平凉市工程地质认识实习指导书

1、精选文档土木工程专业工程地质野外()实习指导书 土木工程学院1、实习目的、内容要求与方式 土木工程专业野外工程地质实习是教学计划中一个不可缺少的实践性环节，对学生学好后续课程和掌握解决工程建设中各种地质问题的方法有着极其重要的意义。1.1 实习的主要目的1）通过实习，使学生获得地质实体的感性认识，巩固课堂所学的基本理论和基本知识，为后续课程的学习打下良好的基础。2）通过基本技能的训练，如地质现象的观察、描述，地质资料的收集、整理，简易地质仪器、工具的使用等，使学生了解野外地质工作的一般内容和方法。3）了解地质病害对工程建设的影响，病害区地质工作的方法，典型病害的防治措施，使学生掌握在工程建设中

2、如何应用地质知识。1.2 实习的内容要求1.2.1 内业工作 为了进一步巩固与提高野外实习效果，对收集的实际地质资料，应及时进行分析整理，以便得到全面系统的深人认识。配合外业主要有下列内业工作安排： 1)野外资料的整理和分析：记录及标本的整理，地质现象的分析，工程地质问题的讨论；节理统计图及实测地质剖面图及地层柱状图的绘制； 2)区域地质概要及有关资料的阅读； 3)勘测及试验工作的有关资料； 4)按时完成实习日记，作好实习总结报告。 1.2.2 外业工作 实习开始首先由教师介绍实习地区的地质概要，布置实习内容及地质路线的具体安排，结合边讲课、边实习的现场教学方法，采取循序渐进的步骤，紧密结合实

3、地、实物进行教学实习，逐步培养同学的独立工作能力，为此，实习期间大致分为三个阶段：以教师多讲解，同学观察认识为主阶段；教师少讲解，多提出问题，同学多思考的独立工作阶段；以同学观察分析为主，教师答疑小结，独立工作的阶段。外业工作有如下几方面的主要内容。 1）地质路线观测 主要是通过几条地质现象比较丰富的典型路线，使同学能观察到主要的地质现象，其内容包括： 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。 主要的地质构造现象：如褶皱、断层、节理等。测定岩层的产状、确定褶曲的类型，研究断层和节理的性质、分布及发育规律等。 第四纪沉积层的成因、岩性及分布；本区的地貌特征

4、(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。 物理地质现象：如喀斯特、滑坡、冲沟、崩塌等的分布，形成条件和发育规律，以及对工程建筑的影响等。 2）地质点的观测与描述 地质点的选择、位置的确定、地层时代、岩性特征、产状要素的测定、地质构造特征、地质现象观察，绘示意剖面图及素描图，标本的采集及记录描述等。 3）建筑物工程地质条件分析与问题评价结合实习地区的建筑物的工程地质条件进行观测、分析与评价。 1.3 实习的方式野外地质实习方式是：在实习区布置观察线路，观察线路上布置观察点，教学内容安排在观察点上进行。在每个观察点，先由教师简要介绍观察点的内容

5、和要求，再由学生进行实地观察，必要时可借助简单的地质仪器和工具，测量岩层产状、做素描图，信手剖面图等。在学生观察的基础上，由教师引导开展讨论，分析观察的结果，最后由教师归纳、总结、讲解各种地质现象的形成原因和过程。在整个过程中，注意诱导学生在宏观和微观上，时间和空间上等方面思考问题、活跃思维。实习以组为单位进行。实习结束时，每人提交工程地质实习日记及报告。实习成绩的评定根据学生在整个实习期间的学习态度，野外记录、提交的日记和报告书的质量，对各种地质现象的识别能力，野外基本工作方法的掌握程度等方面，按优秀、良好、中等、及格、不及格评定成绩。凡工程地质实习成绩不及格者，可随下届学生补作。2、实习地

6、点与时间安排 2.1 地点1）区内沉积岩、变质岩、第四纪松散沉积层均有出露。2）公路沿线及径河岸边的地质剖面露头明显。3）有较典型的褶皱、断裂、不整合接触等地质构造现象。4）有较典型的滑坡、泥石流、崩塌、黄土陷穴等不良地质现象，且有工程治理措施。 5）有典型的由泾河所形成的河谷地貌和黄土地貌。2.2 时间安排工程地质实习时间外业总共为6个工作日，内业为1个工作日，外业具体安排如下：长庆桥至罗汉洞线路 1天鸭儿沟银洞官庄至干沟线路 1天干沟至南窑峡线路 1天崆峒山路线 1天安国镇至六盘山线路 1天综合整理、编录 1天路途 1天3、平凉地区工程地质概况 3.1 自然地理概况平凉实习区位于甘肃省东部

7、及宁夏南部交界地区，其行政区划属甘肃省平凉市及宁夏回族自治区隆德县，兰（州）西（安）公路贯穿本区，为本区交通干线。宝（鸡）平（凉）固（原）公路亦为主要公路，各县城及各乡间也道路畅通。本区西部为六盘山脉，为中高山地形，海拔一般在2500米以上。公路两侧及河谷露头较清楚。小关山至太统山一带，海拔一般在5002500米之间，属中低山或低山丘陵地形，因黄土覆盖，仅在沟谷及采石场有露头分布。崆峒山位于甘肃省平凉市西郊崆峒镇，距平凉市15km。实习区东邻平凉市，西接宁复回族自治区的隆德县，北为镇原县，南连华亭和祟信县，总面积83.6km2。地理坐标：北纬352708353508，东经l062716l063

8、600。崆峒山区地处六盘山东麓与陇东黄土高原的结合部，在地貌成因上为缓慢褶曲和逆断层上升的断块山，由白垩纪底砾岩水平层与垂直节理经断层发育和剥蚀作用而成，属中等切割的中山。海拔高程15002234m，其中香山主峰2123.2m，太统山主峰2234m，相对高差500750m，山势险峻，孤峰林立，岩壁陡直，峰恋迭障，气势雄伟。 本区属温带半湿润气候，夏季凉爽多雷雨和冰雹；秋季多雨雾；冬季寒冷干燥少雪。年太阳辐射总量约129.24千卡cm2，年平均气温约8.6。1月平均气温为零下5.1，7月为21.0，年极端最高气温37.3，年极端最低气温-25.4，无霜期178天。年平均降雨量511.2mm，多分

9、布在610月，而其中79三个月份的降水量占全年降水量的50以上。随海拔的升高降水量增加，阴坡比阳坡降水量有所增加。区内冲沟发育，多峡谷，主要河流为泾河，发源于六盘山区，流域面积597km2。径河的一级支流后峡（胭脂川），源于六盘山的米缸山，汇水面积185.6km2，多年平均径流量2598万m3。其它冲沟多为季节性间歇流水沟谷。由于气候和土壤条件适宜，崆峒山植物保护较好。区内森林覆盖较高，覆盖率达62.6。1980年，在山南侧泾河的前峡口建成崆峒水库，坝高63.8m，长402m，库容2970万m3，水深331m，流域面积597km2，为甘肃省东部最大水库。1983年，崆峒山被列为甘肃省自然保护区

10、和省级风景名胜区，保护区范围30km2，游览区面积14km2。3.2 区域地质背景3.2.1 地质构造与古地理特征实习区在大地构造位置上处于北祁连褶带东缘，鄂尔多斯盆地西侧，贺兰-六盘山陆内造山带偏南段。贺兰-六盘山山脉与龙门山、横断山山脉共同构成我国著名的经向构造带，是中国大陆东西部构造的重要分界线，东部称为东亚或滨太平洋构造域，西部称为西域-青藏构造域。该经向构造带又是中国著名的地震带和现代地壳运动特别活跃的地区之一。因此，实习区地质构造现象较为复杂，地壳运动强烈。早古生代本区为较稳定的浅海相碳酸盐岩建造，奥陶纪后全面缓慢上升为陆地，沉积了较厚的陆相碎屑岩。中生代早期地壳发生颤动性升降，几

11、度出现沉积间断，中、新生代该地以内陆河流相沉积为主，兼有湖泊、沼泽相沉积。本区地层变化明显，呈南北走向的中等褶皱，两侧边缘地带断裂发育，岩层倾角较小，构成轴向北北西的复背斜。复背斜由二个背斜，一个向斜构成，两翼不对称，北东翼陡，倾角50，局部有倒转现象，南西翼较缓，倾角在30以内。两翼压性或压扭性断裂发育，冲断面倾向南西，向北东方向仰冲，撕裂面宽20cm，中间夹有黄褐色含砾断层泥。崆峒山为太统山复式背斜的西南翼。由于受区域地质构造的影响，区内地层派生节理发育，节理面平直并延伸较远，砾石被节理切割，切割面平直、光滑，地貌上形成悬崖峭壁或大型石柱、石林。1）小黄峁山三关口沙南背斜带位于固原小黄峁山

12、至沙南，直至陇县景福山一带。三关口南主要褶皱走向北微偏西，背斜核部由寒武系灰岩、奥陶系薄层灰岩组成，一般东翼陡、西翼缓，该背斜带上的主要背斜构造有三关口背斜和张家台背斜。三关口背斜：褶皱轴北北西向，为两翼不对称的短轴背斜，核部由奥陶系灰岩组成，轴向约3公里，背斜东西两翼均发育有断层，东翼的断层即小关山逆断层。西翼近轴部发育有北偏东向的正断层。2）店洼太统山大台子背斜带该背斜由一系列走向为南北或北偏西的褶皱和冲断层组成。构成背斜核部的震旦系硅质灰岩、白云岩、寒武系石英砂岩、灰岩及奥陶系块状灰岩、钙质页岩等组成太统山、大台子的主体和主峰。太统山以北褶皱轴近南北向，太统山一带渐变为南偏东，愈向南愈偏

13、向南东向，呈现向南西突出的弧形。太统山背斜：北端从韩家沟开始，经银洞官庄延至干沟一带，长达3公里，由两个北斜一个向斜构成复式背斜，核部由奥陶系块状灰岩组成，二叠系含煤岩系不整合其上。背斜两翼不对称，北东翼陡，倾向达50度，局部有倒转现象；南西翼较缓，倾角在30度以内，两翼各有一压性或压扭性断层。3.2.2 地层实习区出露的主要地层有奥陶系(O)、二迭系(P)、三迭系(T)、白垩系(K)和第四系(Q)，由老至新，简述如下：1）奥陶系a、三道沟组(O1s)：仅在太统山一带出露，为灰色、浅灰色、浅黄灰色厚层灰岩与薄层豹皮状灰岩互层，与上覆二迭系呈角度不整合接触。该地层为一套浅海相至中深海介壳灰岩相沉

14、积，含丰富的腹足类、头足类及腕足类化石。b、中奥陶统平凉组(O2p)：出露于银官庄、太统山、干沟一带，整合于三道沟组之上，厚180米，主要岩性为灰黑色页岩夹泥灰岩、角砾状灰岩。2）二迭系(P)主要分布在红庄子、王店、大台子、二、三道沟、太统山、南窑峡等地，为北方型陆相碎屑沉积，植物化石丰富，属中晚华夏植物群。其岩性下部为灰色、灰黑色石英砂岩、砂质页岩、砂质泥岩及煤、铝铁等沉积矿产，分两统四组。下部为湖相沉积，由灰色、灰黑色石英砂岩、页岩及黄灰色泥质砂岩、泥岩组成。上部为紫红色灰绿色砂岩、紫红色、兰灰色、灰绿色砂质泥岩、泥岩及褐色、紫褐色砂岩、砾岩、泥岩夹泥灰岩透镜体。3）三迭系(T)实习区仅见

15、上三迭系延长群下亚群和中亚群，出露以崆峒山的十万沟和泾河河谷一带巨厚层陆相粗碎屑岩为代表，以平行不整合的接触关系覆于二迭系之上，沉积物以西部、太统山一带最粗，由砾岩、砂砾岩及砂岩组成，厚度大，向东南粒度急剧变细，厚度变薄，岩石色调由红变绿。岩性为紫色、灰黄色砾岩、砾状砂岩及砂岩以砾岩为主，砾岩层厚l2m，砾石成分以灰岩为主，次为砂岩、变质岩，磨圆度好，多呈浑圆或椭圆状，分选性差，大小混杂，砾径一般在l3cm，占50以上，大者57cm约占25，少量达20cm，铁、钙质胶结，砂质充填，呈基底式接触，具水平层理和斜层理。在页岩中产植物化石。4）白垩系(K) 崆峒山地区白垩系仅见六盘山群三桥组(Kls

16、)及和尚铺组(Klh ),不整合覆于二迭系和三迭系之上。三桥组(Kls)出露在实习区较大范围内，特别是崆峒山一带分布的更为广泛，形成景色优美的丹霞地貌景观。该组岩性单一，为灰色、紫红色砾岩、角砾岩，铁钙质胶结，砂质充填，胶结不均匀，层理难辨，岩性坚硬，属山麓相堆积物。砾石成分复杂，以灰、灰黑色灰岩，紫红色砂岩、粉砂岩为主，次为灰白色石英岩、硅质岩，浅黄绿色砂岩。中部砾岩层的颜色和砾径变化较大，紫红色砂岩，磨圆度差异较大，从浑园状到棱角状均有，岩石坚硬。浅黄色砾岩，磨圆度中等，分选较好，钙质胶结，砂质充填，砾石成分中灰岩磨圆度较差，硅质岩、砂岩磨圆较好。底部紫红色砾岩，磨圆度较好，以等轴状为主，

17、扁平状次之，分选性差。下部砾径略粗大，铁、钙质胶结，胶结不均，细砂质充填，少许泥岩、硅质岩。砾石长轴无定向性，总体上看顺层，呈基底式接触。和尚铺组(Klh)出露在实习区西部边缘地带，分布面积较小，与三桥组为连续沉积。岩性为暗紫红色砂质泥岩、细砂岩夹兰灰色泥岩、页岩及薄层泥灰岩，产植物化石，该岩组具水平层理。5）第四系（Q)出露于实习区东北部为泾河河谷l至3级阶地堆积，上部为亚砂土，厚35m，下部为砂砾石，厚5l0m。其次为风积黄土(Q32eo1)，分布于实习区内的夷平面及山顶上，以实习区北部最发育，厚520m。3.2.3 地质发展史实习区早古生代奥陶纪时期，属浅海、中深海的环境，处于相对稳定的

18、古地理条件，海水侵漫范围及规模较大，形成了一套海相碳酸盐沉积。到了奥陶纪晚期海水变浅，受到海底流的影响，环境更加动荡，头足类和底栖腕足类有一定发育。经过距今4.22.8亿年的志留纪-石炭纪末期的沧桑巨变，形成了二迭系古地理格局。当时北祁连山区海水退出，使之与华北陆盆相连，基本上保持着早二迭纪内陆盆地的范围，但在古气候上发生了明显的变化，早期崆峒山地区比较温湿，以灰色绿色碎屑岩沉积为主，植物化石比较丰富。整个盆地的沉积呈现南厚北薄，南粗北细的特点，南部厚600800m，而北部为200m左右。充分反映了盆地南北两个古陆剥蚀程度的差异，表现出南强北弱的特征。晚二迭纪末期，平凉地区气候变为干旱，沉积了

19、较厚的紫红色碎屑岩。距今约2亿年的三迭纪时期，崆峒山一带出露了巨厚陆相粗碎屑岩沉积。而由于受印支期运动的影响，地壳运动强烈，形成一套滨海-浅海相沉积，每一个沉积旋回颜色为紫红色-灰绿色-灰色-紫红色，说明气候由干热转为温湿又到干热，从氧化环境到还原环境又变为氧化环境。由于受燕山运动的影响，距今约1.4亿年的白垩纪早期发生沉降活动，普遍接受了沉积，在平凉-庆阳一带形成陕甘宁盆地，早期下沉，首先接受了以山麓河流相为主的粗碎屑岩沉积。由于盆地东部不断抬升，环县-泾川一带相对下沉为盆地的沉积中心，当时盆地范围明显缩小，形成了东高西低的地貌景观。崆峒山地区早在白垩纪早期仍为山地，到中期本区大幅度下沉，形

20、成了快速堆积的山前盆地，接受了巨厚的砾岩、砂砾岩等粗碎屑岩沉积，晚期地壳运动趋于平静，接受了以湖相为主的泥岩、泥页岩等，属于一种还原环境下的细碎屑岩沉积。末期，盆地抬升，湖水由南向北和西北方向退出，结束了盆地的地质历程。距今约0.8亿年的第三纪在白垩系的基础上，沉积范围进一步扩大，沉积了一套河流-湖泊相碎屑岩沉积，盆地边缘以山麓相砾岩为主，气候条件比较温暖，雨量充沛，适合动、植物生长和繁殖，遍布草原和森林，是以犀类、长鼻类及三趾马为代表的动物群。而后进入第四纪时期。3.2.4 地貌成因与类型3.2.4.1 地貌形成条件1)崆峒山区在古生代、中生代时期经历了多次地壳运动，至燕山运动基本上奠定了本

21、区构造格局。受强烈燕山运动的影响，区内地层特别是白垩系地层发生了一系列的断裂和褶皱，同时派生节理十分发育，节理面平直延伸较远。统计表明发育较好的节理有五组，走向285、走向3l0、走向350、走向30和走向80，北西向三组，北东向两组，构成“X”型，节理倾角较陡，倾角在70以上的节理占59.3，将岩体切割成不同的块体，形成陡壁悬崖，为丹霞地貌的形成奠定了基础。2)崆峒山地区出露不同时代的多套地层岩性差异较大，特别是白垩系，主要为巨厚层砾岩，往往夹有薄层砂岩和泥岩，而且白垩系砾岩砾石成分以灰岩为主，抗溶蚀能力弱，不同岩性抗风化作用不同，为丹霞地貌的塑造起了重要作用。例如，“方山”上面是砾岩，岩石

22、坚硬，下部是砂岩，相对较软，则形成了上部大，下面小的类似“方山”的地貌景观。又如两层砾岩之间夹了一层较薄的泥岩，泥岩相对软弱，抗风化能力弱，易风化剥落，而砾石抗风化能力强则形成了蘑菇石。蘑菇石进一步演化则形成摇摆石。3)实习区大面积出露的白垩系厚层砾岩胶结程度不均匀，抗风化能力差异较大，在流水的作用下，沿节理易形成串珠状洞穴。洞穴进一步扩大分离形成了石柱、石林等景观。4)崆峒山一带降水量较丰沛，气候变化大，风化作用强，为丹霞地貌的形成和发展提供了条件。综上所述,不难看出，崆峒山地貌在漫长的地质历史时期缓慢演化过程中，在内外动力共同作用下，节理裂隙的发育及不同岩性和岩石胶结程度的不均匀性，为各类

23、地貌的形成莫定了基础。3.2.4.2 主要地貌类型根据崆峒山地区的地貌形态和成因类型，划分为两大地貌成因类型区和四个亚区，即侵蚀-堆积地貌成因类型（I）和侵蚀-构造成因类型区（II），四个亚区为河谷平原亚区（I1）、河谷或沟谷亚区（I2）、黄土复盖的平缓中山亚区（II1）和基岩裸露的中山亚区（II2）。侵蚀-堆积地貌成因类型区（I），分布于实习区东北部，面积较小，地形平坦，为泾河l至3级阶地。而沟谷则分布在全区。河谷平原亚区（I1）分布在泾河出山口地区，形成l至3级阶地，各阶地保存完好，阶面平坦，其中以二级阶地最发育，三级阶地零星分布。一级阶地阶面宽100250m，阶面高出河水46m；二级阶地

24、宽150500m，高于河水面814m；三级阶地零星分布。河谷和沟谷亚区（I2）属泾河上游河谷，多为峡谷，谷底狭窄，呈“V”字形。河岸陡峭，谷深500750m。沟谷一般宽2050m，呈“V”字形，局部沟底为巨石碎石堆积。侵蚀-构造地貌成因类型区（II），分布面积大，为本区主要的地貌类型。基本特征表现为山顶平缓，山坡陡直，多为陡壁悬崖。黄土覆盖的平缓中山亚区（II1）零星分布在全区，主要由薄层黄土覆盖在白垩系或三迭系地层之上，地形较平缓，山顶浑园，山坡较缓，海拔高程北部为19002080m，南部略高为20202145m。基岩裸露的中山亚区（II2）分布在实习区中部的大部分地区，分布广泛。由三迭系、

25、白垩系厚层砾岩构成，山体陡峻，多形成直立的岩壁，沟谷切割深度很大，一般均在500750m之间，沟坡陡直，形成直立岩壁，谷底狭窄，呈“V”字形，海拔高程18002320m，大阴山海拔高程202lm。植被覆盖率高，多为森林区。崆峒山地区微地貌十分发育，主要分布在基岩裸露的中山地区，呈现出千姿百态的奇峰异景和陡壁悬崖。实习区北部，出露的是白垩系厚层砾岩、角砾岩，主要微地貌形态为石林、石柱、蘑菇石等，分布在崆峒山主峰周围和后峡大象山至峰沟一带。实习区南部，分布的是三迭系砾岩，主要的微地貌为陡壁悬崖，高山峡谷。因多次构造运动，岩层节理、裂隙发育，裂隙泉分布也较多。实习区内丹霞地貌是我国独特的一种自然地貌

26、景观。白垩系地层是干热环境下的产物，通常表现为红色、紫红色。但本区则呈现出灰色或浅紫红色，这是由其砾岩特殊的灰色石灰岩成分决定的，这种丹霞地貌景观，属我国独有。这是因为本区地处六盘山与陇东黄土高原的过渡区，地质构造复杂，古气候、古地理环境变化较大，因此形成的丹霞地貌具有独特性，为研究本区地质构造、古气候、古地理环境的演化变迁，提供了实物资料，对揭示广大黄土高原区分布的岛状基岩山地的形成发展规律具有重要意义。4、工程地质实习路线及观察内容根据区内地质概况，本区地质观察路线拟选定以下几条，主要观察内容和教学重点如下：路线一：长庆桥罗汉洞路线 观察路线及内容：沿长罗高速前进方向，可以观察到天然黄土老

27、滑坡，人工开挖边坡及其不同的边坡治理方案，泾河阶地沉积岩的层理构造特征。路线二：银洞官庄南窑峡路线观察路线及内容：路线起于银洞官庄东北小桥东，沿沟行至三道沟，自太统山西垭口翻至南窑峡，自后沿河行至公路上，全程约10公里。可以观察到平凉组地层层序和岩性、太统山背斜、太统山背斜压型断层、二叠系与第四系间角度不整合接触。路线三：崆峒山路线观察路线及内容：路线起于崆峒山水库大坝前300米处，止于崆峒山顶，全程约4公里。可以观察到第四系河流沉积、三叠系上统的主要岩性、白垩系下统三桥组的主要岩性。路线四：安国镇河谷阶地观察路线及内容：可以观察到安国镇西河流沉积层、和尚铺组岩性及岩层产状分布特征等。5、地质报告的编写1）前言说明实习区的自然地理、交通位置；区域地质背景；实习目的、任务；实习时间等。2）地层首先综述实习区内不同时代地层及出露情况、分布特征，然后由老到新将各地层单位进行描述，作了详细观察的进行剖面描述。3）构造概述实习区构造发育情况，再分别叙述观察到的褶皱、断裂等。附必要的素描图。4）其它如河流地质现象、地下水等。5）地质发展史综合分析区内地质演化历史。6）收获及建议6、实习纪律或注意事项平凉地区的工程地质实习地点路途较远，部分实习路线需步行穿越,要翻山越岭，道路崎岖险峻，林木茂密，因此交通安全、人身安全、财产