工程地质实习报告

1北京工业大学公路工程地质实习报告小组成员日期2013.5.5/5.11/5.12成绩一、前言21.实习的目的与意义野外实习是《公路工程地质》课程教学的重要组成部分。而野外实习要求对野外现象和课堂教学内容有一个比较系统的认识，并在此认识上进行综合分析，在培养野外工作能力的基础上初步学会地学的一些基本思路和基本方法，提高学生的综合分析能力。通过实习过程中任课教师的讲解，自己边观察、边操作、边讨论、边总结，印证、巩固和扩大课堂学习的理论知识，达到理论联系实际，加强工程地质基本技能的训练，了解岩石的组成及其颜色、硬度、光泽、解理等；学会地质罗盘的使用方法；用地质罗盘测量实地测量岩层的产状（走向、倾向、倾角）；掌握褶皱的基本知识和判断背斜、向斜的能力；现场认识断层、滑坡、岩层，背斜、向斜等地质现象。本次野外实习要求达到以下几个方面的目的：(1)掌握基本的野外工作方法；掌握根据野外观测资料和收集的前人资料进行综合分析和思考的能力；培养严谨认真的科学研究精神。理论联系实际，加深和巩固课堂知识，提高在野外识别各种地质现象的能力同时增加感性认识,扩大视野,培养提高观察能力(2)会掌握野外地质和地貌剖面的观察、记录和分析方法；能够识别基本的岩石类型，对地层进行分层划代；观测褶皱、断层等基本地质构造，并学会进行定量半定量的量计工作；能识别基本的地貌类型，并根据地形图和野外测量对地貌体进行定量量计。在此过程中应将野外实习内容和课堂知识有机地结合起来，既达到加深和巩固的目的，又达到延伸和扩大的效果。(3)在野外观测的基础上进行综合分析：根据地层层序、接触关系、构造特征等分析区域地质演化历史；根据地貌形态、沉积物特征、侵蚀与切割的关系等分析地貌的成因及其演化历史。(4)学会利用地形图进行野外定点；学会野外读地质图、地形图；进一步掌握野外利用罗盘测量方位、产状、地形坡度以及野外定点的技能。2.实习的基本情况介绍时间：2013年5月5号5月11号5月12号地点：门头沟内容：工程勘察现场参观，对该地区地层、岩性、地质构造及地貌、第四纪沉积岩层，各种不良地质现象获取初步了解,并做记录；现场测试，运用罗盘仪器测3岩石的走向、倾向和倾角，并做记录，现场对测试资料进行整理与简单的分析，信手绘制地质剖面图；野外实习回来，编写报告及总结考核。3、实习意义（1）通过在门头沟、周口店地区的野外地质教学实习，对该地区的地层、岩性、地质构造及地貌、第四纪沉积层，各种不良地质现象获得初步了解。（2）通过工程地质现场测试的实习，了解关于现场测试的一般方法，并学习测试资料的整理与分析。二、实习地区的工程地质概况1、地层与岩性实习地点位于门头沟三家店、房山区周口店。门头沟区地处华北平原向蒙古高原过渡地带，地势西北高，东南低。门头沟区地层主要由震旦亚界的蓟县系和青白口系，下古生界的寒武系、石炭系、二迭系，上古生界的侏罗系和第四纪的马栏组、百花山冰期堆积所构成。地形骨架形成于中生代的燕山运动。本区是北京西山的一部分，地层出露不全，但发育较完整，基本上能概括整个地区的地质发展史。本区出现的地层由老到新有：太古界、下古生界（寒武系、奥陶系）、上古生界（石炭系、二迭系）、中生界（侏罗系）、新生界（第四系）。2、地质构造调查分析门头沟、周口店及其邻区因其独特的构造位置和漫长的地质演化过程,使得区域地质构造较为复杂,构造现象丰富。本地区的构造单元属中朝地台，燕山沉降带，西山凹陷的门头沟、周口店升起褶皱区，构造复杂，褶皱强烈，断裂频繁，岩浆活动较活跃。次一级构造自北向南有：灰峪倾伏向斜军庄倾伏背斜、九龙山～香峪大梁向斜、南大岭倒转背斜、南高山向斜及小田山倾伏背斜，成一完整的褶皱形态，大致呈北东～南西的褶皱向斜比较宽，背斜较窄，两翼倾角大约45°，中心部分平缓，为屉状向斜。断裂构造：南北方向有永定河谷大断层，老爷庙——杨家屯断层、龙泉务～琉璃渠断层；东西方向有九龙山北坡断层，香峪大粱断层，北坡还有交叉断层等。上述断层还伴随有次一级的断层，断层现象随处可见。褶皱轴部构造裂隙发育，诸成“X”型剪切裂隙，张裂隙往往被石英脉；方4解石脉所充填，还可观察到风化裂隙、卸荷裂隙，爆破裂隙等。3、本地区常见地质现象特征断层：地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂，并沿破裂面有明显相对移动的构造称断层。地壳中的一个裂口或破裂带，而且沿着它相邻的岩体发生了运动。断层长度变化很大，从几厘米至几百公里不等，两盘之间的位移量也可有这样大的变化。断层是构造运动中广泛发育的构造形态。它大小不一、规模不等，小的不足一米，大到数百、上千千米。但都破坏了岩层的连续性和完整性。在断层带上往往岩石破碎，易被风化侵蚀。沿断层面作上升下降的相对运动，可分为：正断层，逆断层和平推断层。节理：节理是很常见的一种构造地质现象，就是我们在岩石露头上所见的裂缝，或称岩石的裂缝。这是由于岩石受力而出现的裂隙，但裂开面的两侧没有发生明显的位移，地质学上将这类裂缝称为节理，在岩石露头上，到处都能见到节理。滑坡：滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。俗称“走山”、“垮山”、“地滑”、“土溜”等。溶洞：溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果，石灰岩里不溶性的碳酸钙受水和二氧化碳的作用能转化为微溶性的碳酸氢钙。由于石灰岩层各部分含石灰质多少不同，被侵蚀的程度不同，就逐渐被溶解分割成互不相依、千姿百态、陡峭秀丽的山峰和奇异景观的溶洞。4、本地区地质发展本区是华北地区的一部分，在晚元古界以前经历了一次强烈的地壳构造变动和岩浆活动，形成高山深谷，以后遭受强烈剥蚀。地面逐渐削平。晚元古界巨大、急剧的沉陷使华北地区普遍成为深海，沉积了晚元古界的青白口系、蓟县系、长城系的巨厚地层，此时开始有低等生物圆藻出现和繁殖。随后从寒武纪和奥陶纪(∈－O)地壳运动转趋稳定，处于一片汪洋大海，海水逐渐由浅到深，海浸范围逐渐扩大、沉积条件逐渐由动荡到比较宁静，形成了鲕状、竹叶状及块状石灰岩，这个时期以无脊椎动物三叶虫最为繁盛。整个下古5生代所发生的地壳运动在地质学上称为加里东运动。到晚奥陶纪（O3）地壳上升为大陆，长期受到剥蚀，几乎把当时大陆出现过的复杂地形和沉积物都破坏了。缺失了上奥陶纪(O3)，志留纪(S)，泥盆纪(D)和下石炭纪(C1)的沉积地层。到了上古生代中石炭纪（C2），地壳频繁下降与上升，逐渐演化为大陆环境，先形成砾岩、粉砂岩，上石炭纪(C3)逐渐由诲相过渡为海陆交互相沉积，海水时进、时退，成为滨海沼泽或湖泊。气候潮湿温和，植物繁茂，森林、沼泽密，植物死亡后遗体堆积成层并为泥砂所掩埋，成为今天所开采的煤层及页岩。二迭纪（Ｐ）气供转为干燥，并有微弱中酸性火山喷发，形成了紫红色砂页岩，火山碎屑岩，二迭纪末本区经历了轻微构造运动，这个时期的地壳运动，地质学上称海西运动。中生代以后本区地壳又开始活跃(但不象古生代那样较为宁静，也不象元古代那样高度活动性)，先是大面积基性岩浆喷发(形成玄武岩)，接着断裂下陷成大型盆地，盆地接受沉积，此时气候温和潮湿，有利植物繁殖，又有频繁中酸性火山喷发和构造运动，这个时期的地壳运动称为燕山运动．这一运动奠定了本区基本构造形态及现代地形的形成。新生代以来本区地壳也没停止活动，山岭地带不断隆起，平原及山间盆地进一步下陷，堆积了一套岩性复杂、成因类型繁多的松散沉积物，并有酸性岩浆的大规模侵入活动，形成了周口店、八达岭至怀柔的侵入岩体。5、地形地貌与第四纪沉积本区正处于上升阶段，且为大陆性气候，物理风化作用占优势，山区遭受强烈侵蚀，冲沟发育。北部寒武系、奥陶系石灰岩，岩性坚硬但性脆，抗风化能力强，形成陡峻尖顶山，如大牛道山、大将军坨等，而香峪大粱、九龙山，由于裂隙发育，使砂岩加剧风化形成园顶山。沿背斜轴部及断裂带，由于岩石破碎，在强烈剥蚀作用下形成低洼沟谷，如杨家屯间歇河、门头沟、中泗钩、琉璃渠、老爷庙沟等。沿山坡发育残积和坡积物，形成残积——坡积锥，岩性为粗粒碎屑土及粘性土，局部有黄土状粉质粘土。在发育的冲沟中堆积有洪积物，形成洪积锥或洪积扇，如香峪大梁西坡、灰峪、军庄、扬家屯均有分布。6永定河长年流水的地质作用，在本区占有重要地位，在陈各庄上游形成深切峡谷，从军庄以南形成开阔的河谷，发育有I、Ⅱ级阶地、河漫滩、河心滩。河床及河漫滩沉积以漂石、卵石、砾石及砂土为主．夹透镜体状砂层和粘性土层，组成物质复杂。阶地和心滩的沉积具有双层结构，层理发育。杨家屯及中泗沟间歇河的暂时性流水地质作用，在沟谷沉积有卵石、砾石及砂为主的冲、洪积层，杨家屯间歇河还发育育I、Ⅱ级阶，具双层结构。陈各庄上游的野溪一带永定河河谷蜿蜒迂回，河谷宽达300米，河床出现分合状态，中间形成一半月形河心滩，这是典型河流截弯取直现象，形成了牛轭湖，标志河流已进入老年发育期。然而其上的深切河谷，说明第四纪晚期，地壳急剧上升，永定河又进入了青年期，这是永定河演化过程中的“返老还童”现象，在担扎附近可见高于现代河床数十米的永定河古河道。三、实习路线第一天实习路线：门头沟三家店——军庄路线经过整整一小时的车程，我们到达实习地点门头沟。站在铁路线上环视一周，北边为军庄站，它坐落在北京的西北口，著名的军事要塞，东边则是我们重点观测的铁路一号边坡，往南是三家店，再往西是六环路和纵横交错的立交桥。北京地区西北为太行山余脉和燕山组成的天然屏障，东南则是永定河长期冲积搬运形成的平原地貌。我们实习地点西边的大片平原就是河流下切和堆积作用形成的山间平原。地点一：山间平原爬上边坡，俯瞰下面的山间平原，铁路离山体较近，可节约用地。路桥离山体较远，不易受地质灾害影响。六环路主要采用简支梁桥，其为静定结构，相对稳定，抗震能力强；而交错的立交桥则采用T型梁结构，简洁美观，但因其稳定性差，现已少用。再往前看是永定河，历史上永定河水流充沛，今年由于降水分布不均，经常断流。永定河有七级阶地，主要是由于河流强烈下切和构造作用使地壳隆起形成的。在构造相对稳定时期，河流在均衡条件下形成宽阔的河漫滩，在强烈构造抬升时期河流下切形成阶地。地壳运动不是持续进行的，它具有旋迴7性，多级构造抬升形成多级阶地。多级阶地的形成导致河道横剖面呈阶梯状地形。阶地多为砂卵石地形，常被作为公路选线。从河道向东，由于河流的分选作用，河谷多为大颗粒卵石，向东延伸则多为细颗粒泥沙。目所能及的最前方是及其四周的众多山脉，自南向北岩石地质年代分别为二叠纪、石炭纪、奥陶纪，其中大小将军坨均是奥陶纪灰岩，灰岩强度高，微溶于水，耐风化，稳定性好，可用于周围水泥厂烧制水泥。地点二：铁路一号边坡路堑（铁路西）岩石：二叠纪沉积岩：页岩、砂岩层理构造、单斜构造和碎屑结构岩石颜色：呈淡黄色或灰色（如图2-1）测量岩石产状：走向87°倾向175°倾角48°三向节理面产状：走向208°倾向298°倾角68°走向151°倾向64°倾角60°走向79°倾向170°倾角49°坡面产状：走向0°倾向90°倾角60°横向边坡稳定性分析：1）岩体有无拉裂缝2）坡面有无马刀树，岩体是否有凹凸不平的现象等此处边坡没有上述现象故判断为稳定边坡◆地点三：铁路一号边坡路堑（铁路东）目的：绘制边坡路堑地质剖面图8观察结果：边坡方位：走向0°倾向270°倾角60°向斜左翼，层理构造：页岩、砂岩，单斜构造正断层，上盘相对向下降、下盘相对上升，底端错距1.96m，顶端约0.5，沿断层面从左至右岩性依次为页岩、砂岩、页岩、砂岩绘制地质坡面图见附页地点四：隧道外侧边坡路堑边坡工程：为防止崩塌、滑坡、泥石流对铁路的破坏作用，对不稳定的边坡进行加固。此处为浆砌片石挡墙，左边为玄武岩，稳定性好；右边为九龙山砂岩，其中间部分因变质作用岩体结构复杂，不稳定，易引发地质灾害，因此砌挡墙加固。挡墙采用分阶方式，有利于增大对土体的压力。墙面设很多出水口，，可降低边坡内地下水水位，减小水压力；坡面内部一般为卵石和粗颗粒石子，避免流水掏空内坡面。另有重力挡墙，以重力抵挡土压力，一般高度小，体量大