地质实习报告.doc

工程地质实习报告 天津大学建工学院06级港口一班 3006205147 杜明宣目 录第一章 概述第 1 页第二章 实习地区地质概况第 4 页第三章 实习地区岩溶概况第10页第四章 实习地区边坡岩体稳定性问题第12页第五章 实习地区隧洞岩体稳定性问题第14页第六章 实习的收获、意见与建议第16页附表一 实习地区地层柱状图第18页附表二 军庄车站附近铁路沿线沉积岩层节理统计原始数据第19页附图一 军庄车站附近铁路沿线东侧岩层剖面示意图第20页附图二 军庄车站附近铁路沿线西侧岩层剖面图及原始数据第21页第一章 概述一、 实习概要2008年6月29日至7月8日期间，天津大学建筑工程学院06级港口航道与海岸工程专业在朱济祥老师的带领下在北京市门头沟区永定河谷两岸一定范围内进行了地质实习。二、实习内容本次实习主要针对所考察地区的地质条件及各种工程地质问题进行初步归纳和分析。在每天的外业工作中，同学结合老师的讲解，利用现有工具（罗盘，地质锤，当地地质图，纸笔等）对所观察到的各类现象和问题进行分析和记录。主要包括如下内容：1、实习地区不同地质时代地层的岩石性质和特征，地层的接触关系，风化情况和工程特性等；2、主要地质构造现象：如褶皱、断层、节理等。测定岩层的产状、确定褶皱的类型，研究断层和节理的性质、分布以及发育规律等；3、第四系沉积层的成因、岩性及分布,本区的地貌特征（山形、阶地、河曲等），查明河谷纵、横剖面情况，研究河谷阶地及其性质，以及新构造运动的特征等；4、物理地质现象：如喀斯特、滑坡、冲沟、崩塌的分布、形成条件和发育规律，以及对工程建筑的影响等；5、水文地质条件：通过对井、泉的调查，了解本区不同岩层的透水性和地下水位，查明地下水补给、运动和排泄条件，以及地下水与河水的水力联系等。外业结束后，结合当地地质资料对实习指导书上所提出的问题进行讨论和作答。实习结束后将实习笔记与所学知识相结合，整理成书面报告。三、实习地区概况1、地理位置本次实习所在地北京市门头沟区，位于北京西部，地处华北平原向蒙古高原过渡地带，东、南与石景山区、丰台区、房山区接壤，西、北与河北省涞水县、涿鹿县、怀来县和北京市昌平县、海淀区为邻。2、气候条件门头沟区属中纬度大陆性季风气候，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季凉爽湿润，冬季寒冷干燥。年平均气温为17.2c。年平均日照2470小时。降水量自东向西逐渐减少，年平均降水量约360毫米。3、地形地貌门头沟区地势西北高，东南低，境内高山峻岭连绵起伏。全区总面积1455平方公里，山区占96。有灵山，百花山，妙峰山等坐落于此，海拔均在1300米以上，山势大概呈北东南西方向延伸。境内植被属于暖温带落叶、阔叶林类型，仅在深山区有桦、杨林，一般林地均为灌木林或杂木混交林，森林覆盖率在40-60之间。4、水系条件地表水以永定河为主，流经区内100余公里，大小支流共300余条。由于受上游降水不均匀的影响，其流量极不稳定。境内流域范围坡度陡，河道坡降大，故水流湍急。加之上游流经黄土地区，河水含沙量较多。该处建有珠窝水库和下马岭水电站，有效的利用了当地的水利条件。地下水以裂隙水为主，流动规律复杂，水资源分布不均匀。5、交通条件区内贯穿有108和109两条国道以及6支北京市公交线路，另外正在修建的北京市六环线路也穿过该区。本次实习的线路多位于109国道（g109）沿线附近。图1-1 实习地区地图（比例尺1：50000）1. 下苇甸至上苇甸公路及g109沿线 2.仙人洞及灰峪村 3.斜河涧火车站铁路沿线 4.军庄车站铁路沿线图1-2 实习地区地形图（比例尺1：50000）第二章 实习地区地质概况一、 实习地区地貌特征北京市门头沟区的地形骨架形成于中生代的燕山运动，为永定河谷的基座阶地。地层主要由震旦系、寒武系、石炭系、二迭系，侏罗系构成，并多覆盖有第四系堆积物。出露岩层大部分为沉积岩，还有部分岩浆岩及较少的变质岩。西北部的下苇甸附近地区为山地（图1-1中1点）。在下苇甸通往上苇甸的山间公路两侧可以见到，该处的山体与远处的相比海拔低。沿公路行进时偶尔可见有冲沟与公路垂直相交（见图2-1）。下苇店村为群山环绕的村庄，村内路面稍有起伏，但当地居民的房舍多建于山坡坡脚。出村后的109国道两侧的山海拔高，且山势陡直，成尖棱状。山体植被覆盖状况较村内的植被覆盖率低。北部的灰峪村为山脚下的村庄，整体北高南低（图1-1中2点）。灰峪村外的周围山体高陡，山上岩石裸露，覆盖植被多为灌木，局部山腰有乔木生长。村北口山地多开发为采石场，植被覆盖率极低。该处由于开采多处山体坡面的角度接近90度。南部的斜河涧地区由北向南地势变陡（图1-1中3点）。北部g109沿线两侧山体平缓但植被覆盖率较好。南部的妙峰山海拔较高，山体陡直并且岩石裸露，由于被此处的铁道穿过，故此地隧洞较多。由g109到妙峰山之间有永定河支流河谷，由于是夏季枯水季节，河床干涸，底部卵石裸露。东北部军庄车站附近山势起伏较缓（图1-1中4点）。铁道穿越山体平缓的东侧，西侧的山高但坡度不大。该处的山体植被覆盖较好。二、实习地区的地层性质 1、震旦系（z）震旦系岩层为本区最老的沉积岩，主要分布于g109沿线的下苇甸地区。下马岭组（）：在下苇甸到上苇甸的山间公路两侧，主要有浅黄色钙质页岩、砂质页岩及一些板岩。页岩由粘土脱水交接而成，有明显的页理。用地质锤敲击新鲜岩体，声音沉闷，回弹差，震手感觉不明显。接近公路路面的岩体根部风化严重，可以见到坡积砂土，岩石变为土黄色，局部变质为绿泥石和绿帘石。在侵入接触带上还可以见到残积土，说明经变质作用后的岩体抗风化能力弱。沿公路向下苇甸的方向一路走来，钙质页岩逐渐变为粘土页岩，颜色由深变浅为土黄色，说明其中的含铁量减少。除页岩外，石英砂岩也是此处地层的重要组成成分。砂岩是由50%以上的2mm-0.05mm的颗粒胶结而成。此处大部分为中粒石英砂岩，即碎屑粒径在0.50mm-0.25mm之间，石英含量大于90%。用地质锤敲击新鲜岩体，声音清脆，有回弹。由深海沉积所得的页岩变为浅海沉积所得的砂岩，说明此处曾发生过海退现象。景儿峪组（）：在下苇甸附近的g109公路两侧。主要有页岩，砂岩和白云质灰岩。泥质页岩页理发育，质软，易破碎，风化严重。石英砂岩可以清晰地看到单斜层理，白色成分为石英，灰色成分为燧石。出现单斜层理说明此处砂岩形成时曾受单项水流影响，由于前文提到附近有海退的证据，故推测此处可能曾是河流入海口或滨海三角洲。进入下苇甸村内，可以看到远处的山上有大量的白云质灰岩，这是介于石灰岩和白云岩之间的过渡类型岩石。岩石主要成蛋白色，质地坚硬，用地质锤敲击声音清脆，回弹明显，并且有震手的感觉。当地居民将这种岩石作为建筑材料，广泛用于铺设道路和用作浆砌块石的骨料以修筑永定河河堤。2、寒武系()府君山组()：在下苇甸电站东侧的g109里程37.75km处，以豹皮状灰岩为主，单层厚度达于1米，属巨厚层，层理不发育。该处为震旦系和寒武系地层接触带，两个岩层的产壮大致平行，但接触面却起伏不平。并且此处老地层顶部有古分化壳，新地层底部有底砾岩，因此可以看出两代地层为平行不整合接触，可推测两代地层之间有过一次地壳升降运动和沉积间断。馒头组()：多见紫色页岩夹杂灰绿色页岩。张夏组()：多见普通结晶形成的鲕状灰岩，夹杂页理不发育的钙质页岩。炒米店组()：多见条带状灰岩和竹叶状灰岩（特殊的碎屑状灰岩）。其形成顺序为：鲕状灰岩发生结晶作用形成条带状灰岩，后又形成竹叶状灰岩。此地区标记为上寒武系（）的底层均以竹叶状灰岩为特征，并且夹杂有其他类型。3、奥陶系(o)冶里组(o)：多见银灰色白云质灰岩，单层厚度60cm-80cm，为厚层。该处为寒武系和奥陶系地层接触带，两代地层产庄一致，互相平行，为平行整合接触。可推测岩层形成期间地壳稳定，并没有强烈的构造运动。马家沟组（o）：灰峪村南口，多见灰色石灰岩，用地质锤敲击，声音清脆，回弹十分明显。单层厚度10cm-30cm，属中厚层。灰峪村南口某采石场内有一开采留下的人工坡面，该处为o马家沟组石灰岩与c清水涧组页岩交界，有s、d地层缺失，为平行不整合接触。由于石灰岩的抗风化能力较页岩强，因此该坡面左侧残积土层不如右侧厚，且右侧植被覆盖较好。 图2-1 石灰岩与页岩的平行不整合接触，左侧为石灰岩（裸露），右侧为页岩（植被覆盖）4、石炭系（c）清水涧组（c）：在灰峪村南口。多为灰色页岩，夹有长石砂岩。页岩页理不发育，有相当一部分已被风化，上面覆盖较厚的残积土层。长石砂岩种主要成分为石英，但长石成分大于25%，与一般砂岩比硬度较大，用地质锤敲击声音沉闷，无回弹。该地区各采石场主要开采石灰岩和页岩，而将长石砂岩作为废料丢弃。5、二叠系（p）山西组（p）：在军庄车站南侧附近铁道沿线，主要成分为砾岩与砂岩。砾岩为硅质基底胶结，成份单一，分选良好，故又名“三好砾岩”。砂岩为长石砂岩，不太坚硬，多数为粗砂和中砂，少部分为含砾砂岩。砾岩和砂岩在一段约20米长的区域内有交替出现现象。由于形成砾岩时水量大，动力足，而相对而言形成砂岩时水量小，动力弱，因此推测该地区水流曾经有周期性变化。红庙岭组（p）：在军庄车站附近广泛分布，为紫红色页岩，是该地区的标志性地层，厚度适中。6、侏罗系（j）辉绿岩组（j）：见本章节下文“（二）岩浆岩3、玄武辉绿岩”词条。九龙山组（j）：在军庄车站附近铁路沿线与g109交汇路段，主要成分为凝灰质基底胶结的砾岩，抗风化能力差，砾石脱落现象普遍，现已凹凸不平。向南走约30米，出现凝灰质份砂岩，节理发育，有发生过崩塌的痕迹。（二）岩浆岩1、花冈闪长岩：在下苇甸至上苇甸公路沿线有广泛的分布，多以岩墙或岩脉的形式出现。花冈闪长岩为酸性岩到中性岩的过渡类型，块状构造，主要成分为斜长石（51%-52%），其他成分为石英、正长石、黑云母、角闪石（各类矿物含量均在10%左右），还有少量榍石。岩石本色为褐色，但大部分裸露处已不是岩石本色，根部局部变质为绿泥石和绿帘石，并有残积土。说明有风化和变质的双重作用。用地质锤敲击新鲜岩体，声音清脆，有回弹，无凹陷。一些岩脉由于遭受铁锈浸染而使得表面有紫黑色块状斑。2、细晶岩：在灰峪村北口和龙凤岭废弃矿山以及军庄车站附近铁路两侧岩体均可见，多以岩床和岩脉的形式侵入石灰岩。细晶岩为西里结构的浅色脉岩，呈砖红色或暗红色，全晶质结构，块状构造。主要成分为石英（40%）、微斜长石（35%）、斜长石（25%）。在龙凤岭矿山处看到的岩脉中还有次生方解石脉和石英脉。前者是由于岩浆冷凝后收缩出现空隙后又有含ca和 hco的水流入空隙，最后固结成为方解石；后者是由于岩浆为酸性，sio含量较高，故能形成石英脉。3、玄武辉绿岩：在军庄车站南3号隧洞附近，主要成分为玄武岩和辉绿岩，总体为灰褐色，岩质坚硬，但性脆多裂隙，且多为石英脉充填形成白色条带。因为有玄武岩的杏仁状构造，又有斜长石、辉石的辉绿结构，因此称此处岩石为玄武辉绿岩。图2-2 细晶岩脉中的次生方解石脉（三）变质岩1、板岩：在下苇甸至上苇甸公路两侧，某些花冈闪长岩的侵入接触带上，页岩的节理发育，并且局部变质为紫黑色的板岩，称之为局部板岩化的页岩。用手触摸页岩岩体靠近公路的底部可以感到明显的擦痕，说明在形成节理时有错动，故该处变质作用为动力变质。另外在下苇甸村附近还可见到黑色板岩，层理发育，厚约8mm-10mm，重结晶现象不明显，板状构造，变余泥质结构。当地居民多将其用作建筑材料以代替瓦片。2、大理岩：在灰峪村北口细晶岩侵入石灰岩的岩床上下边缘各有一层4mm-10mm的白色大理岩层，主要成分为方解石和白云石，具粒状变晶结构，块状构造。是由于细晶岩侵入时温度较高导致石灰岩变质为大理岩。因此该处的变质作用类型为接触变质。 图2-3 细晶岩床上下边缘的白色大理岩薄层（四）第四纪沉积物1、坡积物实习地区坡积物较多，主要为在坡脚处堆积起来的岩石风化产物，或是在河谷两岸的低山丘陵上堆积。所有的坡积物都具有孔隙大、疏松的特点。但一些具体性质随地点和被风化岩石的种类而有所不同。例如下苇甸地区，坡面为页岩的坡脚处坡积物厚，因为页岩易被风化，风化后的残积土经水流搬运堆积在坡脚；而同地区以砂岩为坡面的坡脚处坡积物较薄，因为砂岩抗风化能力比页岩强，因此只有极少数风化后的砂岩被水流运至坡脚形成坡积物。在一些坡面高陡的地方，坡脚处的坡积物常与崩积物混合。例如在g109里程40.01km处，坡脚散落碎石和残积土，由于砾石的成分单一，无磨圆，分选差，且在山路后面山体高抖，说明该坡面曾发生过崩塌，故坡脚处应为坡积物和崩积物的混合体。2、洪积物该地区洪积物整体呈现的性质就是分选差，磨圆差，常含有复杂的碎石成分。洪积物经常沿冲沟倾泻而下，与冲击物混合，例如在g109里程40.8km处有一冲沟，该处坡脚碎石成分复杂，有红、灰、黑等颜色，分选差，级配良好（从直径2mm-3mm到10cm的碎石均有）。说明此处为洪积物和冲击物的混合体。另外，在山谷沟口多形成洪积扇，扇顶一般以粗大的砾石为主，下部以细粒的砂和粘土为主。由于山洪是周期性发生的，因此洪积扇有底不想商场出现交替层理，偶尔具有尖灭和透镜体。在军庄车站东南侧的山上有一小路，路的一侧为洪积扇的剖面，该洪积扇中部位粗大的砾石，上部和底部为较细的砂和粘土，可以看到明显的层理和尖灭现象。3、冲积物实习地区冲沟发育较多，大小不一，冲积物堆积现象明显。此处多为山区河谷冲积物，主要成分为砾石和砂土，但因地形的不同厚度不一。例如在下苇甸至上苇甸公路段距g109距离1.6km处地区，由于下部岩石岩性软弱，有一走向ne52，目测宽约50米并穿过公路的的冲沟，沟内冲积物沉积现象明显，沉积层较厚，植被覆盖良好。而在斜和涧火车站附近冲沟较少发育，冲积物沉积厚度相对较薄。 图2-4 下苇甸附近地区与公路大角度相交的冲沟三、实习地区的地质构造现象（一）褶皱1、上苇甸穹隆上苇甸穹隆属横弯褶皱，位于下苇甸、上苇甸村附近地区。该穹隆主要是由于岩浆岩从下部侵入而使得上部沉积岩层隆起而形成。穹隆中心（下苇甸村附近山区）到穹隆边缘（g109里程约36km处）的距离约为4km。下部岩浆岩为花岗闪长岩，上部沉积岩为下马岭组（）页岩。穹隆中心的背斜转折端形成拉张裂缝，顶部被侵蚀风化，因此穹隆中心的海拔低于四周。穹隆侧翼产生一些小的褶皱和断裂，例如在g109里程39.81km处有一连续褶皱带十分明显。 图2-5 g109某段的连续褶皱穹隆核部（距g109距离0.36km处）产状：倾向200，倾角36；穹隆东部（g109里程39.96km处）产状：倾向169，倾角54。由此可大致推测出下苇甸穹隆剖面，如图2-6所示。图2-6 下苇甸穹隆剖面图2、香峪向斜位于灰峪村附近，轴向71，核部为石炭系、二叠系地层，两翼为奥陶系、寒武系地层。向斜向东倾伏，南翼与军庄背斜相连。向斜北翼（灰峪村南口）产状：倾向161，倾角53；向斜核部（灰峪村外某采石场）产状：倾向161，倾角24。由此可大致推测香峪向斜剖面如图。 图2-7 香峪向斜和军庄背斜3、军庄背斜位于灰峪村南面，轴向53，核部为奥陶系地层，两翼为石炭系、二叠系地层，向东倾伏。背斜核部偏南（灰峪村南部某采石场）产状：倾向143，倾角22。由此大致推测军庄背斜剖面如图。 4、妙峰山髫髻山向斜 该向斜构成了由妙峰山到髫髻山长达四十多公里的山脉，是一个地层走向与山脉一致的复杂向斜。向斜的中心是形成于侏罗纪的火山喷出岩，形成髫髻山山脊。向斜两翼有一些小的褶皱和断裂，本次实习路线经过的地区就有妙峰山附近的褶皱以及一些断层破碎带。 图2-8 妙峰山某处的褶皱（二）断层实习地区各处均可见到规模大小不一的断层。综合野外实习笔记上所有的断层记录，总结断层的标志主要有以下几点：1、 错动岩层在下苇甸村附近地区断层较发育，可以见到断层错动沉积岩和岩脉的现象，例如在下苇甸至上苇甸公路距g109距离1.3km处，花岗闪长岩岩脉连同周围局部板岩化的页岩发生右旋错动，说明在岩浆岩侵入之后该处受水平挤压力形成逆断层。2、 出现断层破碎带与构造岩 图2-9 铁锈浸染的岩脉被错断规模较大的断层形成时由于积压、错动两侧岩体从而产生碎石或岩粉，因此经常出现破碎带。这些碎屑物质可以被胶结形成断层角砾岩或遇水形成断层泥，也可以发生动力变质形成新的构造岩。例如下苇甸村内有一坡面上出现冲断层，由于断层破碎带物质风化严重，已向内凹陷。又如斜河涧火车站附近铁路沿线南侧山体有一条长达70m的断层破碎带，该处底层层序错乱，有断层角砾岩，土黄色灰岩的菱形体被切割发生右旋平移。 图2-10 斜河涧车站附近的断层破碎带，右侧的浅土黄色灰岩菱形体被右旋切断3、 牵引褶皱断层两盘错动时，两盘由于拖拉而在紧邻断裂处形成弧形弯曲现象。在下苇甸地区和斜河涧车站附近都可以看到。4、断层擦痕断层面上由于岩石相互滑动摩擦而形成的密集的刻槽痕迹，用手触摸感觉顺滑的方向即为断层两盘相对滑动的方向。图2-11 g109沿线的断层的牵引现象5、标志地层的不对称重复和大冲沟标志层是指在一个地区内分布范围广、厚度适中、特征明显的地层。而由于断层的错动，岩体破碎易被风化，因此很有可能发育成冲沟，因此有人称之为“逢沟必断”。例如在军庄车站附近的标志层为红庙岭组（p）紫红色页岩的不对称重复出现，和该地区有一条大冲沟，都证明了此处有规模较大断层。（三）节理、劈理、卸荷裂隙等发育情况1、节理节理在岩层中广泛分布，主要有剪节理和张节理两类。剪节理延伸较长，节理面平直光滑，多呈x形排列，能穿过砾石。例如在下苇甸公路距g109距离1.35km处，有一剪节理十分发育的地段，此处岩墙右侧为球状风化，左侧为均匀的剪节理，并有一孤石被剪节理穿过。节理缝隙多被残积土填充，并有裂隙水，加速了风化。 图2-12 剪节理和张节理对比图张节理延伸短，多呈锯齿状延伸，不能穿过砾石。例如在龙凤岭废弃矿山附近有一处土黄色夹杂红色的碎屑灰岩，岩体表面被泥覆盖，但仍能清晰地看见有三条张节理呈锯齿状发育，最长的一条长接近10m。2、劈理劈理常与褶皱断层等构造现象伴随产生，形成间距极小的构造节理。最具代表性的是北京三家店村北口铁路桥头的断层破碎带，在被剪节理切割成菱形的砂岩周围发育着密集的劈理，间距约1cm-2cm。3、卸荷裂隙由于人工坡面的开挖使得岩体一侧卸荷导致该处产生平行于坡面的拉张裂缝，多见于高陡的坡面。在担礼隧道外围岩体上，卸荷裂隙较为发育，裂隙最宽处的宽度从几十厘米到一米不等，绝大多数裂隙内有充填夹泥。多数裂隙的卸荷方向垂直坡面向外，也有极少数裂隙有两个卸荷方向。（四）河漫滩，河流阶地等河谷地貌山区河漫滩较少发育，在下苇甸村内一处河曲的凸岸可以见到宽约15米的河漫滩，覆盖有松散沉积物。在g109里程33km处，路堑两侧为第四纪松散堆积物，下部土颗粒粗，成份多种，胶结好而且有磨圆，上部土颗粒细，为典型的河漫滩二元结构。此处为永定河谷的最高一级阶地第四级阶地。向南走至龙凤岭废弃矿山可以看到底部基岩为马家沟组（o)石灰岩层，因此此处永定河谷阶地为基座阶地。 图2-13 担礼隧道外的卸荷裂隙四、实习地区地层柱状图（见附图一）五、军庄车站附近铁路沿线沉积岩层的剖面图以及节理统计1、军庄车站附近铁路沿线东侧岩层剖面示意图（见附图二）2、军庄车站附近铁路沿线西侧岩层剖面图及原始数据（见附图三）3、军庄车站附近铁路沿线东侧岩层某20米长段节理统计笔者所在小组在2008年7月3日对军庄车站附近铁路沿线东侧沉积岩一个长10m的区域层进行了节理统计，结合王海伦同学所在小组测得的另一个10m段的节理统计数据，画出该地区岩体的“节理玫瑰图”。原始数据见附表一。 图2-14 军庄车站附近铁路沿线东侧节理玫瑰图表2-1 军庄车站附近铁路沿线东侧岩层某20米长段节理统计数据走向（）条数走向（）条数走向（）条数走向（）条数0-1011-2021-3031-4041-505235851-6061-7071-8081-9091995271-280281-290291-300301-310311-32053224321-330331-340341-350351-3604375- 23 -第三章 实习地区岩溶概况一、岩溶现象的分布情况实习地区地处北温带，气温低，降雨量较小，岩溶发育不均衡。岩溶的发育主要依靠含co裂隙水和孔隙水。岩溶的类型为裸露型和覆盖型岩溶。在灰峪村和斜河涧车站附近的马家沟组（o）石灰岩层中发育较好，多发育为溶隙和溶洞。在下苇甸附近的灰岩也有少量发育，岩石表面多发育为溶隙和溶孔。二、岩溶的形态特征1、溶隙和溶孔下苇甸附近地区及g109沿线的灰岩有分布，但不多见，仅在裂隙水充足的地方可见。岩石为可溶性的灰岩。溶隙的宽度1cm-5cm不等，延伸大约在20cm左右。溶孔的直径较小，多在1cm-2cm之间。2、溶洞典型的代表是灰峪村附近的仙人洞。洞底为直径约30m的半球形的主洞室。主洞室东北方向有一直径约6m的狭小的扁形支线洞室。两洞室之间有一条仅容一人爬行通过的通道。两处洞室内均有很厚的灰尘堆积。主洞室底部有一直径约4m的土坑下陷，低于周围20cm-30cm，推测此处地下还有溶洞，地下溶洞的洞顶塌陷导致此处形成土坑。溶洞围岩是马家沟组（o）石灰岩。该溶洞的形成表明曾经此处的地下水富含co,有较强的溶解能力。 图3-1 g109沿线可见到的的溶隙和溶孔除仙人洞外，斜河涧车站附近的石灰岩层中有容隙和小的溶洞发育。溶洞的直径在30cm-1m之间，深度不大。由于该地区的断层破碎带较多，溶隙也在此发育，延伸在30cm左右。3、石笋、石柱和石钟乳仙人洞主动室内石笋和石钟乳较发育。最长的石钟乳长70cm，直径约20cm，挂在洞顶。还有许多小石钟乳，大部分下部尖端处有白色结晶物，说明含ca的水在末端继续形成石钟乳。主洞室内的石笋只有一个，高约1m，直径30cm左右，周围被残积土覆盖。支线洞室内石柱较多，至少为10个。最粗的平均直径70cm，最细的平均直径10cm。图3-2 仙人洞内的石笋、石柱和石钟乳4、残积土和残积砂仙人洞内的下限土坑周围有一圈土质剖面，可以判断是残积土，但由于手电光线较暗分辨不清颜色。洞外有大量土黄色残积砂。 图3-3 仙人洞外土黄色残积砂三、岩溶发育的规律性与影响因素分析1、岩石的可溶性实习地区岩溶发育的地点多位于马家沟组（o）石灰岩层中。由于石灰岩可溶性较砂岩、页岩等其他岩石大，因此易于被含co的水溶解形成岩溶。例如在斜河涧和灰峪村附近（主要岩层是石灰岩）可以看到较多岩溶现象，而在下苇甸村附近和军庄车站附近（主要岩层是砂岩和页岩）岩溶现象则很少。2、岩层的透水性岩层中裂隙的发育情况对岩溶的形成有很大的影响，因为裂隙为水提供了良好的储运通道。在斜河涧火车站附近有一长达70m的断层破碎带，此处岩体完整性较差，溶隙和溶孔等岩溶现象十分明显。3、水的溶解能力对于广泛分布的碳酸盐类岩石，岩溶形成的化学原理为：caco+ho+co2hco+ca因此水中co的含量决定了岩溶的规模。水中co含量越高，水的溶解能力越强，则岩溶越发育。co的来源主要为雨水溶解的空气中含有的co和土壤中的生物化学作用产物。当水的温度升高或呈酸性时，水的溶解能力也会增强。4、水的运动形态水的运动形态是指水在岩层中的循环与交替情况，他决定了岩溶的发育速度。循环良好的水可以带走溶解物质，并补充进新的有溶解力的水。在灰峪村附近地下水循环状况良好，因此可以发育为大溶洞，斜河涧车站附近地区孔隙水水较多，分布不均衡并且循环速度较慢，因此岩溶仅发育在裂隙多的地方。四、岩溶对工程的影响岩溶现象对建筑物有很严重的危害。首先，岩溶会引发水库、运河、渠道的渗漏，甚至可以导致有些水库不能蓄水。其次，岩溶洞穴和裂隙会降低岩体的强度和稳定性，容易引起地下洞室、坝基、边坡等岩体坍塌和失稳破坏。此外，在基坑开挖和隧洞施工时，有可能出现大量涌水，造成事故。虽然岩溶现象对工程的直接影响是负面的，但是岩溶地区的岩溶水是一种丰富的地下水资源，其水量充沛，水质良好，适用于饮用、灌溉和发电。我国已在许多岩溶地区兴建了各种规模的水利设施，相信只要我们充分认识岩溶的特点，充分利用其有利条件，就可以变害为利，成功地修建各种水利工程。第四章 实习地区边坡岩体稳定性问题一、边坡的破坏类型和特征1、松弛张裂由于开挖人工坡面，会使得边坡岩体发生回弹变形以及平行于边坡的卸荷裂隙，成层状的卸荷裂隙带也称松弛张裂带。担礼隧道的两侧坡面卸荷裂隙多有发育（具体参见第二章，三、（三）3、卸荷裂隙词条）。2、崩塌崩塌现象在实习地区十分多见。在g109两侧的边坡岩体小规模的崩塌和坠石后的痕迹十分普遍。在下苇甸至上苇甸的公路距g109距离1.42km处有一浆砌块石挡墙，墙的顶面散落着一层很厚的碎石，直径为5cm-30cm不等。此处的碎石即为坡上滚落的坠石。 图4-1 浆砌块石挡墙和涵洞斜河涧车站附近铁路沿线某处南侧坡脚有一座底部厚为2m的挡墙，该挡墙里在一条大冲沟的沟口处，将沟口堵死。当强后面的边坡高约70m,目测坡度50。挡墙对着冲沟的一侧有许多沿冲沟滚落的崩塌碎石，其中最大的一块直径约1m。由此处向东北方向前行约40m在铁路边堆有碎石，说明该处曾发生过塌方。由于该处边坡岩体中有裂隙水向外渗出，因此推测裂隙水是破坏此处边坡稳定的主要因素。最严重的塌方发生在军庄车站附近的山上，由铁路旁的一个路口上山，前行70m左右便可看到崩塌后堆积的碎石夹杂砂土将这条宽约2m的小路堵死。3、滑坡实习地区唯一可以看到的发生过滑坡的地点是g109里程39.65km处。边坡岩层结构为：下层是土黄色粘土页岩，上层是灰色砂岩。由于修路时需要一定的路面宽度，将砂岩底部的一部分挖掉，因此在此处砂岩有了临空条件。砂岩和页岩的接触面被岩分填充，遇水泥化，砂岩沿此接触面下滑，成为浅层顺层滑坡。 图4-2 g109沿线页岩与砂岩接触带的滑坡机理4、泥石流山洪暴发时，水中夹杂着大量泥沙和石块的洪流称为泥石流。实习地区的泥石流现象和痕迹极少。仅在某些冲沟的尽头可以看见泥石流的堆积。军庄车站3号隧洞附近为古滑坡体，稳定性较差，因此需要在铁路两侧加固，一侧修筑浆砌块石挡墙，另一侧修筑护坡。二、影响边坡稳定性的因素以及提高边坡稳定的措施和方法1、地下水的作用地下水对边坡的稳定性有很大的危害。地下水可以使岩石软化或溶蚀；使软弱夹层形成危险的滑动面；产生静水压力或动水压力；增加岩体重量。例如下苇甸地区边坡岩石节理发育，雨后在节理发育处岩石稳定性极低，甚至有的地方可以用手将石块从岩体上掰下。斜河涧车站附近地区有断层破碎带，裂隙水较多，因此该地区边坡稳定也较差。防止水的渗入和排水是从内部整治边坡失稳的重要方法。实习地区主要采取的是挖截水沟的方法。在g109沿线山体边坡一侧有一条宽约30cm、深约20cm的水泥截水沟。另外，在下苇甸至上苇甸公路距g109距离1.42km处有一涵洞（如图4-1所示），可以截流排水，减小地下水和坠石冲毁路面的可能。除修建截排水设施外，衬砌与砂浆喷护可以防止水从外面深入岩体，军庄车站附近和斜河涧车站附近地区多采用此办法作为边坡防护措施。在军庄车站附近铁路与g109一段相交地区有一段面积约为30m20m的边坡全部做了砂浆喷护，并且还修筑截水沟作为辅助防护措施。2、地层岩性的影响下苇甸地区的岩层多为页岩、砂岩和灰岩，因为他们可以形成抗剪强度低的软弱夹层，因此此类岩石的边坡稳定性很差，修建公路时如果是顺向坡则人工坡面较小。有些变质作用可以增强边坡的稳定性。例如在下苇甸至上苇甸公路距g109距离1.07km处的页岩岩层，由于局部板岩化的变质作用使得层间粘合力增强，虽然是顺向坡但仍没有滑坡等失稳现象。该处为以防万一在公路相对边坡的另一侧修建了一个突出的缓冲区，目的是若发生崩塌时道路堵塞，车辆可以通过缓冲区而绕过堆积物。在g109里程33km处，沿途的边坡均为钙质胶结或泥质胶结的第四纪系散堆积物。由于这种土质边坡受水浸泡时崩塌和滑坡，因此该地区采用了在边坡外挂网或用竹竿拦挡并结合种植作物防止水土流失的方式来加强边坡的稳定。但由于粘土渗水性差，作物较少成活。 图4-3 竹竿拦挡的方法种植作物图4-4 下苇甸至上苇甸公路的某处缓冲区 以防止水土流失3、地质构造及岩体结构的影响褶皱易使岩石受挤压破碎，断层和节理都能加强岩石的风化速度，构成切割面和滑动面，因此这些构造都对边坡稳定不利。另外，顺向坡和逆向坡对边坡稳定性的影响极强。例如在下苇甸至上苇甸公路距g109距离0.8km地段，公路的一侧为顺向坡，另一侧为逆向坡。顺向坡的一侧页岩呈碎裂状，人工坡面开挖的角度小。由于经常脱落，岩石新鲜。而另一侧逆向坡则显得陡直，因为岩石极少脱落，表面长满绿苔。在斜河涧车站附近和军庄车站附近地区，岩层的走向与坡面大角度相交，接近于横向坡，仅从这个方面来说对稳定有利，但综合岩性等方面的因素，该地区仍采取了修筑一些挡墙的措施提高边坡稳定性。 图4-5 军庄车站附近的两种挡墙，左为重力式，右为悬臂式第五章 实习地区隧洞岩体稳定性问题一、 影响洞室围岩稳定的因素1、地形条件实习地区的洞室除担礼隧道外，其余均分布在斜河涧车站附近和军庄车站附近地区。所有洞室进出口地段的边坡都无滑坡崩塌现象存在，排水条件较好。附近亦无冲沟。因此，这些洞室的地形条件都没有对洞室稳定不利的因素。实习地区的洞室规模都不大，铁路和公路隧洞长多数都在20m-30m范围内,宽和高约为6m-8m。在斜河涧车站附近有一废弃的半球形石灰岩矿洞，洞室规模目测为50m30m5m，由于开采量过多（约7000m）可能影响到洞室稳定因此废弃。 图5-1 斜河涧车站附近废弃的石灰岩矿洞洞口2、岩性条件担礼隧道修建在中厚层或厚层的冶里组(o)灰岩层中，军庄车站的3号隧洞修建在玄武辉绿岩中，斜河涧车站附近的铁路隧道和附近的废弃的石灰石矿洞均修建在厚层或巨厚层的马家沟组（o）石灰岩层内。灰岩致密坚硬，对洞室稳定无不利影响。而玄武辉绿岩作为完整的岩浆岩，稳定性较好，利于洞室的稳定。巨厚层的石灰岩坚硬完整，对洞室的稳定没有太大影响。3、地质构造条件担礼隧道修建在水平岩层内，但因为跨度小，失稳的可能性不大。斜河涧地区的铁路隧洞位于倾斜的石灰岩，洞轴线走向与岩层走向近似于平行，洞室的逆倾向一侧围堰压力小，利于稳定，而顺倾向一侧则易于发生滑动和变形。斜河涧车站附近的3号洞室左侧有一断层，但断层的走向与洞室轴线交角大，因此对洞室的稳定性影响不大。在军庄车站南侧铁路与g109相交的地带有一处公路隧道被人工封堵，原因是洞室开挖后洞顶的水平岩层由于节理面的切割导致洞顶经常塌方崩塌，因此该处洞室被废弃。图5-2 斜河涧铁路3号隧洞4、地下水由于洗河涧车站附近有岩溶发育，因此该处的地下水对洞室稳定极为不利，所有洞室都采用了洞内砂浆喷护结合全段衬砌，洞口外一定范围内修筑多层衬砌的方法来防止地下水的渗入。 二、斜河涧铁路隧洞喷锚支护措施 斜河涧车站2号洞的防护措施为该地区最典型、最完善的的防护。洞口附近采用在洞壁上进行现浇混凝土衬砌的方法，而洞室内部采用先打锚杆，固定住围岩，而后进行全段砂浆喷护，之后在洞室的内壁的薄弱处（有断层切割处）采用现浇混凝土衬砌的方法加固，并且起到防止水沿断层渗入的目的。图5-3 2号隧洞中不同位置的不同防护方法，左侧为洞口，右侧为洞内洞外边坡的高陡一侧建造了长约30m的三截翼墙用以加固边坡，每段高约3m,下面两段为现浇混凝土，上面一段为浆砌块石。三、新奥法新奥法（new austrian tunnelling method）概念是奥地利学者拉布西维兹(l. v. rabcew icz) 教授于 50 年代提出的。新奥法的基本要点可归纳如下： 1岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必须充分保护岩体，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。 2为了充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形。一方面允许变形，使围岩中能形成承载环；另一方面又必须限制它，使岩体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。在施工中应采用能与围岩密贴、及时筑砌又能随时加强的柔性支护结构，例如锚喷支护等。这样，就能通过调整支护结构的强度、刚度来控制岩体的变形。 3为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快闭合，而成为封闭的筒形结构。另外，隧道断面形状应尽可能圆顺，以避免拐角处的应力集中。 4通过施工中对围岩和支护的动态观察、量测，合理安排施工程序、进行设计变更及日常的施工管理。 5为了敷设防水层，或为了承受由于锚杆锈蚀，围岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后续荷载，可采用复合式衬砌。 6二次衬砌原则上是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下修筑的，围岩和支护结构形成一个整体，因而提高了支护体系的安全度。 目前新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修建隧道的一种基本方法，基本要点可概括为：“少扰动、早喷锚，勤量测、紧封闭”。在斜河涧2号隧洞内的光面爆破痕迹以及锚杆与砂浆的复合使用充分体现了新奥法在此处的应用。 图5-4 斜河涧铁路2号隧洞内锚杆、砂浆 和衬砌的多重防护第六章 实习的收获、意见与建议不见云海依山麓，怎知足下踏青烟 实习有感拎起15公斤的野战背囊，轻瞟了一眼要暂时告别的寝室，我便和兄弟们踏上了进京的路。“mr.杜明宣这次考得不太好。”先生的这句话在我耳边响了一夜。我从来不认为分数对我有多大的吸引力，因此分数也不认为我有多大的吸引力，这几乎是我习惯的事实。但是别人的看法我是无法漠视的，尤其是先生的评价。我习惯在文章中将老师成为先生，闻道有先后，闻道先于学生之人必为先生。学习是一个过程，在教室中获取知识为学，在实际中运用知识为习。实习，或许就可以解释为对知识的实际运用和联系吧。来到北京，从繁华的市中心逐渐远行，最终到了这处并不发达的郊区。天空始终阴沉沉的，闷热，是这一路上我唯一的感受。接下来的一切都很顺利，入住临时的寝室，分配工具，开会，期待明天的外业工作。回寝室后，躺在床上倒头便睡。第二天我们乘公交车出发，由于先生已经带着一部分人先于我们到达指定地点，我们必须尽快赶到那里。一路上我们沿着公路向高处行去。看着脚下的村落，远处的群山，静静的河水，缥缈的烟云，我想起郭熙山水训中的两句话：“山以水为血脉，以草木为毛发，以烟云为神采。故山得水而活，得草木而华，得烟云而秀媚。”北方的山虽不如江南的秀美，但至少是当得起“山川相廖，郁乎苍苍”这八个字的。在我身后面不知哪位仁兄与我心境暗合，说了一句：“这的景不错啊。”旁边有人马上接了一句：“多好的景也提高不了围岩稳定性，有嘛用啊。”虽是玩笑，但这句话却让我心中一震，继而给我对这里景色的欣赏仓促地画上了一个句号。自此以后我在野外的每一分钟都提醒自己：我来这的目的不是游山玩水，是学习。实习这几天的天气都很不错，多云或者阴天占了多数。这使得我们在山上的体能消耗小了许多。但是闷热潮湿的天气仍然笼罩着每个人的身体，汗水把衣服浸湿后衣服就再也没干过，水成了每天必须大量携带的给养。去斜河涧火车站的那天是个大晴天，白天气温达到了35度。走在路上身体每动一下就能感到灼热的空气撞上皮肤的感觉，泥色的帽子摸上去都有些烫手。去仙人洞的那天天气阴沉，半路就下起了细雨。雨虽不大，但打在脸上的感觉还是有的。山里的雨下不长，只下了十几分钟，但这十几分钟的雨已经足以使我身上的衣服湿透。不过无论晴，雨天，它们都将是我要用心度过的每一天。天气的影响只是一部分，更大的困难来自于我们所走的路。这几天里我们走了各种各样的路，宽窄不一，陡缓各态。最宽最平坦的路当属109国道，而最难走的则是仙人洞外面上山的“路”，那里甚至都不能被称为路，只是大块的碎石堆起来的缓坡罢了。贴切的用一句话介绍一下我在这里的感受就是，只有在这里，人才能体会到现代文明的珍贵之处。当我回去把这里的照片发到网上后，一位同学的第一反应就是：哥们，你去灾区了？书上写的各种岩石的特征、各种地质现象在这里都显得那样苍白无力。一切多媒体教学和摆在眼前的景物比起来都要相形见绌。我触摸了一条条节理，一段段擦痕；看到了各样的岩溶，各样的隧洞；敲击了许多种岩石，许多种夹层。昔日纸上的文字像失去已久的记忆般被唤醒，随即变成了眼前鲜活的事实。如果不是这里，我断然是很难分清岩脉和岩床，剪节理和张节理，衬砌和挡墙，页岩和板岩。但是摆在眼前的一切却是如此清晰，这种清晰是无论分辨率多高的图像也不具有的，因为它的印象已经印在了脑海里就是这样，一看便知。忽然明白了亚里士多德的逍遥学派的主张其实是人类最原始、最直接、最有效的学习途径。我们的教育历经无数次改革只不过是画了一个大大的圆，现在又回到了圆的起点，重新迈进自然的课堂。在这里，学习不再是自己一人的事。这是一个团队共同实现目标的过程。记得在踏上去往仙人洞的山路之前，先生曾动员大家说：“如果实习的只有一个人，那么他（她）是必然无法进洞的，因为这里的路太难走。但是我们可以，因为我们在一起。”于是男生照顾着女生把她们拽上下一块岩石，有手电的照着没手电身前的地面让他们迈出下一步。就是这样，我们一步一步走上山坡，一步一步下到洞里。当我们在洞底擦着汗水相视而笑的时候，先生的一句话让我们不由得要大喊一声为自己喝彩：“看吧，这就是我们携手走过的路。”