工程地質(zhì)實習(xí)報告參考資料

1、一、 實習(xí)目的、意義本次實習(xí)是土木建筑工程專業(yè)學(xué)生必修課工程地質(zhì)的教學(xué)實踐環(huán)節(jié)。通過這次實習(xí)，將使學(xué)生進一步鞏固工程地質(zhì)學(xué)的基本原理，訓(xùn)練野外地質(zhì)調(diào)查研究的基本方法和基本技能，使學(xué)生具備分析、解決在實際工程中出現(xiàn)的簡單條件下的地質(zhì)問題的能力。同時加深對課堂教學(xué)知識的理解，形成比較完整的學(xué)科理論體系和方法技能體系，為今后學(xué)習(xí)其它專業(yè)課程打下必要的基礎(chǔ)。二、 實習(xí)的內(nèi)容工程地質(zhì)實習(xí)分為野外工程地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)資料分析兩部分。野外工程地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容包括巖層界面產(chǎn)狀三要素的測定、基本地質(zhì)現(xiàn)象的認識和工程地質(zhì)條件調(diào)查。室內(nèi)資料分析包括典型地質(zhì)景觀形成的地質(zhì)要素與巖體識別。1、巖層面產(chǎn)狀的測量一般的地質(zhì)測量，

2、如測量目的物的方位、巖層空間位置、山的坡度等，均用地質(zhì)羅盤儀。這是地質(zhì)工作者必須掌握的工具。地質(zhì)羅盤儀式樣較多，但其原理和構(gòu)造大體相同。1.1 地質(zhì)羅盤儀的基本構(gòu)造一般都由磁針、磁針制動器、刻度盤、測斜器、水準(zhǔn)器和瞄準(zhǔn)器等幾部分組成，并安裝在一非磁性物質(zhì)的底盤上（如圖1-1）。圖1-1地質(zhì)羅盤儀構(gòu)造圖1反光鏡；2瞄準(zhǔn)覘板3磁針；4水平刻度盤；5垂直刻度盤；6測斜指示針（或懸錘）； 7長方形水準(zhǔn)器；8圓形水準(zhǔn)器；9磁針制動器；10頂針；11杠桿；12玻璃蓋；13羅盤底盤磁針:為一兩端尖的磁性鋼針，其中心放置在底盤中央軸的頂針上，以便靈活地擺動。磁針制動器 是在支撐磁針的軸下端套著的一個自由環(huán)，此

3、環(huán)與制動小螺紐以杠桿相連，可使磁針離開轉(zhuǎn)軸頂針并固結(jié)起來，以便保護頂針和旋轉(zhuǎn)軸不受磨損，保持儀器的靈敏性，延長羅盤的使用壽命。刻度盤:分內(nèi)（下）和外（上）兩圈，內(nèi)圈為垂直刻度盤，專作測量傾角和坡度角之用，以中心位置為0°，分別向兩側(cè)每隔10°一記，直至90°。外圈為水平刻度盤，其刻度方式有兩種，即方位角和象限角，隨不同羅盤而異，方位角刻度盤是從0°開始。在0°和180°處分別標(biāo)注N和S（表示北和南）；90°和270°處分別標(biāo)注E和W（表示東和西）如圖1-2所示。必須注意：方位角刻度盤為逆時針方向標(biāo)注。因測量時磁針相

4、對不動，移動的卻是羅盤底盤。當(dāng)?shù)妆P向東移，相當(dāng)于磁針向西偏，故刻度盤逆時針方向標(biāo)記（東西方向與實地相反）所測得讀數(shù)即所求。在具體工作中。測斜指針（或懸錘）：是測斜器的重要組成部分，它放在底盤上，測量時指針（或懸錘尖端）所指垂直刻度盤的度數(shù)即為傾角或坡度角的值。圖1-2 方位角刻度盤水準(zhǔn)器:羅盤上通常有圓形和管形兩個水準(zhǔn)器，圓形者固定在底盤上，管狀者固定在測斜器上，當(dāng)氣泡居中時，分別表示羅盤底盤和羅盤含長邊的面處于水平狀態(tài)。瞄準(zhǔn)器:包括接目和接物覘板、反光鏡中的細絲及其下方的透明小孔，是用來瞄準(zhǔn)測量目的物（地形和地物）的。1.2 地質(zhì)羅盤儀的使用方法在使用前需作磁偏角的校正，因為地磁的南、北兩極

5、與地理的南、北兩極位置不完全相符，即磁子午線與地理子午線不重合，兩者間夾角稱磁偏角。地球上各點的磁偏角均定期計算，并公布以備查用。當(dāng)?shù)厍蛏夏滁c磁北方向偏于正北方向的東邊時，稱東偏（記為+）；偏于西邊時，稱西偏（記為）。如果某點磁偏角（）為已知，則一測線的磁方位角（A磁）和正北方位角（A）的關(guān)系為A=A磁±。如圖1-3 A表示東偏30°，且測線所測的角亦為NE30°時，則A=30°+30°=NE60°；圖1-3 B表示西偏20°，測線所測角為SE110°，則A=110°-20°=90°。

6、為工作上方便，可以根據(jù)上述原理進行磁偏角校正，磁偏角偏東時，轉(zhuǎn)動羅盤外壁的刻度螺絲，使水平刻度盤順時針方向轉(zhuǎn)動一磁偏角值則可（若西偏時則逆時針方向轉(zhuǎn)動）。經(jīng)校正后的羅盤，所測讀數(shù)即為正確的方位。在對方向或目的物方位進行測量時即測定目的物與測者兩點所連直線的方位角。方位角是指從子午線順時針方向至測線的夾角（如圖1-3 C所示）。首先放松磁針制動小螺紐，打開對物覘板并指向所測目標(biāo)，即用羅盤的北（N）端對著目的物，南（S）端靠近自己進行瞄準(zhǔn)。使目的物、對物覘板小孔、蓋玻璃上的細絲三者連成一直線，同時使圓形水準(zhǔn)器的氣泡居中，待磁針靜止時，指北針?biāo)傅亩葦?shù)即為所測目標(biāo)的方位角。圖1-3A 磁偏角東偏示意

7、圖 圖1-3B 磁偏角西偏示意圖 圖1-3C羅盤儀測量目的物的1.3 巖層產(chǎn)狀要素的測定巖層的空間位置決定于其產(chǎn)狀要素，巖層產(chǎn)狀要素包括巖層的走向、傾向和傾角（見圖1-4）。圖1-4巖層產(chǎn)狀要素極其測量方法· 巖層走向的測量 巖層走向是巖層層面與水平面相交線的方位，測量時將羅盤長邊的底棱緊靠巖層層面，當(dāng)圓形水準(zhǔn)器氣泡居中時讀指北或指南針?biāo)付葦?shù)即所求（因走向線是一直線，其方向可兩邊延伸，故讀南、北針均可）。 · 巖層傾向的測量 巖層傾向是指巖層向下最大傾斜方向線（真傾向線）在水平面上投影的方位。測量時將羅盤北端指向巖層向下傾斜的方向，以南端短棱靠著巖層層面，當(dāng)圓形水準(zhǔn)器氣泡

8、居中時，讀指北針?biāo)付葦?shù)即所求。 · 巖層傾角的測量 巖層傾角是指層面與假想水平面間的最大夾角，稱真傾角。真傾角可沿層面真傾斜線測量求得，若沿其他傾斜線測得的傾角均較真傾角小，稱為視傾角。測量時將羅盤側(cè)立，使羅盤長邊緊靠層面，并用右手中指撥動底盤外之活動扳手，同時沿層面移動羅盤，當(dāng)管狀水準(zhǔn)器氣泡居中時，測斜指針?biāo)缸畲蠖葦?shù)即巖層的真傾角。若測斜器是懸錘式的羅盤，方法與上基本相同，不同之處是右手中指按著底盤外的按紐，懸錘則自由擺動，當(dāng)達最大值時松開中指，懸錘固定所指的讀數(shù)即巖層的真傾角。 巖層產(chǎn)狀的記錄方法；如用方位角羅盤測量，測得某地層走向是330°、傾向為240°

9、;、傾角為50°，記做330°/SW50°，或記做240°50°（即只記傾向與傾角即可）。如果用方位角羅盤測量但要用象限角記錄時，則需把方位角換算成象限角，再作記錄。如上述地層產(chǎn)狀其走向應(yīng)為=360°330°=30°，傾向=240°180°=60°。其產(chǎn)狀記作N30°W/SW50°，或直接記作S60W50則可。在地質(zhì)圖或平面圖上標(biāo)注產(chǎn)狀要素時，需用符號和傾角表示。首先找出實測點在圖上的位置，在該點按所測巖層走向的方位畫一小段直線（4mm）表示走向，再按巖層傾向方位，

10、在該線段中點作短垂線（2mm）表示傾向，然后，將傾角數(shù)值標(biāo)注在該符號的右下方。2、野外實習(xí)基地地質(zhì)概況2.1華山省級地質(zhì)公園濟南華山省級地質(zhì)公園，2011年8月4日正式揭碑開園。面積60.652 。緊鄰濟青高速公路南側(cè)交通便利，是以輝長巖奇石景觀及華泉景觀為鮮明特色，涵蓋山體崩塌遺跡，中小型構(gòu)造，典型基性巖體剖面等多種地質(zhì)遺跡類型的地質(zhì)公園，分別如下圖2.1-2.6所示。圖2.1直立巖層及其崩塌遺跡圖2.2輝長巖體風(fēng)華后形成的龜石圖2.3三組方向節(jié)理共存而成的“蛇頭”圖2.4剪節(jié)理與平移斷層圖2.5節(jié)理面被樹枝填充圖2.6X節(jié)理面輝長巖：屬于基性巖，主要礦物是輝石和斜長石，次要礦物為角閃石和橄

11、欖石。顏色為灰黑至暗綠色。具有中粒全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。節(jié)理：巖層受力后，裂面兩側(cè)巖層沿斷裂面沒有明顯相對位移時的斷裂構(gòu)造。節(jié)理按成因分為原生節(jié)理、構(gòu)造節(jié)理和表生節(jié)理。 原生節(jié)理：指巖石形成過程中形成的節(jié)理。 構(gòu)造節(jié)理：構(gòu)造運動產(chǎn)生的構(gòu)造應(yīng)力形成的節(jié)理。 表生節(jié)理：由卸荷、風(fēng)化、爆破、溶蝕等作用形成的節(jié)理，分別稱為卸荷節(jié)理、風(fēng)化節(jié)理、爆破節(jié)理和溶蝕節(jié)理。節(jié)理按力學(xué)性質(zhì)分為剪節(jié)理和張節(jié)理。剪節(jié)理：一般為構(gòu)造節(jié)理，由剪應(yīng)力形成的剪切破裂面組成。一般與主應(yīng)力成450-/2角度相交，其中為巖石的內(nèi)摩擦角。剪節(jié)理一般成對出現(xiàn)，相互交切為X狀。剪節(jié)理面多平直，常呈密閉狀態(tài)，或張開度很小，在礫石中可切穿礫石

12、。張節(jié)理：構(gòu)造節(jié)理，也可是表生節(jié)理、原生節(jié)理，由張應(yīng)力形成。張節(jié)理張開度較大，透水性好，節(jié)理面粗糙不平，在礫巖中繞開礫石。節(jié)理發(fā)育程度分級節(jié)理不發(fā)育：節(jié)理1-2組，規(guī)則，為構(gòu)造型，間距在1米以上，多為密閉節(jié)理，巖體切割成大塊狀。節(jié)理較發(fā)育：節(jié)理2-3組，呈X型，較規(guī)則，以構(gòu)造型為主，多數(shù)間距大于0.4米，多為密閉節(jié)理，部分為微張節(jié)理，少有充填物。巖體切割成大塊狀。節(jié)理發(fā)育：節(jié)理3組以上，不規(guī)則，呈X型或米字型，以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主，多數(shù)間距小于0.4米，大部分為張開節(jié)理，部分有充填物。巖體切割成塊石狀。節(jié)理很發(fā)育：節(jié)理3組以上，雜亂，以風(fēng)化和構(gòu)造型為主，多數(shù)間距小于0.2米，以張開節(jié)理為主，有

13、個別寬張節(jié)理，一般均有充填物。巖體切割成碎塊狀。落石：陡坡上個別巖石塊體在重力或其他外力作用下突然滾落的現(xiàn)象。 2.2蟠龍山省級地質(zhì)公園濟南市歷城區(qū)蟠龍山省級地質(zhì)公園，已揭牌開園，面積23.52 。位于濟南市東郊，緊鄰濟南多條交通干線交通便利。蟠龍山屬于魯中山地泰山余脈北緣，公園面積：23.52，公園內(nèi)溝壑縱橫，孤峰突聳，絕壁陡峭，錯落有致。主要地質(zhì)遺跡有溶蝕(溶洞)、崩塌、構(gòu)造剝蝕、水體地質(zhì)遺跡等，分別如圖2.7-2.13所示。圖2.7蟠龍山褶皺地貌圖2.8石灰?guī)r體的層面構(gòu)造特征圖2.9石灰?guī)r的水平層理圖2.10石灰?guī)r的溶蝕 圖2.11石灰?guī)r中結(jié)核 圖2.12崩塌遺跡圖2.13陡立巖層1、沉

14、積巖化學(xué)巖及生物化學(xué)巖：先期巖石分解后溶于溶液中的物質(zhì)被搬運到盆地后，再經(jīng)化學(xué)或生物化學(xué)作用沉淀而成的巖石。石灰?guī)r：方解石礦物占90%-100%，有時含有少量白云石、粉砂粒、粘土等。純石灰?guī)r為淺灰白色，含有雜質(zhì)時顏色有灰紅、灰褐、灰黑等色。性脆，遇稀鹽酸時起泡劇烈。在形成過程中，由于風(fēng)浪振動，有時形成特殊結(jié)構(gòu)，如鮞狀、竹葉狀、團塊狀等結(jié)構(gòu)。2、沉積巖的層理構(gòu)造層理：指巖層中物質(zhì)成分、顆粒大小、形狀和顏色在垂直方向發(fā)生變化時產(chǎn)生的紋理，每一個單元的層理構(gòu)造代表一個沉積動態(tài)的改變。水平層理：是在穩(wěn)定的或流速很小的水流中沉積形成，層理面平直，與層面平行。3、暫時性流水的地質(zhì)作用洗刷作用：大氣降水沿地

15、表流動的部分，在匯入洼地或溝谷以前，沿整個山坡坡面漫流，把覆蓋在坡面上的風(fēng)化破碎物質(zhì)洗刷到山坡坡腳處，這個過程叫洗刷作用。坡積層的特點：（1）坡積層位于山坡坡腳處，其厚度變化較大，坡腳處最厚，向山坡上部及遠離山腳方向均逐漸變薄尖滅。（2）坡積層多由碎石和粘性土組成，其成分與下伏基巖無關(guān)，而與山坡上部基巖成分有關(guān)。（3）由于從山坡上部到到坡腳搬運距離較短，坡積層層理不明顯，碎石棱角清楚。（4）坡積層松散、富水，作為建筑物地基強度很差，而且坡積層容易發(fā)生滑坡。4、風(fēng)化作用是指在地表或近地表的條件下，由于氣溫、大氣、水及生物等因素的影響，使地殼或巖石圈的礦物、巖石在原地發(fā)生分解和破壞的過程。 化學(xué)風(fēng)

16、化：化學(xué)風(fēng)化作用（chemical  weathering）是指大氣和水所引起的氧化、溶解、碳酸化、水化等作用對巖石的分解破壞過程。溶解作用： 指水溶液溶解巖石的某些易溶成分，使其松軟、破碎、崩解的過程。CaCO3+CO2+H2O->Ca(HCO3)25、褶皺構(gòu)造在構(gòu)造運動作用下巖層產(chǎn)生的連續(xù)彎曲變形形態(tài)，稱為褶皺構(gòu)造 向斜：巖層彎曲向下凹陷，核部地層時代新，兩翼地層時代老 背斜：巖層彎曲向上凸出，核部地層時代老，兩翼地層時代新 6、崩塌與落石崩塌：陡坡上巖體或土體，在重力作用下和其他外力作用下，突然向下崩塌的現(xiàn)象。 落石：陡坡上個別巖石塊體在重力或其他外力作用下突然滾落的現(xiàn)象

17、。 水平地震作用下，邊坡巖體穩(wěn)定性大大降低，致使崩塌、落石發(fā)生。 崩塌的形成機理：（1）傾倒崩塌 巨大而直立巖體以垂直節(jié)理或裂隙與穩(wěn)定巖體分開，高而窄的巖體橫向穩(wěn)定性差，失穩(wěn)時巖體以坡腳某一點為轉(zhuǎn)點發(fā)生轉(zhuǎn)動傾倒（2）滑移崩塌 陡坡上不穩(wěn)定巖體下部有下滑趨勢，當(dāng)有光滑結(jié)構(gòu)面時，可能發(fā)生。滑移產(chǎn)生的關(guān)鍵在于開始時滑移，巖體重心一經(jīng)滑出陡坡，崩塌會發(fā)生。 （3）鼓脹崩塌陡坡上不穩(wěn)定巖體有較厚的軟弱巖層，在連續(xù)大雨或地下水補給條件下，下部軟弱巖層被軟化。在上部巖體的重力作用下，下部軟巖，被擠出，向外膨脹，不穩(wěn)定巖體不斷下沉、外移和傾斜，重心移出坡面，崩塌發(fā)生。 （4）拉裂崩塌 陡坡軟硬巖互層時，上部堅

18、硬巖層在斷面處常以懸臂梁形式突出。梁頂承受的拉力最大，導(dǎo)致開裂，同時拉應(yīng)力進一步集中于尚未產(chǎn)生節(jié)理、裂隙部位（5）錯斷崩塌 陡坡上長柱狀和板狀不穩(wěn)定巖體在某些因素作用下，使長柱或板狀不穩(wěn)定巖體下部板被錯斷或崩塌，破壞取決于巖體下部自重產(chǎn)生切應(yīng)力是否大于巖石抗剪強度。 3、隧道工程中常見的地質(zhì)災(zāi)害分析圖3.1大規(guī)模突水突泥后的隧道 圖3.2突水突泥的隧道由于在隧道中進行施工工作時，其中地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，因此塌方情況時常發(fā)生，突水突泥（圖3.1-3.2）以及巖溶塌陷等地質(zhì)災(zāi)害問題頻發(fā)，本實習(xí)講座環(huán)節(jié)著重介紹了涌水與突水的地質(zhì)問題。3.1突水突泥形成條件地下水的力學(xué)作用有靜水壓作用和勁水壓作用，這兩

19、種作用都能使巖體發(fā)生水力劈裂，使裂隙連鎖增加，張開度增大，從而增加滲透力，使局部隔水屏障作用被突破，地下水位高出，從而形成突水突泥。綜合來看，“高壓、富水、不良地質(zhì)”三者不利組合是誘發(fā)突水突泥突石災(zāi)害的地質(zhì)條件。3.2突水突泥地質(zhì)特點由于隧道通過的地質(zhì)地段條件復(fù)雜，揭露的水文地質(zhì)單元，水源補給量充足，所以有以下兩個特點：（1）突水量大，壓力大（2）突水突泥過程中，由于夾帶著大量的泥沙，隨著隧道的開挖，使地下水排泄有了新通道，破壞了原有的補徑，加速了徑流循環(huán)，同時加速了地下水對巖體的改造作用。3.3突水突泥的防治為防范風(fēng)險隧道發(fā)生突水突泥災(zāi)害，請記住以下關(guān)鍵詞。風(fēng)險源：水、高壓、巖溶與斷層。技術(shù)

20、方案：釋能降壓（圖3.3）、帷幕注漿（圖3.4）。安全措施：進洞條件、超前預(yù)報、水文監(jiān)測、防災(zāi)報警。管理制度：專項機制、決策制度、分級督辦。圖3.3溶洞放水釋壓圖3.4溶洞中斷層處灌漿處理三、 實習(xí)的成果形式與要求1、 提交實習(xí)筆記；2、 提交實習(xí)報告實習(xí)報告的內(nèi)容包括：實習(xí)動員注意事項、地質(zhì)羅盤儀的實用實踐、校外華山地質(zhì)公園和蟠龍山地質(zhì)公園野外地質(zhì)實習(xí)內(nèi)容、并附野外實習(xí)的相關(guān)圖片。四、 實習(xí)計劃1、 實習(xí)方式實習(xí)集中實習(xí)為主，包括校外野外地質(zhì)參觀和地質(zhì)羅盤儀的使用，指導(dǎo)教師野外講解2、 實習(xí)時間安排6月12日 （周一） 11J6302實習(xí)動員實習(xí)動員6月13日 （周二）1501、1505、土卓1501班1502-1504班 留學(xué)生 蟠龍山省級地質(zhì)公園實習(xí)6月14日 （周三）1501、1504-5班 地質(zhì)羅盤儀的使用（徐堯（領(lǐng)隊）、劉燕、王君鵬） 實習(xí)地點11教北面沿青龍山馬路 時間領(lǐng)隊老師定1502-1503班、土卓1501班 留學(xué)生 華山地質(zhì)公園實習(xí)（呂穎慧（領(lǐng)隊）、馬靜、燕彬） 上午9:00在高墻王站前集合6月15日 （周四）1501、1504-5班 華山地質(zhì)公園實習(xí)（徐堯（領(lǐng)隊）、劉燕、王君鵬）上午9:00在高墻王站前集合1502-1503班、土卓1501班 留學(xué)生 地質(zhì)羅盤儀的使用（呂穎慧（領(lǐng)隊）、馬靜、燕彬）實習(xí)地點11教北面沿青