目錄前言3專論3
野溪—斜河澗地質路線4
南口-青龍橋地質路9
周口店地質路線12
古北口-桃山隧道地質路線14
結束語16
前言:2023年5月,我們土木工程專業及鐵道工程專業的全體學生在北京附近進行了工程地質實習,實習是整個工程地質學教學中十分重要的實踐環節,使理論與實際相結合,為畢業以後的設計、施工中應用有關地質資料打下一定的基礎。這是一次位址啟蒙教育,是一次重要的認識實習,重點要理解基本的位址概念,了解基本知識,學會基本技能。
此外,通過實習培養對大自然的熱愛,陶冶情操,提高隨地質學的興趣:也進一步認識實踐對於學習來說的重要性;同時也培養學我們動手的能力、分析具體問題的能力和觀察事物的能力。
實習目的和要求
地質實習是土木工程專業的必修課程,通過實習我們要加深對課程中所學的工程地質知識的認識,建立工程地質條件和工程地質問題的基本認識,建立基本的地質認識系統,了解初步的工程地質問題處理方式方法。
1、校內實習部分:
了解礦物的一般物理化學性質,掌握用肉眼或其他簡單工具鑑定礦物的方法,認識最主要的造岩礦物,為鑑別岩石打下基礎;
通過對典型岩石標本的觀察與鑑別,了解岩石的成因、分類,掌握岩漿巖、沉積岩和變質岩這三大岩類的基本特徵,進一步掌握滅一種岩石的成分、結構和構造特徵,初步了解它們的工程性質。
2、野外實習部分:
在野外實地觀察主要型別的岩石,學會簡單地鑑別岩石礦物型別的方法,學會怎樣採集岩石標本;
遠距離、近距離觀察一些常見的地質構造,判斷其構造型別,通過所學的知識推斷構造形成的條件以及原因;
學習羅盤儀的使用方法,學習產狀要素的測量及表示方法,
學習如何進行節理統計和節理玫瑰花圖的編制方法
實地進行測量並根據所得資料對圍岩穩定性進行分析評價
學習繪製地質剖面圖
實習時間
2023年5月23日、2023年5月30日
實習地點及路線安排
南口-青龍橋地質路線
野溪—斜河澗地質路線
周口店一條龍地質路線
古北口-桃山隧道地質路線
實習專論
(一)實習地點:斜河澗
主要內容:地層層序的觀察和地層層序圖的繪製、地質構造認識、地質構造的型別和示意圖繪製、工程地質問題的基本認識。
地理位置:野溪—斜河澗屬於北京門頭溝區妙峰山鎮,位於門頭溝區東北部,東距北京市中心僅30公里。永定河、109國道穿鎮而過,斜河澗位於永定河邊的山上,豐沙鐵路線正好從村子與永定河之間橫穿而過。
野溪橋頭有大台線、豐沙線。該地層出露比較完整。屬奧陶系中統馬家溝組厚層灰岩。
呈箱形褶曲,柔性褶曲。野溪至斜河澗段,沿大台線鐵路出露的地層是奧陶系中統馬家溝組後層灰岩,從構造上可以看到各種型別的褶皺,如箱型褶皺、柔性褶皺,還可以見到斷距僅1.2公尺的小斷層。
此段永定河流沿山蜿蜒回流,是比較寬緩的水流地段。
觀測點1:
位置:野溪橋頭
地質年代:早古生代奧陶系
岩石型別:灰岩(沉積岩、岩石細密)
內容:該山體出露比較完全幾乎沒有什麼草木,能很清楚地看出其地層的層序,這座出露的山的地質構造為褶皺構造中的向斜構造和背斜構造相間。但此處的向斜構造也不是完全典型的向斜,它有一些傾斜,根據目測這座山山頂與地面的高差為55m水平長度為80m,這座具體請況如下圖所示。
觀測點2:
位置:大台鐵路2號隧道北面洞口
地質年代:早古生代奧陶系
岩石型別:石灰岩(沉積岩、岩石細密)
內容:該洞口屬於無襯砌的隧道工程,圍岩穩定性較好。因為此處的岩石是沉積型的石灰岩,岩石本身硬度較大,且岩體的節理不多岩體的完整性較好,加之此隧道空口地處向斜構造的邊緣地下水較少,故地下水引起的圍岩穩定性問題不突出。
(工程中我們把圍岩分為ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、ⅴ五個等級,從ⅰ到ⅴ岩石的工程性質由好逐漸變差,此處的圍岩為ⅱ級或ⅲ級,岩石工程性質較好。)所以該隧道洞口的圍岩穩定性較好,不需要做襯砌,隧道口呈馬蹄形。隧道洞口示意圖見圖。
觀測點3:
位置:大台鐵路2號隧道南面洞口以及軌道邊坡
地質年代:早古生代奧陶系
岩石型別:石灰岩(沉積岩、岩石細密)
內容:隧道在此處做了襯砌,因為此處的圍岩穩定性不好,雖然與大台鐵路2號隧道北面洞口相同這裡的岩石也是較為堅硬的石灰岩但是此處地下水的迴圈作用較強,此處洞頂的上方有許多大小不等的岩溶現象,包括溶孔和溶洞(較小的為溶孔,較大的為溶洞)。岩溶問題在此處的西南方向表現較為突出,北方不突出,這是由此處的地下水迴圈條件決定的。
由於岩溶作用的影響,此處的圍岩出現了不均勻沉降,這也是新增襯砌的原因之一。通過觀察我們可知此處邊坡的圍岩穩定性較好,節理不多,故沒有新增襯砌。除了觀察此處的地質型別和工程地質問題,我們還在此處測量了邊坡的產狀要素:
走向、傾向、傾角。值得我們注意的是,正(反)傾向邊坡的穩定性差別很大。
在這裡簡單敘述產狀要素測量的簡單方法(用羅盤儀):
測量走向:將羅盤儀的長邊緊貼在岩層面上,保持羅盤儀圓水準泡居中,此時磁針所指的外圈刻度數就是岩層的走向(岩層走向有兩個,它們方向相反相差180°)。
測量傾向:把測量走向的羅盤儀原位旋轉90°並使羅盤儀中的n指向岩層傾斜方向,然後使羅盤儀的圓水準泡居中,此時羅盤儀指北針所致的外圈刻度就是岩層的傾向(我們也可以用傾向和走向的關係來得到岩層的傾向,走向⊥傾向,走向=傾向±90°) 。
測量傾角:將羅盤儀垂直,使其長邊緊貼岩層面與最大傾斜線相重合,調整羅盤儀的長水準泡使其居中,此時桃形針所指羅盤儀的內圈刻度就是岩層面的傾向。
觀測點4:
位置:隧道兩個出口。
地質年代:早古生代奧陶系
內容:後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,因為布置在背斜的核部的巷道或其它地下洞室能有效利用頂板岩體的自然成拱作用,增加洞室的穩定性。而布置在向斜的核部的巷道或其它地下洞室,一旦兩幫岩石下滑,造成頂部岩石冒落事故,洞室頂部將很難進行進一步維護,所以前圖的洞室出口需要堆砌洞室圍岩來保護洞室,再圍岩的頂部設有排水設施,用來防止雨水的滲透破壞作用。
觀測點5:
位置:大台鐵路3號隧道北面洞口
地質年代:早古生代奧陶系
岩石型別:石灰岩
內容:隧道洞門處有斷裂構造(斷層),但此處洞門仍沒有新增支護,此觀測點岩體節理面多且有方向性,在節理組(即節理多)的方向上應力集中。
觀測點6:
位置:大台鐵路3號隧道南面洞口
地質年代:早古生代奧陶系
岩石型別:石灰岩
內容:3號洞口南面沒有斷層,但受構造影響此處節理很多,並傾向山體內側。
觀測點7:
位置:隧道北沖溝
內容:1 影響鐵路邊坡穩定的自然因素包括地質、地形、氣候和水文條件等,須從以下方面預防:
(1)防水水不僅是滑坡的直接誘發因素,而且是脹縮迴圈的直接原因,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,二是及時疏導地表和地下水。
(2)防風化膨脹上的抗風化能力很低,尤其是地表淺層土體在大氣風化營力作用下,容易形成風化軟弱層,常是產生滑坡的危險結構面。
(3)防反覆脹縮迴圈膨脹土反覆吸水失水產生脹縮迴圈效應,常在地表淺層形成脹縮變動帶,使土體結構破壞,強度降低,從而導致滑坡的產生。
(4)防強度衰減土體抗剪強度衰減,是造成邊坡漸進破壞,產生滑坡的直接原因。
②人工路肩牆防護
擋土牆的設計是否符合膨脹土路基邊坡客觀條件,關係到邊坡治理費用和安全問題。擋土牆按位置可分為坡腳牆、坡腰牆和坡頂牆。坡腳牆用在路基坡腳,起穩定坡腳土體的作用其中路塹坡腳牆宜與邊溝同時構築,以起到增加基底摩阻和側向支襯作用。
擋土牆基礎埋深一般為大氣急驟影響深度以下1. 5 m或根據坡面發現的滑移結構面情況確定。牆高不宜超過3 m,牆後宜留平台,平台寬1.
5--2 m,以改善牆後土體的受力狀況。
身不同高度處應設定洩水孔,以排除牆後土體的多餘水分。
觀測點8:
位置:永定河河流階地
內容:隨著溝的繼續深入,可以明顯看到一級階地出露。其底部可見裸露基岩,基岩起伏不大,其上被礫石層夾黃土層覆蓋,這是河流沉積中典型的二元結構特徵。
礫石層與基岩陡峭,說明當時地殼運動強烈,使谷底迅速抬公升,河流下切強烈。基座階地表面有非常厚沖積層,由於地質運動的原因使河流切穿衝擊層,切入了基岩。可以看出基座階地由上部的沖積層沉積物和下部岩基組成。
山前洪積扇典型,河漫灘也十分清晰。河床多卵石,砂和粘土。
觀測點9:
位置:斜河澗豐沙二線2號隧道進口處破碎帶。
內容:觀察糜稜岩和斷層擦痕,隧道外出露的千枚岩
①糜稜岩為原岩遭受強烈擠壓破碎後形成的一種動力變質岩。主要由細粒石英、長石及少量新生絹雲母、綠泥石等礦物組成。礦物顆粒細小,一般小於 0.
5公釐。具明顯的條帶狀和眼球狀構造,線理發育。顯微鏡下可見碎屑礦物具波狀消光、解理和雙晶紋彎曲 、顆粒邊部碎裂等現象 。
②千枚岩為一種細粒顯微晶質的淺變質岩石。原岩多為泥質、粉砂質巖和中酸性火山岩。屬低階區域變質產物,但變質程度較板岩稍高。
重結晶作用明顯。呈細粒狀或鱗片狀變晶結構,絹絲光澤。千枚岩性質較軟弱,易風化破碎。
千枚岩形成條件:岩漿溫度高,使其岩漿巖發生變質。
岩體結構:分為塊狀和碎裂狀,通常由幾組結構面切割而成,對巨集觀岩體力學性質影響很大,影響邊坡穩定性。
階步擦痕,從深到淺,指向岩體斷裂方向,此處地應力高,容易發生地質災害,在施工中易發生岩爆。
山溝擋牆,在道路工程中常常用到,此處岩層傾向坡內(東南),是排水廊道。山溝是地質構造引起的,
斷裂影響帶,黃色岩脈,岩漿沖天
支護結構,斷裂帶經過地段
隧道支護結構,斷裂帶經過地段
隧道在向斜核部,圍岩穩定性差,岩溶、地下水影響很大
受斷裂構造影響,岩體破碎、折曲
(二)實習地點:南口-青龍橋地
位置:這條路線南起南口鎮關溝北至八達嶺
主要內容:新構造運動、節理裂隙、地形地貌及斷層特徵、風化巖、詹天佑傑作
出露地層:地層有震旦系沉積岩,震旦系、太古界變質岩,燕山期花崗斑巖
南口屬於昌平境內,距離北京市約50公里。當燕山與華北平原交界處,因在居庸關南之口,故名。自古為北京郊區的重鎮,其中關溝位於南口鎮與八達嶺嶺領口之間,是歷史上自京師至塞外的要路。
關溝一帶有諸多名勝古蹟,如居庸關、雲台、詹天佑墓、南口城、八達嶺關城等。南口所在區域自西向東由延慶山前斷陷盆地、京西隆起山地和北京地塹平原等組成。地處南口北並與八達嶺長城、明十三陵毗鄰的南口剖面是我國北方著名的特殊剖面之一,歷史悠久,地位重要,有中國中上元古界經典剖面之稱。
一百多年來,該剖面不斷被地質人士觀察研究,在我國中上元古代地層研究上占有重要地位,是近年來我國北方中上元古界輔助剖面與參觀剖面之一。
工程地質實習報告北京交通大學
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