北京交通大学工程地址实习报告.docx

北京交通大学工程地址实习报告姓名： 学号：指导教师：刘世海班级：单位：北京交通大学土建学院2013/5/20目录1前言11.1实习目的11.2实习内容11.3主要实习路线21.3.1天津蓟县国家地质公园路线。21.3.2斜河涧野溪路线实习线路。22专论22.1天津蓟县中上元古界国家标准地质剖面22.1.1地质概况32.1.2实习内容52.2野溪斜河涧实习路线82.2.1地质概况82.2.2实习内容82.3地质罗盘仪测量产状要素的方法112.3.1直接测量法112.3.2间接测定法112.3.3野外实地测量岩（断）层产状要素123结论和建议134结束语141前言1.1实习目的对于我们每一个学习土木工程的学子，学习工程地质这门课程是为了将地质学的知识用在工程建设上。而这次实习目的在于让学生亲临大自然，应用已学过的理论知识，分析地质构造、岩层性质及产状等，具体分析可能的工程地质问题，巩固所学的理论知识。将理论与实践结合，同时为日后工程结构类课程的学习打下坚定的基础。1.2实习内容1 基本工具的使用方法(地质罗盘仪)；2 地层岩性判别；3 地质构造的判别；4 节理的测量、统计及节理玫瑰花图的绘制；5 地质剖面图的绘制(河谷断面图)；6 地基、边坡、围岩稳定性分析；7 野外地质勘测的基本方法等。1.3主要实习路线1.3.1天津蓟县国家地质公园路线。第一次实习为天津蓟县国家地质公园，老师讲述了除褶皱外的各种地质构造以及地层以及地层分界。1.3.2斜河涧野溪路线实习线路。第二次是前往斜河涧野溪路线实习线路，青龙桥地质路线主要以铁道实习为主，从一定程度上启发了我们关于选线的灵活性，应与当地的地质地貌相结合。斜河涧地质路线讲述了观察永定河中游河谷两岸的地貌特征，其右岸的箱形褶皱特征，观察隧道围岩特征，观察2号隧道两个出口设计的差异，观察褶皱构造及溶洞，观察断层构造。实习过程中听到了刘世海老师，王连俊老师，刘莹老师的讲解，获益匪浅。2专论2.1天津蓟县中上元古界国家标准地质剖面天津蓟县国家地质公园位于蓟北山区，居京津唐三市腹心地带，素有京、津、唐“金三角”之称。地质公园核心带面积9平方公里，南北长24公里，东西平均宽约350米。地质公园主要地质遗迹为中上元古界地层剖面和古生物化石。天津蓟县国家地质公园位于天津市北部蓟县山区，属燕山山脉中段南翼，沿津 (天)围（场）公路东侧（蓟县段）呈南北走向，毗邻八仙山国家级自然保护区，公园东面与河北省遵化市的清东陵隔山相望，黄崖关长城犹如一条巨龙横卧于剖面之上；南面是渔阳古城，县城东侧的翠屏湖是天津市最大的淡水湖和重要的水资源基地；北面是河北省兴隆县雾灵山国家级自然保护区；西面有京东第一山、全国十五大名山之一的盘山国家风景名胜区。居京（北）、津 （天）、唐（山）三市腹心地带，素有京津唐“金三角”之称. 2.1.1地质概况 天津蓟县国家地质公园位于天津市北部蓟县山区，本区18亿年前是古大陆，遭受剥蚀。18亿年时地壳开始下降接受沉积，形成中上元古界长城系由陆相到海相的沉积物，由碎屑岩建造演变到富钾、富镁的碳酸盐岩建造，构成一个巨型沉积旋回。常州沟期气候较温暖，雨量充沛，早期形成厚度较大的河流相碎屑堆积。串岭沟期气候更加湿热，藻类植物大量繁殖，水体相对加深。团山子期和大红峪期同处于亚热带温暖气候，有利于菌藻类生物繁衍，伴随大量碳酸盐岩沉积，形成丰富的规模不等的叠层石礁体。高于庄期气候炎热潮湿，微体藻类大量出现，尤其是高于庄早期藻礁和叠层石相当发育，形成大量碳酸盐岩和铁锰质沉积。在长城纪时期，造成了八亿年跨越，砂岩层理、宏观藻类化石，锰方硼矿等地质遗迹。 蓟县纪从14亿年开始，气候炎热湿润，地壳仍然缓慢下降，有利于碳酸盐岩的大量沉积和菌藻类生物的生长。岩石组合以各种类型的碳酸盐岩为主，古地理处于滨海泻湖相，潮间带和浅海陆棚。从而形成了大量藻类化石和叠层石等生物地质遗迹。青白口纪从10.5亿年开始，地壳下降速率渐缓，碎屑岩、粘土岩增多，出现河流相，滨海岸边砂泥相等沉积环境。景儿峪期地壳下降形成浅海陆棚相泥灰岩沉积。此后地壳上升，陆地遭受剥蚀。仅保留了8亿年的景儿峪组。寒武纪早期，约5.6亿年地壳下降，接受府君山组碳酸盐岩沉积。古风化壳形成“2亿年跨越”的著名蓟县运动地质遗迹。本区在印支运动期，形成了盘山花岗岩，时间约217.1222.7百万年。为花岗岩地貌景区奠定了岩石基础。本区在长城纪大红峪期，约16亿年发生海底火山喷发活动，形成了与火山熔岩类有关的地质遗迹。构造运动是地质景观遗迹形成的主要原因。根据地质条件分析，本区地貌奠基于印支运动期，成型于燕山造山运动。燕山造山运动距今约1.81.4亿年，使蓟县北部黄崖关、九山顶、八仙山及盘山隆起成山。此后，经风化侵蚀形成了砂岩峰林峡谷和花岗岩地貌。府君山地质构造遗迹景区内逆掩断层形成的飞来峰就是燕山运动的产物。古老的地质构造奠定了现代地貌发育的基本框架和发展方向。地势北高南低，地质公园北端与兴隆县交界处的九山顶，海拔1078.5米，是天津市的最高峰。而坐落在地质公园南端的府君山，海拔只有350米，海拔高度相差728.5米。保护区的地貌类型主要有中山、低山、丘陵、宽谷、盆地和坎谷等构成。中、低山主要分布在长城沿线及其以北地区的石英岩分布区，山高、坡陡，气势磅礴。丘陵主要分布在县城以北的石灰岩、白云岩、砂页岩分布区，海拔一般在300、500米。山体浑圆，坡度缓，土层较厚。是我国惟一记录有中上元古界地球演化地质历史的国家地质公园。其范围北起九山顶，南至府君山；东至八仙山，西至盘山，分为7个景区: 1、中上元古界地质自然保护区；2、八仙山石英岩峰林峡谷景区；3、盘山花岗岩地貌景区；4、九龙山碳酸盐岩峰丛景区；5、黄崖关断崖地貌景区；6、九山顶石英砂岩峰林景区；7、府君山地质构造遗迹景区。总面积342.05平方公里，规划面积240.6平方公里，核心区面积53.6平方公里，北纬40004015,东经1171511735。处于京、津、唐交会地带，交通发达、地理位置优越。2.1.2实习内容第1观测点：串岭沟村口，村民堆积的各类岩石墙太古代（Arw）石榴石角闪片麻岩及浅色变粒岩；全为粉砂质页岩。依其岩性可划分四段:一段为深灰、黑色粉砂质页岩，夹黄绿色粉砂岩和含铁细砂岩条带或透镜体，层面可见波痕和干裂；二段为黑色、深灰色页片状粉砂质页岩；三段为灰黑色厚中厚层含灰微晶白云岩；四段为黑色页片状粉砂质页岩，夹灰白色薄层粉砂岩。本组总厚913m。现象：片麻理、天石；片麻理：发育在中、高级变质片麻岩中的一种面状构造。在片麻岩广泛发育地区，片麻理和条带构造常伴生或交替发育，构成片麻岩区具有特色的面理类型。第2观测点：太古界与元古界分界（九龙山村）蓟县中上元古界剖面最底部的长城系常州沟组地质，年龄达18亿年（元古代长城系常州沟组（Chc），而下部太古宙变质岩的，年龄约为25亿年（太古代八道河群王厂组（Arw）。厚度859m，主要以灰白色石英岩状砂岩为主，期间为明显角度不整合，并见古风化层，缺失约7亿年地质记录。现象：角度不整合、砾岩、斜层理、交错层理注：斜层理（如右图所示）：常州沟组下部含砾粗碎屑岩中单向斜层理十分发育，这是河流相沉积的基本特征之一。不同的沉积物有不同的类型的斜层理，如河流形成的沉积物，斜层理是单向的，滨海（潮间带）条件下形成的斜层理是双向的，双向的斜层理也叫交错层。 第3观测点：青山岭村南公路旁： 长城系常州沟组与串岭沟组，厚859m，岩性主要为暗色页岩、粉砂质(云)页岩为主。两组间为整合过度关系，常州沟组顶部的石英砂岩单层变薄粒度变细，形成互层，再向上，形成以页岩为主，夹有凸镜状细砂岩的地层，这便是串岭沟组的开始。 现象：薄层页岩、中华裂梭藻化石；中华裂梭藻化石：串岭沟一段，页岩中产有丰富的微古植物化石，并以中华裂梭藻为代表，这是生物进化史上最早的真核生物。对于研究生物起源具有重要意义。地质年龄约为17.5亿年。 第4观测点：桑树庵村马营公路南侧大红峪沟口东：长城系串岭沟组（Chch）团山子组（Cht），厚度326m，上部为块状含砂质白云岩、白云质砂岩；下部黑色、灰色白云岩与含砂泥质白云岩及灰色叶片状白云岩组成韵律层。现象：阶地、岩层层面、产状；泥裂：当未固结的沉积物露出水面时，会受到曝晒而干涸，并发生收缩和开裂，这时所形成的裂缝称为泥裂，泥裂的裂片为多角形，裂缝上宽下窄，大致与层面垂直，其中常填充有上腹沉积物的成分，泥裂多见于湖或海洋的滨岸地带或者河漫滩沉积环境中。格鲁纳叠层石：一种柱状叠层石，其柱体部分多由硅泥质组成，常彼此间密集共生，柱体横断面为次圆形到椭圆形，基本层理呈薄而平缓的弯形，向上有不同程度的凸起变化，地质年代约为16.8亿年。第5观测点：大红峪沟前行300m处：长城系团山子组（Cht）与大红峪组（Chd），厚度575m，主要为砂岩、砂质白云岩及白云岩，夹火山喷发岩。岩层单元界线为整合过度关系，以大红峪组较大的石英岩状砂岩为界线，其下为薄层砂岩的含粉砂白云岩层间断层：断层是指岩层发生的错断，断层几乎在地壳中到处都有，特别是在山脉强烈变形的岩石中，此处两层坚硬的石英砂岩沿着沟被错开，它位于断层面上盘，地质学家称其为断层。气孔构造和杏仁构造形成原因：岩浆喷发时，压力降低，挥发分呈气体析出，聚集成气泡并向表面浮动，同时又随岩浆流动，当岩浆凝固时，气泡的气壁固化，内部的气体或散失或凝为液体，大部分流出，只留下空洞，即形成了气孔构造。若气孔被矿物填充，即为杏仁构造。根据气孔的形态，就可以判断岩浆流动的方向火山角砾岩：火山爆发时，随着深部岩浆的喷出，由于通州附近的围岩碎片的加入，加上喷发强度及深度诸多因素的影响，可出现火山熔融，分布范围广，角砾成分主要为白云岩、燧石、玄武岩等等。角砾大岩称为火山集块岩。第6观测点：大红峪沟前行约1.4km处小沟口： 长城系大红峪组（Chd）与高于庄组（Chg），厚度1530m，主要为含硅质条带、叠层石白云岩及含锰页岩为主。此两组地层在这里为平行不整合接触关系。高于庄组底部为一层石英状砂岩，层面有波痕，砂岩之下为大红峪组含锥叠层石白云岩，其锥顶被切，表示曾经受到侵蚀作用，即代表一次沉积间断，距今18亿年。重要地质现象：波痕，地质年龄16亿年，由风、水流、波痕交互作用于沉积物表面而形成。2.2野溪斜河涧实习路线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，东距北京市中心仅公里。永定河、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。2.2.1地质概况野溪至斜河涧段，沿大台线铁路出露的地层是奥陶系中统马家沟组厚层灰岩，从构造上可以看到各种类型的褶曲，如箱形褶曲、柔性褶曲，还可见到断距仅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。2.2.2实习内容第1号观测点：斜河涧村口度假村旁观察永定河中游河谷两岸的地貌特征（山峰、山谷），永定河曲流、河漫滩、阶地等河谷地貌（右图）第2号观测点：顺河流流向，观察其右岸的箱形褶皱特征河流右岸就是妙峰山，该山由三个向斜两个背斜组成。其中，靠近西南方向的向斜中的岩层特别陡。说明地质构造过程中，在西南方向上有一个大的断层，所以此褶皱在形成过程中被挤压，故其岩层明显比其它的要陡。向上看，中间的背斜的顶部岩层已被风化剥蚀掉。在其右岸可以明显地看到箱形褶皱的构造和箱形核部的一侧。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。第3号观测点：向斜两翼部右大台线隧道穿过，隧道洞口形状为马蹄形隧道口就是处于一个向斜的核部，从隧道口的外围及形状也可以看出，隧道口成马蹄形，并且无衬砌。此路段山体较陡，开挖隧道却无衬砌，而且很稳定，边坡岩体也没有任何支护措施，运营基本正常。可见，该段山体非常稳定，主要原因是隧道围岩为奥陶系中统马家沟组厚层灰岩，稳晶结构，单轴极限抗压强度为30MPa，分化不严重，岩石工程性质良好，岩体结构特征介于整体结构和层状结构之间。隧道围岩的岩层完整而坚硬，岩层倾向又与坡向相反，所以工程性质良好。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。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。第4号观测点：观测隧道两个出口设计的差异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。对比两个隧道出口，顺下游方向的隧道出口，完全没有衬砌，另一出口则有衬砌维护，这与两侧出口的围岩性质有关。由于一侧出口岩体较完整，抗风化能力较另一侧强，没有任何工程支护，而另一侧出口岩体风化严重，植被覆盖较高，能够截流较多的地表径流，进而促进水对可溶岩的溶蚀能力，可观察到小型的岩溶洞穴，并填充了水流冲刷物质。这些特征使得该出口围岩相对破碎，完整性较差，岩体强度减弱，所以进行了支护。第5观测点：观察向斜构造及溶洞沿铁路线逆河而上，约沟壑处可观察到一处宽缓的向斜核部，核部近于水平，核部岩层层理明显，在完整岩层的底部有干溶洞出露。第6观测点：观察断层构造。继续逆河而上，沿途观察山体，可以看到厚层岩体中出露一条薄层灰岩，并有错动现象，以此判断该段有断层构造。第7观测点：观察岩浆岩与沉积岩的接触关系沿途地段有宽约50cm的岩墙出露，可以明显地看出沉积岩沉积到了岩浆岩当中其接触面有明显的交接特征。第8观测点：人工路肩墙沿途陆续构筑了约4段人工路肩墙，此处山底部紧邻永定河岸，也是河流的拐角处，河流的侵蚀作用强，使河岸的稳定性变差，进而也影响到铁路路基的稳定性，因此对山体进行了防护。第9观测点：观察永定河畔人工丁坝该段永定河曲流发育，凹岸侵蚀严重，河岸后退。为了防止河流侧方侵蚀，保护路基稳固，在遭受侧方侵蚀的地段已修筑路肩墙。另外利用丰沙二线的弃渣，堆成丁坝，改变水流主线方向，将侵蚀水流引开，从而保护凹岸路基。第10观测点：丁坝附近观测永定河河流的堆积特征在丁坝附近观测永定河河流堆积特征，凸岸发育了宽缓的河漫滩及阶地，范围较大，有较多的小石子。该段永定河曲流发育，凹岸侵蚀严重，河岸后退。为了防治河流侧方侵蚀，保护路基稳固，在遭受侧蚀的地段已修筑路肩墙。另外利用丰沙二线的弃渣，堆成丁坝，改变水流主线方向，将侧蚀水流引开，从而保护凹岸路基。2.3地质罗盘仪测量产状要素的方法在第一次前往天津蓟县中上元古界国家标准地质剖面实习路线的时候在老师的悉心教导下学会了如何我们学会的如何使用罗盘进行地址测量。2.3.1直接测量法利用地质罗盘仪在岩层面上量取岩层的走向、倾向和倾角，如下所示。在一定地区进行地质工作使用地质罗盘仪时，应首先根据该地区的磁偏角对罗盘仪进行磁偏角校正。各地区的磁偏角不同，例如，我国西部地区磁偏角偏东，校正时应加上磁偏角度数；而东、中部地区磁偏角偏西，校正时应减去磁偏角度数。经过磁偏角校正后，在本地区使用地质罗盘仪，所测得的方位角即为真方位角。 地质罗盘仪测量岩层产状示意图2.3.2间接测定法在隧道内找不到理想的岩层面时，可采用间接测量法测定岩层产状。如下图所示，在隧道中找出分别位于隧道掌子面和一侧边墙的同一岩层面、，分别找出标高相同的两点、，以测绳连接，即为该层面上的一条走向线，然后用地质罗盘仪测出的方向，即为岩层走向。按照实际观察岩层的倾斜方向，将走向值加（或减），便得到岩层倾向。岩层倾角的求法是，先用地质罗盘仪测出隧道掌子面的方向，并算出它与岩层倾向间的夹角；再测出该方向岩层的视倾角，根据公式即可计算得出岩层的倾角。2.3.3野外实地测量岩（断）层产状要素在野外选择适当位置，由学生选择岩层面，并测量岩层产状。岩层面是不同岩性岩层的分界面，应注意避免出现把岩层的层理面、节理面等较平整的面误作岩层面的现象。同时，还需要注意，选择岩层面应能够代表附近一定范围岩层的产状。如果岩层面不十分平整，可以在测点层面上放置平板（或硬卡片等），在其上测量产状。1. 在缓倾斜或近水平岩层面上测量产状1) 测走向：将罗盘仪的一条长边底线紧贴岩层面，调节罗盘仪使水准仪气泡居中，当磁针静止后对应刻度盘上的刻度值即为岩层两个走向的方位角值。其中，磁北针对应的刻度值为折叠式瞄准器一侧的走向，磁南针对应的刻度值为相反的另一个走向。2) 测倾向：将罗盘仪的一条短边底线紧贴岩层面，折叠式瞄准器指向岩层倾斜方向，调节罗盘仪使水准仪气泡居中，当磁针静止后磁北针对应的刻度值即为岩层倾向的方位角值。3) 测倾角：将测走向或倾向时罗盘仪的底面与岩层面的接触线画出，即为走向线。利用罗盘仪长、短边的垂直关系可在岩层面上画出真倾斜线。将罗盘仪侧立，使长边与真倾斜线重合，手指微微转动倾斜仪制动器旋钮，至倾斜仪气泡居中停止转动，这时倾斜仪刻度盘上的度数值即为倾角。走向和倾向二者只需测量其一。但如果只测量走向，必须根据实际的岩层倾斜方向换算出岩层倾向。换算的方法是：在读出岩层的一个走向后，如果由这一走向顺时针旋转为倾斜方向，则在此走向的方位角值上加即为倾向；如果由这一走向逆时针旋转为倾斜方向，则在此走向的方位角值上减即为倾向。2. 在急倾斜岩层面上测量产状在急倾斜岩层面上测量产状也可以用上述方法进行，不过下列方法更加方便准确。1) 将罗盘仪镜盖紧贴岩层面并调节罗盘仪至水平，磁北针所指的刻度值即为倾向方位角的值。2) 沿镜盖长边作线即为真倾斜线。3) 将罗盘仪侧立，使长边与真倾斜线重合，即可测量倾角。3. 在岩层下层面上测量产状如果有平整的岩层面暴露，而又缺少平整的岩层上层面出露，需要在下层面测定岩层产状。操作步骤与在上层面测量产状相同，但要注意，从罗盘仪上读取倾向方位角值时，应读磁南针所指的刻度值，这是因为此时折叠式瞄准器所指的正好是岩层倾向的反方向。3结论和建议通过这次实习强化了书本上的知识，从实际中看到地层的历史与发展，认识褶皱、节理、断层等地质现象及其成因；掌握围岩稳定问题，边坡稳定问题在实际施工中的运用。同时，也学到了许多在书本上学不到的东西，在本次实习中真正掌握了用罗盘测岩层的方法；一般地质图绘制和绘制剖面示意图等地质勘探方法。通过实习认识到只靠书本知识是不能够完全解决实际问题的，在掌