 (4)防强度衰减土体抗剪强度衰减，是造成边坡渐进破坏，产生滑坡的直接 原因。 人工路肩墙防护 挡土墙的设计是否符合膨胀土路基边坡客观条 件，关系到边坡治理费用和安全问题。挡土墙按位 置可分为坡脚墙、坡腰墙和坡顶墙。坡脚墙用在路 基坡脚，起稳定坡脚土体的作用其中路堑坡脚墙宜 与边沟同时构筑，以起到增加基底摩阻和侧向支衬 作用。挡土墙基础埋深一般为大气急骤影响深度以 下 1. 5 m 或根据坡面发现的滑移结构面情况确定。墙高不宜超过 3 m,墙后宜留 平台，平台宽 1.5-2 m，以改善墙后土体的受力状况。 身不同高度处应设置泄水孔，以排除墙后土体的多余水分。 观测点 8： 位置：永定河河流阶地 内容：随着沟的继续深入，可以明显看到一级阶 地出露。其底部可见裸露基岩，基岩起伏不大，其上 被砾石层夹黄土层覆盖，这是河流沉积中典型的二元 结构特征。砾石层与基岩陡峭，说明当时地壳运动强烈， 使谷底迅速抬升，河流下切强烈。基座阶地表面有非常厚冲积层，由于地质运动的原因使 河流切穿冲击层，切入了基岩。可以看出基座阶地由上部的冲积层沉积物和下部岩基组成。 山前洪积扇典型，河漫滩也十分清晰。河床多卵石，砂和粘土。 观测点 9： 位置：斜河涧丰沙二线 2 号隧道进口处破碎带。 内容：观察糜棱岩和断层擦痕，隧道外出露的千枚岩 糜棱岩为原岩遭受强烈挤压破碎后形成的一种动力变质岩。主要由细粒 工程地质实习报告（教师：XXX） 土木 0XXX 0XXXXXXX XX 第 9 页 石英、长石及少量新生绢云母、绿泥石等矿物组成。矿物颗粒细小，一般小于 0.5 毫米。具明显的条带状和眼球状构造，线理发育。显微镜下可见碎屑矿物具 波状消光、解理和双晶纹弯曲 、颗粒边部碎裂等现象 。 千枚岩为一种细粒显微晶质的浅变质岩石。原岩多为泥质、粉砂质岩和 中酸性火山岩。属低级区域变质产物，但变质程度较板岩稍高。重结晶作用明 显。呈细粒状或鳞片状变晶结构，绢丝光泽。千枚岩性质较软弱，易风化破碎。 千枚岩形成条件：岩浆温度高，使其岩浆岩发生变质。 岩体结构：分为块状和碎裂状，通常由几组结构面切割而成，对宏观岩体力 学性质影响很大，影响边坡稳定性。 阶步擦痕，从深到浅，指向岩体断裂方向，此处地应力高，容易发生地质灾 害，在施工中易发生岩爆。 山沟挡墙，在道路工程中常常用到，此处岩层倾向坡内（东南） ，是排水廊 道。山沟是地质构造引起的， 断裂影响带，黄色岩脉，岩浆冲天 支护结构，断裂带经过地段 隧道支护结构，断裂带经过地段 隧道在向斜核部，围岩稳定性差，岩溶、地下水影响很大 受断裂构造影响，岩体破碎、折曲 （二）实习地点：南口青龙桥地 位置：这条路线南起南口镇关沟北至八达岭 主要内容：新构造运动、节理裂隙、地形地貌及断层特征、风化岩、詹天佑杰 作 出露地层：地层有震旦系沉积岩，震旦系、太古界变质岩，燕山期花岗斑岩 南口属于昌平境内，距离北京市约 50 公里。当燕山与华北平原交界处，因 在居庸关南之口，故名。自古为北京郊区的重镇，其中关沟位于南口镇与八达 岭岭领口之间，是历史上自京师至塞外的要路。关沟一带有诸多名胜古迹，如 居庸关、云台、詹天佑墓、南口城、八达岭关城等。南口所在区域自西向东由 延庆山前断陷盆地、京西隆起山地和北京地堑平原等组成。地 处 南 口 北 并 与 八 达 岭 长 城 、 明 十 三 陵 毗 邻 的 南 口 剖 面 是 我 国 北 方 著 名 的 特 殊 剖 面 之 一 ， 历 史 悠 久 ， 地 位 重 要 ， 有 中 国 中 上 元 古 界 经 典 剖 面 之 称 。 一 百 多 年 来 ， 该 剖 面 不 断 被 地 质 人 士 观 察 研 究 ， 在 我 国 中 上 元 古 代 地 层 研 究 上 占 有 重 要 地 位 ， 是 近 年 来 我 国 北 方 中 上 元 古 界 辅 助 剖 面 与 参 观 剖 面 之 一 。 从大的地貌单元来看，本区由西向东又延庆山前段陷盆地、京西隆起山地 和北京地堑底前平原等。总体地形轮廓是西北高东南低，从西北山区向东南平 原区呈阶梯状倾斜下降，分别构成中山、丘陵、充洪积扇、基岩残丘及平原。 平原和山区相对高差为 400500 米，山区除了个别海拔高于 1000m 的中山外， 多为小于 1000m 的低山及低山与平原交界的山前丘陵地带，一般高程为几十至 几百米不等。 观测点 1： 位置：南口进山处 地质年代：震旦纪 工程地质实习报告（教师：XXX） 土木 0XXX 0XXXXXXX XX 第 11 页 岩石类型：深黑色硅质条纹灰岩 内容：单斜构造，岩石年代较早，经过变质作用使岩浆岩中的二氧化硅含 量增加，所以强度增加 观测点 2： 位置：山体坡脚 内容：从这些规模不大的岩堆，我们可以知道这是典型的山前洪积扇，由 暂时性流水堆积成的扇形地貌，又称为干三角洲。地基岩机械风化作用激烈， 提供了大量粗粒碎屑物。组成洪积扇的堆积物叫做洪积物，通常扇顶物质较粗， 主要为砂、砾，分选较差，随着水流搬运能力向边缘减弱，堆积物质逐渐变细， 分选也较好，一般为沙、粉沙及亚粘土。观察岩石的性质可发现岩石颜色多数 为乳白色和乳灰色，岩层较厚，岩石致密坚硬。 观测点 3： 岩石类型：石英岩（变质岩） 内容：石英岩中硅质较多，岩体强度大，节理 多，围岩稳定性差，易破碎产生崩塌性破坏，形成 棋盘格式。工程处理：柔性支护。 观测点 4：断层 观测结论：顺层断层，上盘为洪积扇，下盘为山体，断面为三角形。扇头 颗粒较粗，扇沿颗粒较细，冲积扇越往下颗粒越粗。 在南口测得的数据： 一 二 三 走 向 258.5 247.3 246.3 倾 向 162.0 160.4 159.4 倾 角 37.8 37.5 35.3 观测点 5：基座阶地 内容：河流沉积中典型的二元结构 基座阶地表面有非常厚冲积层，由于地质运动的原因使河流切穿冲击层，切入 了基岩。可以看出基座阶地由上部的冲积层沉积物和下部岩基组成。山前洪积 扇典型，河漫滩也十分清晰。河床多卵石，砂和粘土。 观测点 5： 内容：太古界片麻岩，岩层倾角逐渐变缓 顺沟前行，沿途岩体岩性 发生变化，但是变化界面已经 别植被覆盖不明显，这一处的 岩性已成为太古界片麻岩，呈 黑灰色，主要矿物成分为角闪 石，还有少量的斜长石和石英， 具有明显的片麻理结构。片麻 岩的矿物成分与其相对应的岩 浆岩相似，主要含有正长石，石英，云母等矿物。与闪长岩，辉长岩及其喷出 岩相应的片麻岩，其主要成分为斜长石，石英，角闪石，黑云母，辉石等。 观测点 7： 内容：在青龙桥车站，我们看到了著名的“之”字形铁 路，此处地形坡度较大，路东、西紧靠具厚山体，陡峻且高， 中间空地极为有限，体会大师精巧设计 （三）实习地点：周口店 主要内容：地质构造（断层） 、三大岩类、溶洞，太古界到新生界主要地层 周口店位于北京市西南约 50 公里的小镇周口店附近。地质作用明显，特别 是河谷发育良好，断层发育明显。各种岩石种类丰富，特别是以花岗岩，闪长 岩为代表的石灰岩，以灰岩，石灰岩为代表的变质岩和以大理岩为代表的沉积 岩储量十分丰富。 工程地质实习报告（教师：XXX） 土木 0XXX 0XXXXXXX XX 第 13 页 观测点 1： 内容：闪长岩（花岗岩） ，石英，是岩浆 岩，致密，强度高，中间夹杂的暗色矿物是长 石、角闪石，是整体块状构造，等晶粒结构。 观测点 2： 内容：强风化的闪长花岗岩，疏松，风化程度 没有明显界限，有石英岩脉，风化对岩体的力学性 质有较大影响。 观测点 3： 内容：薄板状岩石，多用于护坡工程，板岩， 是变质岩的一种。 （变质岩按构造特征分类克分为 片麻岩、板岩、片岩等） 。 观测点 4： 内容：灰岩，是变质岩的一种，有灰质条带，二氧化硅的含量大，抗风化 能力强。岩体和土壤的出露特征是已风化部分在上未风化部分在下，上层土是 岩石风化作用的产物（沉积物） 。 观测点 5： 内容：板岩,板状构造，经风化作用分化为堆 积物，经过风的搬运作用，沉积形成土壤。强度 很低，在某个方向上抗力较弱，块状岩体经敲击 即碎裂成粉末碎块。 观测点 6： 内容：背斜构造，中间是奥陶系的灰岩，两侧是石炭系的砂岩和页岩，都 经历了变质作用，但最终还是表现出背斜构造。 观测点 7： 位置：太平山北坡断层带（岩石破碎） 内容：断层构造，岩溶现象，岩溶塌陷形成土层，硬结成岩，土体变形， 南面灰岩，中间岩体，背面也似灰岩，中间土洞塌陷。 硕岩（沉积岩） ，磨圆性较好，孔隙较大，含水性能较好 灰岩，容易产生岩溶现象，沿节理而产生。岩体出露（周口河） ，闪长岩岩 体，岩浆作用形成变质。 风化的片岩，结构细腻，肉眼看不到颗粒，有成积岩变质作用形成。 板岩，岩浆作用。 页岩（沉积岩） ，薄板片状，抗渗性较好，在地层中是隔水层 断层构造，断层角砾层，张向断层带，导水性好。 （四）实习地点：古北口 主要内容：地质构造、不良工程地质现象，地质构造（断层，节理） 出露地层：太古宙变质岩、中晚元古代和中生代地层及中晚元古代侵 入岩 地理位置：古北口位于北京市密云县古北口镇与滦平县巴克什镇交界处，与著名的居 庸关东西对峙。古北口城北，东有蟠龙山，西有卧虎山，山势险峻，悬崖陡立。潮河从北 部山谷峡口经古北口流入密云水库。 地质状况：该区地质单元主要由卧虎山与古北口盆地组成。卧虎山主要由太古宙变质 岩、中晚元古代和中生代地层及中晚元古代侵入岩构成。古北口盆地是以古北口断层 为边缘主控断层的盆地，盆地内沉积了厚层的土城子组砾岩、砂岩和泥岩。 观测点 1： 位置：卧虎山断层 内容：白云质灰岩，沉积岩（砾岩、砂岩） 观测点 2： 内容：潮河阶地，确定其年代（同位素 法碳 14，古生物法） ，成分比较复杂，经河 工程地质实习报告（教师：XXX） 土木 0XXX 0XXXXXXX XX 第 15 页 流搬运、沉积后形成砾岩，孔隙率较大。 观测点 3： 内容：潮河大拐弯处，观察河曲、河流的侵蚀、沉积作用 潮河由东向西流，对沿岸山坡进行猛烈冲刷，洪水季节侵蚀更为强烈，山 坡坡脚被掏空，造成山体崩塌，山坡后退变陡不稳定。 靠河一侧山体中发育几条冲沟，沟壁两侧岩体风化严重，岩体破碎，崩塌 经常发生。坍塌下来的物质被洪水冲到沟外堆积下来，形成洪积扇。 观测点 4： 内容：不良地质现象，滑坡、崩塌 滑坡：滑坡边界为弧形展布的陡壁，滑体上有几级滑坡台阶，其上醉林生长， 树干向下倾斜，滑体中岩石破碎，零乱，是急剧滑动中伴有崩塌的结果，属于 崩塌性滑坡。 崩塌与岩堆：沿河山体陡立而破碎，崩塌不断发生，雨季尤烈，崩塌下来的物 质堆积形成坡积裾，沿潮河凹岸的山坡坡脚下形成一系列小型岩堆。 观测点 5： 内容：潮河关隧道改线，河流侵蚀滑坡导致开挖岩体隧道失稳，造成大规 模坍方（破坏山体稳定性，山体向下滑动） 。角砾状岩石，偏长的