中南林科大工程地质实习报告.doc

2014 年 12月 24 日教学院长签字：教务处：工程地质实习报告专业班级：土木工程X班学号：2013XXXX姓名：胡萝卜实习地点：黑麋峰 岳麓山 湖南省地质博物馆指导教师：日期： 2015年1月13日至15日，土木学院组织了2013级土木工程专业和城市地下空间专业分别在黑麋峰国家森林公园，岳麓山，湖南省地质博物馆进行了工程地质实习。具体的实习内容如下：1 实习主要内容1湖南省地质博物馆、黑麋峰地质公园： 了解生物进化史和地球的演变史；了解熟悉常见地质标本，掌握常见岩土体的识别方法。 了解湖南的主要矿产和自然景观；进一步熟悉常见主要矿物、以及三大类岩石。 水库高大边坡工程地质与水文地质情况2岳麓山： 地质罗盘的使用，测定岩层的走向、倾向、倾角； 褶皱（背斜）的野外观察； 地下水（承压水）成因、补给、运动、排泄的野外观察。2 实习要求1 能够根据所学的知识，识别沉积岩和岩浆岩，识别简单的构造现象，能对一般的工程地质问题进行分析和评价，提出合理的防治措施。2对实习中所见到的各种现象要现场做好原始记录。3每天结束实习后，要及时总结，做好实习日记。4实习结束后，按要求认真编写实习报告三实习地区地质情况黑麋峰：黑麋峰国家森林公园是省会近郊最大的国家级森林公园，面积4079公顷，主峰海拔590.5米。山脉向西南延伸，止于湘江东岸，区域内岗地面积较大，岗顶多为平展延伸，地表缓和起伏。黑麋峰是典型的火成岩地貌景观，峰峦起伏，岭谷纵横，在局部形成险峻的悬崖峭壁，主要是花岗岩。 （岩石风化，裂隙） 风化作用是地壳表层岩石的一种破坏作用。引起岩石破坏的外界因素有温度的变化、水以及各种酸的溶蚀作用、生物作用、各种地质营力的剥蚀作用等。 风化作用按其性质可分为：物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用。 气候因素主要是通过气温、降雨量以及生物的繁殖状况而表现的。在温暖和潮湿的环境下，气温高，降雨量大，植物茂密，微生物活跃，化学风化作用速度快而充分，岩石的分解向纵深发展可形成巨厚的风化层。在照片中尤为明显。 地势的高度影响到气候：中低纬度的高山区山麓与山顶的温度、气候差别很大，其生物界面貌显著不同。因而风化作用也存在显著的差别。地势的起伏程度对于风化作用也具普遍意义：地势起伏大的山区，风化产物易被外力剥蚀而使基岩裸露，加速风化。山坡的方向涉及到气候和日照强度，如山体的向阳坡日照强，雨水多，而山体的背阳坡可能常年冰雪不化，显然岩石的风化特点差别较大。 （重力式挡墙） （层状结构） 重力式挡土墙是以挡土墙自身重力来维持挡土墙在土压力作用下的稳定。它是我国目前常用的一种挡土墙。重力式挡土墙可用石砌或混凝土建成，一般都做成简单的梯形。 重力式挡土墙，指的是依靠墙身自重抵抗土体侧压力的挡土墙。重力式挡土墙可用块石、片石、混凝土预制块作为砌体，或采用片石混凝土、混凝土进行整体浇筑。半重力式挡土墙可采用混凝土或少筋混凝土浇筑。重力式挡土墙可用石砌或混凝土建成，一般都做成简单的梯形。它的优点是就地取材，施工方便，经济效果好。所以，重力式挡土墙在我国铁路、公路、水利、港湾、矿山等工程中得到广泛的应用。 由于重力式挡土墙靠自重维持平衡稳定，因此，体积、重量都大，在软弱地基上修建往往受到承载力的限制。如果墙太高，它耗费材料多，也不经济。当地基较好，挡土墙高度不大，本地又有可用石料时，应当首先选用重力式挡土墙。 重力式挡土墙一般不配钢筋或只在局部范围内配以少量的钢筋，墙高在6m以下，地层稳定、开挖土石方时不会危及相邻建筑物安全的地段，其经济效益明显。 在黑麋峰的这个挡墙是就地取材，使用附近花岗岩作为材料，节省成本，但是其较为简便，并没有灌浆，因而其稳定性易受水等因素的影响。 岩体层状结构，主要为多韵律的薄层及中厚层状沉积岩、副变质岩；主要结构形状为层状、板状、透镜体；有层理、片理、节理，常有层间错动。接近均一的各向异性体，其变形及强度特征受层面及岩层组合控制，可视为弹塑性体，稳定性较差，可能发生的岩土工程问题为不稳定结构体可能产生滑塌，特别是岩层的弯张破坏及软弱岩层的塑性变形。 （完全风化1） （完全风化2） 从图示看出，此处岩石已经完全风化变成沙石。同时，从图1中部可看出有较为明显的横向的分界线，据老师介绍，这显示分界线上下是两种不同的土层，而下端较为新鲜。在图二中，从右往左，即土层由内向外，颜色逐渐加深。综合起来，显示出里面的土层较致密，外层较疏松，直接看出越靠近表层的风化越严重。 （特种结构的地基） 对高耸结构的特种结构，对地基要求同样很高。 其荷载包括自重、设备重、风荷载、地震作用等。风荷载是高耸结构的主要荷载，设计时需要当地风力的可靠数据。基本风压值、沿高度变化风压、风荷载体型系数和 风振系数是风荷载计算的重要参数。基本风压值。它是通过统计2050年一遇、1020分钟平均或瞬时最大风速来确定的。对于一些特别重要的高耸结构，必须提高其风速统计年限，例如一般结构考虑30年一遇的风速，电视塔要求考虑50年或100年一遇的风速,对于建筑在山间盆地或山口、谷口的高耸结构，则要按实际情况适当调整风压值。风压沿高度变化。则取决于地表面粗糙度。一般按指数或对数规律计算。风荷载体型系数。它和构件外形有密切关系，圆形构件的体型系数比其他形状为小。风振系数。用它来考虑由于脉动风压引起的动力作用，其值的大小和高耸结构的自振周期以及材料阻尼有关。自振周期越长,风振系数越大;材料阻尼越大，则风振系数越小。 据老师介绍，风的作用对其结构稳定性影响很大，可能会让地基与结构脱离，因而需要混凝土墩压重。如果地基不够牢固，恰好位于向斜，在风的作用下，结构对地基有偏心压力，可能连基础向下滑动。因而，对高耸结构，风的作用不可小觑在施工之前的设计和勘察选址阶段就应该保证其稳定性。 （地下水）地下水（ground water），是指赋存于地面以下岩石空隙中的水，狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水。在国家标准水文地质术语（GB/T 14157-93）中，地下水是指埋藏在地表以下各种形式的重力水。 国外学者认为地下水的定义有三种：一是指与地表水有显著区别的所有埋藏在地下水的水，特指含水层中饱水带的那部分水；二是向下流动或渗透，使土壤和岩石饱和，并补给泉和井的水；三是在地下的岩石空洞里、在组成地壳物质的空隙中储存的水。 地下水是水资源的重要组成部分，由于水量稳定，水质好，是农业灌溉、工矿和城市的重要水源之一。但在一定条件下，地下水的变化也会引起沼泽化、盐渍化、滑坡、地面沉降等不利自然现象。 地下水是一个庞大的家庭。据估算，全世界的地下水总量多达1.5亿立方公里，几乎占地球总水量的十分之一，比整个大西洋的水量还要多。根据地下埋藏条件的不同，地下水可分为上层滞水、潜水和承压水三大类。 上层滞水：是由于局部的隔水作用，使下渗的大气降水停留在浅层的岩石裂缝或沉积层中所形成的蓄水体。 潜水是埋藏于地表以下第一个稳定隔水层上的地下水，通常所见到的地下水多半是潜水。当地下水流出地面时就形成泉。潜水存在于地表以下第一个稳定隔水层上面、具有自由水面的重力。它主要由降水和地表水入渗补给。 承压水（自流水）是埋藏较深的、赋存于两个隔水层之间的地下水。承压水充满于上下两个隔水层之间的含水层中的水。它承受压力，当上覆的隔水层被凿穿时，水能从钻孔上升或喷出。按含水空隙的类型，地下水又被分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。这种地下水往往具有较大的水压力，特别是当上下两个隔水层呈倾斜状时，隔层中的水体要承受更大的水压力。当井或钻孔穿过上层顶板时，强大的压力就会使水体喷涌而出，形成自流水。 地下水广泛存在于地基土中,土中含水量的高低,不仅会影响到土的物理、力学性质,而且对建筑物的稳定性和耐久性有着重要影响。 工程基础建设时，基坑建设积水或土质稀软，工人难以立足，无法施工；有的出现“流砂现象”导致边坡塌方，地质破坏；有的内部基坑土体发生较大的位移，影响邻近建筑物的安全。之所以会出现这些异常情况，都是由地下水引起的。 （向斜） 向斜属于褶曲的基本形态之一，与背斜相对。在地壳运动的强大挤压作用下，岩层会发生塑性变形，产生一系列的波状弯曲，叫做褶皱。 为褶曲构造之一部分，两翼指向上方，中央向下屈曲。其在褶弯内之岩层，愈往中央，愈为年轻。向斜之两翼，如向同一方向倾斜，曰转倒褶曲；如两翼之倾斜，几近水平，或作水平状态，曰偃卧褶曲。向斜与背斜相连，彼此方向相反，常使地壳岩层，呈现波状。在向斜构造之中，如含有甚多之小褶曲在内，曰复向斜；如地层是由多个不同方向，向中心倾斜，使向斜略呈圆形，曰盆地。构造与圆丘相反。向斜与背斜，俱指地层之构造而言，与地形之高低起伏无关。背斜层有时可被侵蚀成为低地，曰背斜谷；而向斜层有时亦可被侵蚀剩下成为高山之形状，曰向斜岭。此种与构造相反之地形，曰相反地形。向斜之构造，在沈积岩中最为显著，其规模之大者，可达五十公里以上，小者，可小至一公分以下，曰微褶曲。向斜褶曲，可来自水平之压力；岩层之可塑性流动、重力之滑落，与垂直之运动等。 向斜是良好的储水构造。向斜处适合建水库。利用向斜构造找水。向斜岩层蓄水好，水量丰富容易找。向斜构造有利于地下水补给，两翼的水向中间汇集，下渗成地下水，故打井可以在向斜槽部。 石油、天然气、地下水三者比较，天然气的密度最小，石油次之，水的密度最大，且向斜的岩层向下弯曲，即储水。相反，背斜是良好的储油构造。 因为向斜岩层向下弯曲，受力集中于中心。所以，同一平面上各点受力不均匀，不宜修建铁路、隧道等工程。 （格构梁，黑麋峰水库大坝） 格构加固技术是利用浆砌块石、现浇钢筋混凝土或预制预应力混凝土进行边坡坡面防护，并利用锚杆或锚索加以固定的一种边坡加固技术。格构被广泛采用，其护坡达到既美观又安全的良好效果。 格构的主要作用是将边坡坡体的剩余下滑力或土压力、岩石压力分配给格构结点处的锚杆或锚索，然后通过锚索传递给稳定地层，从而使边坡坡体在由锚杆或锚索提供的锚固力的作用下处于稳定状态。因此就格构本身来讲仅仅是一种传力结构，而加固的抗滑力主要由格构结点处的锚杆或锚索提供。一般提及到的格构加固技术是一种广义的术语，它包含了格构本身和锚杆(索)两部分。 边坡格构加固技术具有布置灵活、格构形式多样、截面调整方便、与坡面密贴、可随坡就势等显著优点。并且框格内视情况可挂网(钢筋网、铁丝网或土工网)、植草、喷射混凝土进行防护，也可用现浇混凝土(钢筋混凝土或素泥凝土)板进行加固。 根据格构的特点和作用，格构加固技术特别适用于坡度较陡、坡体岩土均匀且较坚硬的公路边坡或公路滑坡。但应当注意，对于不同稳定性的边坡应采用不同的格构形式和锚固形式的组合进行加固或坡面防护。例如，当边坡定性好，但因前缘表层开挖失稳出现塌滑时，可采用浆砌块石格构护坡，并用锚杆锚固；如果边坡稳定性差，可用现浇钢筋混凝土格构加锚杆(索)进行加固；而对于稳定性差、下滑力大的滑坡，可用预制预应力混凝土格构加预应力锚杆(索)进行加固。 黑麋峰的岩石主要以花岗岩居多，花岗岩属于岩浆岩的一种，是由岩浆凝结形成的岩石，约占地壳总体积的65%。岩浆岩中有一些自己特有的结构和构造特征，比如喷出岩是在温度、压力骤然降低的条件下形成的，造成溶解在岩浆中的挥发份以气体形式大量逸出，形成气孔状构造。当气孔十分发育时，岩石会变得很轻，甚至可以漂在水面，形成浮岩。 黑麋峰国家森林公园的地质情况大抵如上，在老师的一路讲解下，在实践中对工程地质有了更多的了解和体会。岳麓山： 岳麓山位于东经1124411248，北纬282018027，南北长约4千米，东西宽约1.52千米，主山体面积约6平方千米，主峰海拔300.8米。岳麓山具有亚热带夏热潮湿季风型气候的特色，季风更替显著，大陆性气候影响较大，四季分明，雨季明显。土壤类型为红壤和黄壤，表土多为腐殖质土。岳麓山山体为砂岩、砂砾岩、板岩等较坚硬的岩层组成，抗风化力强，故能保持低山地貌，四周断裂处经长期的侵蚀，逐渐形成沟壑、溪谷，使山体更显巍峨耸立，从白鹤泉至爱晚亭一线为一横向断裂带，发育成谷地，地下水沿断层汇向低谷，而有白鹤、青枫诸名泉形成，大自然的鬼斧神工，营造出了名誉宇内的岳麓山自然景观。岳麓山奠基于古生代，形成于中生代，发展于新生代，距今3亿余年。 （沉积岩 层理构造） 岳麓山主要由沉积岩组成。由沉积物变硬而形成的就是沉积岩。它是三大岩石中地表分布最广的，占地面积的75%。 沉积岩形成两种途径，一是由风化作用或火山作用形成的碎屑岩；二是常温常压下水溶液沉淀形成化学岩，通常称为生物化学岩。由于沉积岩形成于地表环境，所以其中常含有古生物化石。 沉积岩的矿物成分通常分为碎屑矿物和化学矿物两大类。碎屑矿物中最重要的是石英和黏土矿物，其次是长石和云母。沉积岩主要包括有石灰岩、砂岩、页岩等。分为碎屑结构和非碎屑结构。 沉积岩的构造包括层理构造，递变层理，波痕与泥裂； （断裂 节理） 断裂，顾名思义，断裂是指岩层被断错或发生裂开。据其发育的程度和两侧的岩层相对位错的情况把断裂分为三类。一类叫劈理，是微细的断裂变动，还没有明显破坏岩石的连续性。最常见的劈理是在褶曲的核部发育的轴面劈理，常呈扇形（以褶皱轴面为对称轴）。第二类称节理，是岩层发生了裂开但两盘岩石没有发生明显的相对位移的断裂变动。按其形成的力学性质，节理可分为张节理和剪切节理。节理常成组出现，如“X”-形的共轭节理。如果断裂两盘的岩石已发生了明显的相对位移，则称断层，是最重要的一类断裂。 (背斜) 在实地观察中，在两旁的山体查看岩石纹理，可以非常清楚地看到清风峡两边的岩层走向完全相反，很明显因为这里以前是一个背脊，所以两边的岩石走向不同将其挤压拱起，形成背脊。至于这是怎么成了一个谷地呢？ 第一，岩石走向不同，山体受到水平挤压力，背脊褶皱与爱晚亭两点相对，连成背脊轴，而爱晚亭跨在背脊轴部； 第二：爱晚亭前面的岩石与湖泊两侧山体的岩石一样；其倾斜方向都是由靠近爱晚亭一侧向两边向下。 第三：标志层的成分，一圈同成分的岩石成轴向分布，证明这里本来的确有过拱起的山脊。 第四：由风水常识，一般建筑物都是修建在背斜上。由这三个证据可以判断爱晚亭所在位置是在背斜处。但爱晚亭处在山谷是因为背斜易受侵蚀形成山谷。 （地质罗盘）1 地质罗盘仪的使用方法 在使用前需作磁偏角的校正。在对方向或目的物方位进行测量时即测定目的物与测者两点所连直线的方位角。方位角是指从子午线顺时针方向至测线的夹角。首先放松磁针制动小螺纽，打开对物觇板并指向所测目标，即用罗盘的北（N）端对着目的物，南（S）端靠近自己进行瞄准。使目的物、对物觇板小孔、盖玻璃上的细丝三者连成一直线，同时使圆形水准器的气泡居中，待磁针静止时，指北针所指的度数即为所测目标的方位角。2 岩层走向的测量 岩层走向是岩层层面与水平面相交线的方位，测量时将罗盘长边 的底棱紧靠岩层层面，当圆形水准器气泡居中时读指北或指南针所指度数即所求（因走向线是一直线，其方向可两边延伸，故读南、北针均可）。 岩层倾向的测量 岩层倾向是指岩层向下最大倾斜方向线（真倾向线）在水平面上投影的方位。测量时将罗盘北端指向岩层向下倾斜的方向，以南端短棱靠着岩层层面，当圆形水准器气泡居中时，读指北针所指度数即所求。 岩层倾角的测量 岩层倾角是指层面与假想水平面间的最大夹角，称真倾角。真倾角可沿层面真倾斜线测量求得，若沿其他倾斜线测得的倾角均较真倾角小，称为视倾角。测量时将罗盘侧立，使罗盘长边紧靠层面，并用右手中指拨动底盘外之活动扳手，同时沿层面移动罗盘，当管状水准器气泡居中时，测斜指针所指最大度数即岩层的真倾角。若测斜器是悬锤式的罗盘，方法与上基本相同，不同之处是右手中指按着底盘外的按纽，悬锤则自由摆动，当达最大值时松开中指，悬锤固定所指的读数即岩层的真倾角。湖南省地质博物馆：湖南省地质博物馆是我省最大的自然科学博物馆。始建于58年，80年对外开放，常年担负着全省地质科普、科研、对外交流等任务。属地学类专业馆，各类珍贵标本、馆藏展品一万余件，其中无齿芙蓉龙、辉锑矿、白钨矿独具湖南特色.02年经省政府批准，投入1.4亿，已建成占地71.9亩的现代化新馆，是集声光电于一体的现代高科技科普场所.将规划用3年的时间建成国内一流的矿物晶体展示中心。 （湖南省地质博物馆）地球厅 地球上为什么会有高山大洋、平原盆地、矿物岩石？这是人们普遍好奇的问题，也是地质学所研究的问题。在这里你可以了解到地球的形成与各种地质作用所展示的风貌，三大岩石（火成岩、沉积岩、变质岩）的基本特征，地震与海啸形成的机理，天文天象的基本知识。 人们通常将地球看成是由地壳、地幔和地核3部分组成中心层是地核；中间是地幔；外层是地壳。地壳与地幔之间由莫霍面界开，地幔与地核之间由古登堡面界开。地震一般发 生在地壳之中。地壳内部在不停地变化，由此而产生力的作用，使地壳岩层变形、断裂、错动，于是便发生地震。超级地震指的是指震波极其强烈的大地震。但其发生占总地震7%21%,破坏程度是原子弹的数倍，所以超级地震影响十分广泛，也是十分具破坏力。 地球动力学理论有较快的发展，以一定的地球模型为基础，用连续介质力学的方法，以整个地球为对象，统一研究了地球章动、固体潮及地球内波。这一理论的系统性较好，结果也符合实际。随着实测和计算技术的发展，数学、力学理论的不断前进，反演问题的精度将日益提高。地球动力学在阐明地球结构的形成和演化上将起更大的作用。矿物厅 矿物是由地质作用所形成的单质或化合物，是组成岩石的基本成分。 （地球厅）在这里你可以了解地球上矿物的基本性质、矿物的分类、用途，学会识别常见矿物的基本方法，同时可以零距离地接触这些大自然的瑰宝。 （石英） 矿物: 地壳中的元素在各种地质作用下形成的天然单质或化合物。绝大多数矿物都是晶体，具有各自特定的晶体结构。同种矿物的单个晶体往往都有有自己常见的形态，称为晶体习性。 晶体习性：针状，粒状，板状，片状， 矿物的物理性质：1）颜色和条痕2）透明度和光泽3）硬度4）解理与断口5)密度6)弹性，饶曲，延展性 常见的矿物：黄铁矿，石英，赤铁矿，方解石，石膏，正长石，斜长石，黑云母，白云母，滑石，角闪石，蒙脱石，辉石。 详细介绍了有关矿物的基本性质、分类及用途，此外，还展示了在湖南境内发现的新矿物。大家对展厅内非金属矿产介绍，个个都观看的非常认真，尤其看到各种造型新颖独特而且精美细致的岩石时，都不禁由衷赞美！古生物厅： 生命的起源是个未解之迷，通过巨幅自然与生命演化螺旋示意图，清晰地揭示从古生代、中生代到新生代地球生命的演化过程。这里有幻影成像和澄江