北交大工程地質(zhì)實(shí)習(xí)報(bào)告12

1、 目錄前言3專論3 野溪斜河澗地質(zhì)3 天津薊縣中上元古界國家標(biāo)準(zhǔn)地質(zhì)10 結(jié)論與建議16結(jié)束語171. (1)基本工具的使用方法(地質(zhì)羅盤儀)；(2)地層巖性判別；(3)地質(zhì)構(gòu)造的判別；(4)節(jié)理的測(cè)量、統(tǒng)計(jì)及節(jié)理玫瑰花圖的繪制；(5)地質(zhì)剖面圖的繪制(河谷斷面圖)；(6)地基、邊坡、圍巖穩(wěn)定性分析；(7)野外地質(zhì)勘測(cè)的基本方法等。5.實(shí)習(xí)地理概況 野溪斜河澗位于北京西郊，屬于門頭溝區(qū)妙峰山鎮(zhèn)，處在門頭溝區(qū)的東北部，東距北京市中心僅30公里。永定河、109國道穿鎮(zhèn)而過，斜河澗位于永定河邊的山上，豐沙鐵路線正好從村子與永定河之間橫穿而過。野溪橋頭有大臺(tái)線、豐沙線。該地區(qū)以沿河城斷裂為界，分為兩盤

2、：其北以古老的元古代沉積地層為主，168億年的元古代沉積巖面積達(dá)360平方公里，占門頭溝區(qū)面積的1/4；以南以中生代火山巖為主。火成巖面積610平方公里，占門頭溝面積的40。中生代侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)時(shí)期，門頭溝境內(nèi)發(fā)生過多次火山噴發(fā)，百花山系、南大嶺基本是火成巖區(qū)，其間形成斷陷盆地，是門頭溝的主要成煤區(qū)。觀測(cè)點(diǎn)一 位置：野溪橋頭地質(zhì)年代：早古生代奧陶系巖石類型：灰?guī)r（沉積巖、巖石細(xì)密）內(nèi)容：該山體出露比較完全幾乎沒有什么草木，能很清楚地看出其地層的層序，這座出露的山的地質(zhì)構(gòu)造為褶皺構(gòu)造中的向斜構(gòu)造和背斜構(gòu)造相間。但此處的向斜構(gòu)造也不是完全典型的向斜，它有一些傾斜，根據(jù)目測(cè)這座山山頂與地面的高差為5

3、0m水平長度為80m，這座具體請(qǐng)況如下圖所示。觀測(cè)點(diǎn)二 位置：大臺(tái)鐵路2號(hào)隧道北面洞口地質(zhì)年代：早古生代奧陶系巖石類型：石灰?guī)r（沉積巖、巖石細(xì)密）內(nèi)容：該洞口屬于無襯砌的隧道工程，圍巖穩(wěn)定性較好。因?yàn)榇颂幍膸r石是沉積型的石灰?guī)r，巖石本身硬度較大，且?guī)r體的節(jié)理不多巖體的完整性較好，加之此隧道空口地處向斜構(gòu)造的邊緣地下水較少，故地下水引起的圍巖穩(wěn)定性問題不突出。（工程中我們把圍巖分為、五個(gè)等級(jí)，從到巖石的工程性質(zhì)由好逐漸變差，此處的圍巖為級(jí)或級(jí)，巖石工程性質(zhì)較好。）所以該隧道洞口的圍巖穩(wěn)定性較好，不需要做襯砌，隧道口呈馬蹄形。隧道洞口示意圖見圖。觀測(cè)點(diǎn)三位置：大臺(tái)鐵路2號(hào)隧道南面洞口以及軌道邊坡地

4、質(zhì)年代：早古生代奧陶系巖石類型：石灰?guī)r（沉積巖、巖石細(xì)密）內(nèi)容：隧道在此處做了襯砌，因?yàn)榇颂幍膰鷰r穩(wěn)定性不好，雖然與大臺(tái)鐵路2號(hào)隧道北面洞口相同這里的巖石也是較為堅(jiān)硬的石灰?guī)r但是此處地下水的循環(huán)作用較強(qiáng)，此處洞頂?shù)纳戏接性S多大小不等的巖溶現(xiàn)象，包括溶孔和溶洞（較小的為溶孔，較大的為溶洞）。巖溶問題在此處的西南方向表現(xiàn)較為突出，北方不突出，這是由此處的地下水循環(huán)條件決定的。由于巖溶作用的影響，此處的圍巖出現(xiàn)了不均勻沉降，這也是添加襯砌的原因之一。通過觀察我們可知此處邊坡的圍巖穩(wěn)定性較好，節(jié)理不多，故沒有添加襯砌。除了觀察此處的地質(zhì)類型和工程地質(zhì)問題，我們還在此處測(cè)量了邊坡的產(chǎn)狀要素：走向、傾向、

5、傾角。值得我們注意的是，正（反）傾向邊坡的穩(wěn)定性差別很大。在這里簡(jiǎn)單敘述產(chǎn)狀要素測(cè)量的簡(jiǎn)單方法（用羅盤儀）：測(cè)量走向：將羅盤儀的長邊緊貼在巖層面上，保持羅盤儀圓水準(zhǔn)泡居中，此時(shí)磁針?biāo)傅耐馊潭葦?shù)就是巖層的走向（巖層走向有兩個(gè)，它們方向相反相差180）。測(cè)量?jī)A向：把測(cè)量走向的羅盤儀原位旋轉(zhuǎn)90并使羅盤儀中的N指向巖層傾斜方向，然后使羅盤儀的圓水準(zhǔn)泡居中，此時(shí)羅盤儀指北針?biāo)碌耐馊潭染褪菐r層的傾向（我們也可以用傾向和走向的關(guān)系來得到巖層的傾向，走向傾向，走向=傾向90） 。測(cè)量?jī)A角：將羅盤儀垂直，使其長邊緊貼巖層面與最大傾斜線相重合，調(diào)整羅盤儀的長水準(zhǔn)泡使其居中，此時(shí)桃形針?biāo)噶_盤儀的內(nèi)圈刻度

6、就是巖層面的傾向。 觀測(cè)點(diǎn)四位置:隧道兩個(gè)出口。地質(zhì)年代：早古生代奧陶系內(nèi)容：后面的圖所示的鐵路隧道布置在背斜的核部，而前圖所示的鐵路隧道出口布置在向斜的軸部，因?yàn)椴贾迷诒承钡暮瞬康南锏阑蚱渌叵露词夷苡行Ю庙敯鍘r體的自然成拱作用，增加洞室的穩(wěn)定性。而布置在向斜的核部的巷道或其它地下洞室，一旦兩幫巖石下滑，造成頂部巖石冒落事故，洞室頂部將很難進(jìn)行進(jìn)一步維護(hù)，所以前圖的洞室出口需要堆砌洞室圍巖來保護(hù)洞室，再圍巖的頂部設(shè)有排水設(shè)施，用來防止雨水的滲透破壞作用。在這里我們看到了兩種洞門，一種沒有襯砌，一種有襯砌。原因是洞門所在的地質(zhì)巖性不同。無襯砌的原因：該隧道這一側(cè)圍巖為奧陶系中統(tǒng)馬家溝組厚層灰

7、巖，隱晶結(jié)構(gòu)，單軸極限抗壓強(qiáng)度為30Mpa，風(fēng)化不嚴(yán)重，巖石工程性質(zhì)良好，巖體結(jié)構(gòu)特征介于整體結(jié)構(gòu)與層狀結(jié)構(gòu)之間。隧洞圍巖層完整而堅(jiān)硬，巖層傾向又與破向相反（反傾向），因此工程性質(zhì)良好。有襯砌的原因：此側(cè)巖體風(fēng)化較嚴(yán)重，植被茂盛，能夠截留較多的地表徑流而形成洼地，進(jìn)而促進(jìn)水對(duì)可溶巖的溶蝕能力，可以看到小型的巖溶洞穴，并填充了水流沖刷物，這些特征使得該圍巖相對(duì)破碎，完整性較差，巖體強(qiáng)度減弱，所以就用襯砌進(jìn)行加固維護(hù)。觀測(cè)點(diǎn)五位置：大臺(tái)鐵路3號(hào)隧道北面洞口地質(zhì)年代：早古生代奧陶系巖石類型：石灰?guī)r內(nèi)容：隧道洞門處有斷裂構(gòu)造（斷層），但此處洞門仍沒有添加支護(hù)，此觀測(cè)點(diǎn)巖體節(jié)理面多且有方向性，在節(jié)理組（

8、即節(jié)理多）的方向上應(yīng)力集中。觀測(cè)點(diǎn)六位置：大臺(tái)鐵路3號(hào)隧道南面洞口地質(zhì)年代：早古生代奧陶系巖石類型：石灰?guī)r內(nèi)容：3號(hào)洞口南面沒有斷層，但受構(gòu)造影響此處節(jié)理很多，并傾向山體內(nèi)側(cè)。觀測(cè)點(diǎn)七位置：隧道北沖溝內(nèi)容： 影響鐵路邊坡穩(wěn)定的自然因素包括地質(zhì)、地形、氣候和水文條件等，須從以下方面預(yù)防：(1)防水水不僅是滑坡的直接誘發(fā)因素，而且是脹縮循環(huán)的直接原因，在膨脹土滑坡中具有雙重危害作用。因此，防治膨脹土滑坡首先是防止水滲人邊坡土體，二是及時(shí)疏導(dǎo)地表和地下水。(2)防風(fēng)化膨脹上的抗風(fēng)化能力很低，尤其是地表淺層土體在大氣風(fēng)化營力作用下，容易形成風(fēng)化軟弱層，常是產(chǎn)生滑坡的危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)面。(3)防反復(fù)脹縮循環(huán)膨脹

9、土反復(fù)吸水失水產(chǎn)生脹縮循環(huán)效應(yīng)，常在地表淺層形成脹縮變動(dòng)帶，使土體結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)度降低，從而導(dǎo)致滑坡的產(chǎn)生。 (4)防強(qiáng)度衰減土體抗剪強(qiáng)度衰減，是造成邊坡漸進(jìn)破壞，產(chǎn)生滑坡的直接原因。人工路肩墻防護(hù)擋土墻的設(shè)計(jì)是否符合膨脹土路基邊坡客觀條件，關(guān)系到邊坡治理費(fèi)用和安全問題。擋土墻按位置可分為坡腳墻、坡腰墻和坡頂墻。坡腳墻用在路基坡腳，起穩(wěn)定坡腳土體的作用其中路塹坡腳墻宜與邊溝同時(shí)構(gòu)筑，以起到增加基底摩阻和側(cè)向支襯作用。擋土墻基礎(chǔ)埋深一般為大氣急驟影響深度以下1. 5 m或根據(jù)坡面發(fā)現(xiàn)的滑移結(jié)構(gòu)面情況確定。墻高不宜超過3 m,墻后宜留平臺(tái)，平臺(tái)寬1.5-2 m，以改善墻后土體的受力狀況。身不同高度處

10、應(yīng)設(shè)置泄水孔，以排除墻后土體的多余水分。二. 天津薊縣中上元古界國家標(biāo)準(zhǔn)地質(zhì)1.實(shí)習(xí)時(shí)間2012年4月21日2.實(shí)習(xí)區(qū)域天津薊縣國家地質(zhì)公園3.實(shí)習(xí)目的 工程地質(zhì)實(shí)習(xí)是土木工程專業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)習(xí)，是理論教學(xué)的重要組成部分。其目的是讓學(xué)生親臨大自然，應(yīng)用已學(xué)過的理論知識(shí)，分析地質(zhì)構(gòu)造、巖層性質(zhì)及產(chǎn)狀等，具體分析可能的工程地質(zhì)問題，鞏固所學(xué)的理論知識(shí)。培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、分析具體問題的能力、觀察事物的能力4.實(shí)習(xí)內(nèi)容(1)基本工具的使用方法(地質(zhì)羅盤儀)；(2)地層巖性判別；(3)地質(zhì)構(gòu)造的判別；(4)節(jié)理的測(cè)量、統(tǒng)計(jì)及節(jié)理玫瑰花圖的繪制；(5)地質(zhì)剖面圖的繪制；(6)地基、邊坡、圍巖穩(wěn)定性分析；(7)

11、野外地質(zhì)勘測(cè)的基本方法等。5.實(shí)習(xí)地理概況天津薊縣國家地質(zhì)公園，北起九山頂、南至府君山、東至八仙山、西至盤山、總面積342平方公里。薊縣中上元古界地層剖面代表的地質(zhì)歷史時(shí)限長達(dá)10億年(距今188億年)。巖層齊全、出露連續(xù)、保存完好、構(gòu)造簡(jiǎn)單、頂?shù)捉缦耷宄?、變質(zhì)極淺。從常州村至府君山距離僅在24公里內(nèi)，代表了18億年至8億年長達(dá)10億年的地質(zhì)歷史中連續(xù)沉積的一個(gè)完整的海陸變遷過程。古生物化石豐富，其中發(fā)現(xiàn)了宏觀多細(xì)胞生物化石，使多細(xì)胞生物出現(xiàn)的年代從國際公認(rèn)的9億年提前到17億年。世界上最古老的地質(zhì)現(xiàn)象，如形成于距今12-13億年間的沉積海泡石礦床和鐵嶺組內(nèi)發(fā)現(xiàn)的世界上最古老的噴氣孔構(gòu)造。在野

12、外選擇適當(dāng)位置，由學(xué)生選擇巖層面，并測(cè)量巖層產(chǎn)狀。巖層面是不同巖性巖層的分界面，應(yīng)注意避免出現(xiàn)把巖層的層理面、節(jié)理面等較平整的面誤作巖層面的現(xiàn)象。同時(shí)，還需要注意，選擇巖層面應(yīng)能夠代表附近一定范圍巖層的產(chǎn)狀。如果巖層面不十分平整，可以在測(cè)點(diǎn)層面上放置平板（或硬卡片等），在其上測(cè)量產(chǎn)狀。（）在緩傾斜或近水平巖層面上測(cè)量產(chǎn)狀測(cè)走向：將羅盤儀的一條長邊底線緊貼巖層面，調(diào)節(jié)羅盤儀使水準(zhǔn)儀氣泡居中，當(dāng)磁針靜止后對(duì)應(yīng)刻度盤上的刻度值即為巖層兩個(gè)走向的方位角值。其中，磁北針對(duì)應(yīng)的刻度值為折疊式瞄準(zhǔn)器一側(cè)的走向，磁南針對(duì)應(yīng)的刻度值為相反的另一個(gè)走向。測(cè)傾向：將羅盤儀的一條短邊底線緊貼巖層面，折疊式瞄準(zhǔn)器指向巖

13、層傾斜方向，調(diào)節(jié)羅盤儀使水準(zhǔn)儀氣泡居中，當(dāng)磁針靜止后磁北針對(duì)應(yīng)的刻度值即為巖層傾向的方位角值。測(cè)傾角：將測(cè)走向或傾向時(shí)羅盤儀的底面與巖層面的接觸線畫出，即為走向線。利用羅盤儀長、短邊的垂直關(guān)系可在巖層面上畫出真傾斜線。將羅盤儀側(cè)立，使長邊與真傾斜線重合，手指微微轉(zhuǎn)動(dòng)傾斜儀制動(dòng)器旋鈕，至傾斜儀氣泡居中停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)傾斜儀刻度盤上的度數(shù)值即為傾角。走向和傾向二者只需測(cè)量其一。但如果只測(cè)量走向，必須根據(jù)實(shí)際的巖層傾斜方向換算出巖層傾向。換算的方法是：在讀出巖層的一個(gè)走向后，如果由這一走向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為傾斜方向，則在此走向的方位角值上加即為傾向；如果由這一走向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為傾斜方向，則在此走向的方位角值上

14、減即為傾向。（）在急傾斜巖層面上測(cè)量產(chǎn)狀在急傾斜巖層面上測(cè)量產(chǎn)狀也可以用上述方法進(jìn)行，不過下列方法更加方便準(zhǔn)確。 羅盤儀鏡蓋緊貼巖層面并調(diào)節(jié)羅盤儀至水平，磁北針?biāo)傅目潭戎?即為傾向方位角的值。沿鏡蓋長邊作線即為真傾斜線。將羅盤儀側(cè)立，使長邊與真傾斜線重合，即可測(cè)量?jī)A角。（）在巖層下層面上測(cè)量產(chǎn)狀如果有平整的巖層面暴露，而又缺少平整的巖層上層面出露，需要在下層面測(cè)定巖層產(chǎn)狀。操作步驟與在上層面測(cè)量產(chǎn)狀相同，但要注意，從羅盤儀上讀取傾向方位角值時(shí)，應(yīng)讀磁南針?biāo)傅目潭戎担@是因?yàn)榇藭r(shí)折疊式瞄準(zhǔn)器所指的正好是巖層傾向的反方向。觀測(cè)點(diǎn)一 位置：串嶺溝村地質(zhì)年代：太古代內(nèi)容：石榴石角閃片麻巖及淺色變粒

15、巖、片麻理、天石；片麻理是發(fā)育在中、高級(jí)變質(zhì)片麻巖中的一種面狀構(gòu)造。在主要由粒狀礦物（長英質(zhì)）組成的巖石中，由于含有部分呈斷續(xù)定向分布的暗色片狀或柱狀礦物（黑云母、角閃石），使巖石顯示出明顯的面狀定向組構(gòu)，即片麻狀構(gòu)造。如果片狀、柱狀礦物較多，并且集中而連續(xù)分布，則使巖石中呈現(xiàn)暗色條帶或條痕。在片麻巖廣泛發(fā)育地區(qū)，片麻理和條帶構(gòu)造常伴生或交替發(fā)育，構(gòu)成片麻巖區(qū)具有特色的面理類型。 傾向220 走向286 傾角 28觀測(cè)點(diǎn)二 位置：九龍山村地質(zhì)年代： 元古代與太古代分界面內(nèi)容：角度不合理，礫巖，斜層理，交錯(cuò)層理礫巖是指由50%以上直徑大于2的顆粒碎屑組成的巖石 。其中由滾圓度較好的礫石、卵石膠結(jié)

16、而成的成為礫巖；由帶棱角的角礫石、碎石膠結(jié)而成的成為角礫巖。 斜層理（oblique bedding）是層理基本類型之一。由一系列傾斜層系重疊組成，層系之間界面較平直。層系由同向傾斜的許多細(xì)層重疊組成，細(xì)層與層系界面斜交。若相鄰層系互相平行，各層系中的細(xì)層均向一個(gè)方向傾斜，稱為單向斜層理。它是當(dāng)沙浪向一方向運(yùn)動(dòng)時(shí)形成的，其細(xì)層的傾斜方向也多變，稱為交錯(cuò)層理。斜層理在歐美文獻(xiàn)中很少采用，在前蘇聯(lián)則作為層理的三大基本類型之一。觀測(cè)點(diǎn)三 位置：九龍山村地質(zhì)年代： 16.00億年內(nèi)容：波痕 波痕 是淺海、河湖的一種小型地形特征，由尖波峰、圓波谷,坡度對(duì)稱組成連綿波浪狀。 沉積環(huán)境分析的重要標(biāo)志，是典型

17、的沉積構(gòu)造之一。非粘性的物質(zhì)（陸源砂、碳酸鹽砂）在波浪、水流或風(fēng)的作用下，在其表面形成的波狀起伏的痕跡，如沙漠中的沙丘、海灘的沙坡等。一個(gè)波痕由一個(gè)波脊和一個(gè)波谷組成，同一種波痕一般成組出現(xiàn)。通常按波痕形成的動(dòng)力將波痕分為水流波痕、波浪波痕、干涉波痕和風(fēng)成波痕等；然后再根據(jù)其大小，形態(tài)或?qū)ΨQ性作進(jìn)一步的劃分。出現(xiàn)于巖層的頂面并可在上覆巖層的底面上留下印痕因此可以利用波痕來決定巖層的頂面和底面。傾角36觀測(cè)點(diǎn)四 位置：九龍山村地質(zhì)年代：距今 16.00億年內(nèi)容：大紅峪組該地域以發(fā)育碎屑巖為特色。主要由石英巖狀砂巖、長石石英砂巖和白云巖組成，中部為富鉀粗面巖、火山碎屑巖。自下而上可分二段，一段為灰

18、白色石英巖狀砂巖和長石石英砂巖，夾翠綠色富鉀頁巖，上部為富鉀粗面巖 粗玄巖的熔巖和火山碎屑巖；二段為含燧石白云巖。底部以紫紅色頁巖夾砂巖為標(biāo)志與下伏團(tuán)山子組整合接觸；頂界則以遭受侵蝕的錐疊層石白云巖頂面為界。石英巖狀砂巖具交錯(cuò)層理和波痕，白云巖含疊層石和燧石條帶?？?08m。含疊層石Xiaohongyuella petalina,Kussiella f., Conophyton dahongyuense等；微古植物Trachysphaeridium cultum, Asperatopsophosphaera umishanensis 等。薊縣大紅峪組火山巖中鋯石U-Pb下交點(diǎn)年齡(1487+2

19、8-32)Ma;北京平谷該組下部富鉀粗面巖Rb-Sr全巖等時(shí)線年齡為(149541)Ma(陸松年等，1989)。其古地磁極性為負(fù)極性,古磁極位置-8.1 N,79 (張惠民等,1991)。該組區(qū)域分布僅局限于燕遼地區(qū)，其厚度和巖性均顯示多變的特點(diǎn)，與下伏團(tuán)山子組呈整合接觸,局部可見假整合關(guān)系;在河北灤縣以東和遼西的錦西、興城、北鎮(zhèn)等地則直接超覆在常州溝組和太古界之上。燕山地區(qū)：平谷興隆平泉(349220m)砂礫巖和燧石增多；薊縣遵化灤縣(408232m)粗碎屑巖增多；八達(dá)嶺(81m)以碎屑巖和碳酸鹽巖互層為特征，未見火山巖;在平谷火山巖則極為發(fā)育,厚達(dá)375m;涿鹿宣化(113m)以石英砂巖、

20、長石石英砂巖為主。遼西地區(qū)：大紅峪組亦顯示了厚度和巖性的多變,凌源厚達(dá)996m,而其北東方向的建平(516m)、朝陽(419m)、錦西(511m)、義縣(474m)、北鎮(zhèn)(300m)明顯減薄。該組上部的白云巖夾層由西部的凌源(僅35m)向東部的錦西、興城、北鎮(zhèn)等地明顯增厚，甚至全部為白云巖。錦西葫蘆島一帶又全部為碎屑巖。觀測(cè)點(diǎn)五內(nèi)容：泥裂又稱干裂、龜裂紋，是指泥質(zhì)沉積物或灰泥沉積物，暴露干涸、收縮而產(chǎn)生的裂隙，在層面上呈多角形或網(wǎng)狀龜裂紋，裂隙成“V”形斷面，也可呈“U”字型，可指示頂?shù)酌?。裂隙被上覆層的砂質(zhì)、粉砂質(zhì)充填。“U”字型，可指示頂?shù)酌?。裂隙被上覆層的砂質(zhì)、粉砂質(zhì)充填。 傾角傾向50212觀測(cè)點(diǎn)六位置：大紅魚鉤前行300米處內(nèi)容：主要是砂巖，砂質(zhì)白云巖，及白云巖，夾火山噴發(fā)巖形成的斷層斷層是指：巖體受力作用斷