同济杭州工程地质实习报告.docx
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同济杭州工程地质实习报告
杭州工程地质实习报告
目录
一、实习区基本情况介绍
二、实习区地层条件
三、实习区地质构造
四、实习区水文条件
五、实习区工程地质分析
六、其他
一实习区基本情况介绍
杭州工程地质教学实习区位于杭州市区和近郊一带，处于杭州湾西北部，长江三角洲南缘。
自然区划上属于浙西丘陵区，系天目山余脉。
本实习区还包括白鹤岭滑坡工点等地。
杭州地区总的地形由西南向东北逐渐降低。
山脉分布与地质构造线基本一致，大致为NE——SW向。
地貌单元可以分为低山区、丘陵区、平原区。
教学实习区属于温湿海洋性季风气候区，年平均气温14.5～16.32℃，一月份最冷，平均气温3.3～4.3℃，七月份最热，平均气温28.8℃，最高气温达40.5～42.1℃。
年平均降水量1489.7mm～1600.4mm，常年降水平均日数为178天。
年蒸发量为1139.9～1377.0mm。
除7、9两月外，全年大部分时间降雨量大于蒸发量。
年平均相对湿度为80%。
二、实习区地层条件
杭州地区东部以及北部平原区多为第四系地层覆盖，中部、西、南部低山丘陵区基岩大面积广泛出露，大致以西湖为中心，西、南两侧呈弧形环抱，从外围向内古生界沉积岩层及中生界火山碎屑岩系由老到新依次呈圈弧形条带状出露。
岩浆侵入岩在实习路线中未遇到。
根据资料应主要为中-酸性岩脉零星分布。
现将杭州地质教学实习线路内出露的地层从老至新分述如下：
志留系（S）:
上统唐家坞组（S3t）,厚约667m。
下段为青灰、灰绿、灰紫色石英长石细砂岩、粉砂岩。
中段为灰、灰绿色长石、石英中、细砂岩。
上段为紫色厚层岩屑石英细中砂岩。
实习路线中在古荡泉附近有出露，其中泉水富含铁离子。
五洞桥泉附近有出露，为紫红色石英砂岩，产状53∠45
泥盆系（D）:
上统下段西湖组（D13x）,厚286m。
下部为浅灰、灰白色中厚层石英含粗砾、中砂岩、细中砂岩。
中部为灰白、白色厚、中厚层石英砂砾岩、粗砂岩、粗中砂岩。
上部为浅灰色中厚、薄层中细砂岩。
在天马山山顶有露头，构成天马山背斜核部，产状95°∠25°
上统上段珠藏坞组（D23z）,厚160-180m。
下部为紫红色、灰黄色薄层泥岩、粉砂质泥岩及泥质粉砂岩。
上部为灰白色中厚、厚层石英细、中砂岩及含砾粗砂岩,富含白云母片。
马儿山附近有出露，为灰白色长石石英砂岩，砂质结构，块状构造，石英含量超过90%，另含少量长石。
青龙山山脚公路处有出露，构成青龙山背斜的核部。
五洞桥泉附近有出露，产状53°∠45°，为紫红色石英砂岩。
棋盘山山腰处茶田附近有该组破碎砂岩出露。
石炭系（C）:
中统黄龙组（C2h）,厚150--170m。
下段为白云岩、浅灰白色泥晶、细晶白云岩及粗晶灰岩、浅灰色厚层、块状微晶、泥晶、细晶生物碎屑灰岩,夹硅质灰岩。
上段为深灰色厚层、块状微晶、泥晶生物碎屑灰岩及含生物碎屑灰岩,缝合线发育。
八卦田和白云庵之间有出露。
为深灰色灰岩，含有方解石矿脉。
水乐洞发育于黄龙灰岩中。
上统船山组（C3c）,厚118-200m。
下段为灰黑色厚层、块状微晶、细晶、泥晶生物碎屑灰岩;
中段为浅灰色厚层、块状微晶含“船山球”生物碎屑灰岩,夹含砾屑泥质灰岩,其“船山球”为一种生物成因的藻类结核。
上段为深灰色厚层、块状微晶、泥晶生物碎屑灰岩,含燧石团块。
本组以中部含“船山球”及富含化石为其持征。
白云庵和灵华洞之间有分布，白云庵附近产状350°∠53°
龙井村外公路拐角处有出露，为其底部的灰黑色灰岩。
沿公路上山可发现含有船山球的浅灰色船山中部灰岩。
玉乳洞、石屋洞均发育于船山灰岩中。
老龙井、龙井泉周围露头均为船山灰岩。
棋盘山半山腰有船山底部灰黑色灰岩露头
二叠系（P）:
下统下段栖霞组（P11q）,厚240-320m。
下部为灰黑色含燧石条带灰岩,夹硅质灰岩;
中部为灰黑色中厚层块状含生物灰岩,夹白云质灰岩、含燧石结核灰岩。
上部为深黄色中厚-薄层状含燧石条带灰岩,夹泥质灰岩、硅质灰岩。
玉皇山顶部附近有出露，组成玉皇山向斜的核部。
深灰色灰岩，含燧石条带。
紫来洞烟霞洞发育于本组地层。
侏罗系（J）
上统黄尖组上段（J3h3）,厚630m以上,为一套酸、中酸性火山碎屑岩系。
下部亚段厚176m以上,自下而上为流纹英安质灰绿色角砾凝灰岩、灰紫色熔结凝灰岩,灰黄、灰绿色沉凝灰岩夹凝灰质粉砂岩。
中部亚段厚约l00m,自下而上为灰紫、紫红色流纹英安质玻屑凝灰岩、熔结凝灰岩、凝灰质粉砂岩夹黄绿色沉凝灰岩。
上部亚段厚度大于354m,依次为紫灰、紫红色流纹质玻屑晶屑熔结凝灰岩;含角砾及少量碧玉团块熔结凝灰岩、玻屑熔结凝灰岩、含大量碧玉团块熔结凝灰岩。
觉路附近出路有凝灰岩，碎屑结构，块状构造，由晶屑、玻屑、岩屑被火山灰胶结而成，呈灰色。
紫云洞周围有该组紫红色流纹质熔结凝灰岩，碎屑结构，流纹状构造；附近另有层/沉凝灰岩，具有明显层理，成岩环境与熔结凝灰岩差异较大。
葛岭上出露含有碧石细脉的熔结凝灰岩，有球状风化现象。
与紫云洞处的熔结凝灰岩不是同一期火山运动形成。
节理裂隙统计表明该组岩石裂隙率为0.4%，裂隙频率为7.25条/m，节理不甚发育，岩体完整性较好。
白垩系（K）:
下统朝川组（K1c）,厚度700m以上，主要为紫红色及杂色凝灰质砂岩、砂砾岩,夹粉砂岩、泥岩,常含钙质、具斜层理及交错层理。
在徐村附近有出露，为紫红色凝灰质砂页岩，透水性较差。
第四系（Q）
中更新统之江组（Q2z）,厚4—22m。
下部为棕黄、褐黄色含粘土砾石层、砂砾层,上部为棕红色网纹状粘土、粉质粘土层,常混碎石、砾石。
属洪积、坡洪积、残坡积相沉积,分布于山麓、沟口地带。
在徐村附近覆盖于朝川组地层上方，冲洪积相，竖向裂隙较多，降水易于入渗。
三、实习区地质构造
杭州地区大地构造位置属扬子准地台,钱塘台坳,余杭--嘉兴台陷。
区域构造为西湖复向斜。
按构造体系划分轴向北东的西湖复向斜及两侧之北东向断裂带,属华夏系的主体构造,而北西向断裂为与其伴生的横向断裂。
本区又位于新华夏系第二巨型隆起带上,受后期新华夏系断裂的叠加、改造。
现将本区各主要构造分别介绍如下：
1褶皱构造
从本区地层总体分布可见,大致以西湖为核心,西、南两侧弧形环抱,呈弧圈形条带状展布,外圈为奥陶系、志留系老地层,核部为较新的下二叠统地层（老包新）,自外而内由老到新依次出露。
总体构造形态为一北东向延伸并向南西扬起的向斜构造。
古生代地层总体呈弧形展布而每一地层界线又多具次级弯曲。
这些相间有规律排列的次级向斜、背斜,使总体向斜构造形态进一步复杂化,成为一复式向斜构造,称之为“西湖复向斜”。
本次实习中采用了穿越法对西湖复向斜进行了观测，穿越了飞来峰向斜、天马山背斜、南高峰向斜、青龙山背斜、玉皇山向斜等褶皱构造并对其进行了观测。
现按照实习观测的顺序对其描述如下：
i.玉皇山向斜
从马儿山经八卦田登上玉皇山，途中基岩岩性变化为珠藏坞组长石石英砂岩→船山组灰岩→黄龙组灰岩→栖霞灰岩。
在下山途中，岩性方向以对称形式变化。
而在玉皇山顶附近的盘山公路上，可以明显发现岩层产状由倾向北西经北东变为倾向南东。
由此可以判断玉皇山为一向斜山，并可确定盘山公路附近为向斜核部。
ii.青龙山背斜
在青龙山山脚公路处，发现青龙山背斜的核部，其两翼产状分别为350°∠60°，120°∠55°，并可观测到背斜向北西倾斜。
iii.南高峰向斜
在翁家山路线中有经过，并未对其岩性分布进行详细观测。
但是途中发现岩层均倾向于山顶，边坡稳定性良好，可判定该向斜的存在。
iv.天马山背斜
在天马山山顶可见其核部，岩层产状为105°∠4°，295°∠6°，由于断层存在，背斜核部无法相互连接，对面山头亦可观测到相应的背斜岩层。
v.飞来峰向斜
在飞来峰附近，可以发现其核部岩层，岩性为灰岩，测得岩层产状变化规律为：
295°∠6°→20°∠25°→84°∠54°→102°∠54°→124°∠32°。
证实其为向斜构造。
2断裂构造
本区内断裂构造发育，资料显示主要有如下几组：
i.北东向断裂：
断层走向一般为NW40°～50°，多倾向SE，倾角60～75°，断层面多呈舒缓波状，为走向冲断层。
ii.北西向断裂：
走向NW300°～340°，倾角较陡甚至近乎直立，多为正断层，规模小但密度大，一般为横切断层。
受后期新华夏系断裂的一组扭裂面所归并利用，断层多具扭性，有时表现为平移断层。
iii.北北东向断裂：
走向NE15°～25°，个别达35°，倾角55°～70°，均为逆断层。
iv.北东东向断裂、南北向断裂：
由于实习路线中未遇到，不赘述。
现将实习过程中遇到的主要断层分别介绍如下：
i.玉皇山正断层
位于玉皇山山顶附近，产状150°∠75°，属于北东向断裂。
附近岩石产状出现变化，有由方解石胶结的断层角砾岩露头，结构破碎，部分岩层缺失。
由此证明断层的存在。
ii.梯云岭逆断层
位于梯云岭，产状150°∠30°，同属北东向断裂。
断层两盘岩层重复出现；珠藏坞组地层覆盖于栖霞组之上；且有断层角砾岩出露，其上有擦痕；附近地形为鞍部。
由此证明有断层存在，并可判定其为逆断层。
iii.栖霞岭断层
位于栖霞岭附近，由岳坟经栖霞岭向黄龙洞延伸（NE向），属于北北东向断裂。
附近双泉亭有两处无水力联系的泉水；地表形态为鞍部；附近岩层不连续，有地层缺失情况，且产状不一致；紫云洞前发现有镜面以及阶步。
综合以上数点，可判定栖霞岭附近有一逆断层。
iv.天马山断层
位于天马山与棋盘山之间的沟谷中，横切天马山与棋盘山背斜轴部，使其无法相连，属于北东向断裂，未能查得其详细产状。
在天马山上可见由于断层作用形成的拖曳褶皱，并且棋盘山附近还有相应的镜面和擦痕，可证明其存在。
3、节理
本区内岩层节理普遍发育，且方向有多组，沿上述各组断层方向均有发育。
葛岭一带黄尖组火山岩中，在新华夏系构造区域应力场作用下，沿两组扭裂方向发育有两组共轭剪节理，一组方向为NW310°～350°，一组为NE70°～80°。
节理面近乎直立，平整光滑，延伸性好，组成典型的棋盘格式构造。
在该处进行了节理裂隙统计，具体结果见附图。
四、实习区水文条件
（I）水文地质
杭州地区地下水含量丰富，但由于潮汐影响，大部分地下水均为咸水，导致杭州属于水质性缺水。
但杭州仍有部分地下水属于淡水，并可供饮用。
现介绍本次实习中调查的数个水文地质点的基本情况。
1、龙井泉
位于南高峰向斜翘起端。
属于裸露型岩溶水泉水常年不干，水量稳定在0.5～1.0L/s，水质为HCO3——Ca型水，固形物0.26g/L，总硬度13.7德国度。
周边地层为船山组灰岩，产状310°∠20°由于泉水为岩溶水，钙离子含量较高，故不宜饮用。
2、五洞桥泉
位于五洞桥附近，为接触下降泉。
水量较为稳定，常年不干，泉水补给小部分来自大气降水渗入，主要来自基岩裂隙水。
泉水中无气泡产生。
泉水出露附近的基岩为唐家坞组，紫红色铁质细砂岩，产状为35°∠43°，泉水在第四系残坡积层与基岩接触处流出。
3、古荡泉
古荡泉位于老和山北麓坡角，古荡村东，海拔7.50m，为基岩裂隙上升泉。
水量稳定，四季不干，补给来自远处的承压水。
泉水无色无味透明，间或有气泡冒出。
资料显示其涌水量为0.50L/s，泉水温度18°C。
附近岩性为泥盆系西湖组石英含砾砂岩，节理发育，附近有断层擦痕，岩层中有小的错动，岩层产状为SE120°∠59°
4、双泉亭泉水
位于觉路附近，沿上山小路分布，相距较近的两个泉水出露点。
两泉水水位不同，加之资料表明两泉水化学性质差异较大，可据此判定两泉水之间无水力联系。
造成此现象的原因一般为存在岩层受到挤压的逆断层，故可作为栖霞岭逆断层判据之一。
（II）河流
流经杭州的主要河流为钱塘江，现介绍如下：
钱塘江位于杭州市东南部，向东北流经杭州湾注入东海，潮汐十分显著，最高水位10.50m，最低水位4.90m，平均水位7.36m，最大流量10.00m3/s，由于受潮汐影响，江水含盐量比一般河流高。
钱江路线中可观测到钱江的三级阶地，同时发现原码头（接近河漫滩）处现已变为一级阶地，说明钱塘江侵蚀基准面在不断下降。
（III）湖泊
本区主要湖泊为西湖，其面积5.66km2,水量主要接受降水和山区地下水的补给，平均水位6.00m，估计储水量为1000万m3。
西湖风景秀丽，是我国著名的旅游景点之一。
关于其成因，有两种不同的说法：
1、泻湖说
泻湖说认为，西湖原为钱塘江边的一小海湾。
后来由于钱塘江泥沙沉淀下来，慢慢地把湾口塞住，变成一个泻湖。
2、火山爆发说
本假说认为，西湖为一古火山口，于距今约一亿五千万年前的晚侏罗纪时期发生过一次强烈爆发，宝石山和西湖湖底堆积大量火山岩块，随后火山口陷落，形成马蹄形低洼积水，即为西湖之雏形。
五、实习区工程地质分析
由于实习区地质条件较为复杂，故在工程中经常会遇到与地质有关的许多工程问题。
现选取其中几个具有代表性的方面介绍如下。
（I）洞室工程地质
本区NE、NNE向断层组规模大，发育深，为各种天然洞穴的发育提供了有利条件。
本区分布有多个天然地下洞室，现对本次实习中观测的几个天然洞室分别进行介绍：
1.紫来洞
位于玉皇山向斜构造的SE翼部，由栖霞组灰岩所组成，岩性为杂色、灰黑色致密厚层石灰岩，洞内含大量燧石条带或团块，资料显示附近岩层产状为322°∠48°。
由于岩溶作用而形成。
总体不稳定。
具体证据为：
（1）位于向斜核部，岩石挤压破碎
（2）洞顶厚度不足。
因此其中有各种加固措施
主要岩溶现象有落水洞、钙华，洞内有部分坍塌。
2.石屋洞
位于四眼井满觉陇路旁，出露地层为船山组上部灰岩，含少量燧石团块。
岩层产状倾向北西。
岩溶发育不佳，较少有岩溶现象。
3.烟霞洞
位于南高峰向斜转折端外。
发育于船山灰岩中，可见大量船山球。
由岩溶作用形成。
稳定性良好。
其中可见溶沟、钙华。
4.水乐洞
位于南高峰南坡，出露地层为黄龙灰岩，灰岩质地较纯，倾向南高峰，位于南高峰向斜南东翼，向北北西倾斜。
由岩溶作用形成。
稳定性良好，可见石钟乳和少量石笋，资料表明该溶洞仍在发育过程中。
5.灵山洞
位于杭州市西南，杭富公路旁，据杭州市约20km。
发育于船山组地层中。
洞体正好处于西山向斜核部断裂带上，区域内发育有北东、北西、近东西向三组断裂。
灵山洞洞体上下重叠呈折线状，沿北东、北西、东西向延伸，与断层、节理方向一致，说明断裂构造对于岩溶发育有明显控制作用。
6.紫云洞
位于栖霞岭上，发育岩层为紫红色流纹质熔结凝灰岩，碎屑结构，流纹质构造。
由于构造坍塌形成，稳定性不佳，因为：
（1）覆盖层不足
（2）周围断裂构造，岩石破碎。
所以其中有较多坍塌，且有加固措施。
（II）边坡工程地质
在杭州西、南部低山丘陵区修路过程中，边坡处理是不可避免的工程问题。
下面将对本次实习过程中遇到的两个典型滑坡的原因以及治理方法进行分析。
（A）白鹤岭滑坡
1位置、地层介绍
白鹤岭位于湖州西北，距李家巷约3km，杭长铁路以近乎南北的方向穿过白鹤岭丘陵。
滑坡位于白鹤岭隧道北洞口约100m。
本地区出露的地层有：
栖霞组灰岩，孤峰组、龙潭煤系，长兴组灰岩、青龙组灰岩，磨石山组，以及白垩纪的岩浆岩。
地表沉积有第四系残积——坡积层，棕红色褐黄色粉质粘土或粘土，夹砂岩碎石。
2滑坡成因分析
本区有一大一小两个滑坡，现分述其类型以及成因如下：
（1）大滑坡
滑坡类型
大滑坡为发生于风化岩层的切层滑坡，按力学性质为牵引性滑坡，具有两个以上滑动面，且滑动面位置较深。
近地表滑动面接近一组节理面，深层滑动面接近岩层面。
滑坡原因
i.滑坡区范围内分布有龙潭煤系长石砂岩，遭受剧烈构造破坏，节理极为发育，其中一组产状为254°∠55°的节理恰为顺坡向，形成一个不利的软弱面，使边坡产生切层滑坡，为大滑坡的根本原因。
ii.地表残坡积层以及风化砂岩结构疏松，易于渗水，大量地表水下渗，增加了滑坡体的重量，并对软弱面起软化作用。
iii.长石砂岩抗风化能力较弱，加之其中节理发育，沿残坡积层下渗的雨水能迅速渗入岩层中，节理面风化后强度进一步降低。
iv.人工开挖路堑，使边坡失去坡角支撑。
（2）小滑坡
滑坡类型
发生于残坡积粘性土层中，为均质滑坡，滑动面呈圆曲线牵引式。
滑坡原因
i.大气降水渗入残坡积层
ii.路堑边坡过陡
iii.开挖土方破坏山坡平衡
3工程措施
（1）设置环线截水沟
（2）滑坡体刷方减重
（3）山坡采用浆砌片石护坡防护
（4）设置锚固抗滑桩
（5）设置浆砌片石挡墙
（6）设置桩板墙
（B）徐村滑坡
1位置、地层介绍
徐村滑坡地段系五云山东南麓，徐村一级阶地，地表为残坡积、冲洪积层，岩性主要为第四系中更新统之江层（Q2z）粉质粘土夹砾石、棕黄色沙层、棕红色“网纹状粘土”等。
之江层下伏岩系为白垩系下统朝川组（K1c）紫红色以及杂色凝灰质砂页岩，凝灰质沙砾岩，资料显示其岩层产状为SE140°∠30°，倾向钱塘江。
此两地层呈不整合接触关系。
2 滑坡崩塌成因分析
（1）地层倾向于钱塘江，岩层倾向与坡面倾向一致，故易发生滑坡，且滑坡类型为顺层滑坡。
（2）朝川组地层透水性较差，外加之江层中发育有一组垂直裂隙，使雨水落至地面或生活用水排放至地面之后迅速渗入之江层中并累积，使主动下滑力增大，土体抗剪强度下降。
（3）边坡位于凹岸，遭受钱塘江的常年冲刷侵蚀，易发生崩塌
（4）附近修筑公路时采用了爆破施工的方式，破坏了岩层的整体性。
3工程措施
（1）原公路改道沿江边走；
（2）以原滑动面以下朝川组凝灰质砂、页岩为基础修筑阶梯式挡土墙
（3）坡顶生活用水改由西南方向冲沟排出。
（4）在钱塘江边修筑顺坝、路堤，保护凹岸不再受江水侵蚀
（III）钱塘江大桥选址问题
桥梁的选址，由于当今工程技术发展迅速，受到地质条件的制约已经较小，但若能充分考虑地质条件，可节省大量资金和时间的投入。
旧钱塘江大桥的选址，由于当时的技术条件限制，充分考虑了地质条件，使以当年的技术修筑跨江大桥成为可能。
其选址主要考虑了以下条件：
1、桥梁选择在河道宽度较窄、河道坡度较为缓和处修筑。
2、桥梁距离河道转弯以及支流、干流交会处的距离大于200m。
3、桥梁所在处河床较为平缓。
4、两岸地层均为背斜谷，地层倾向均为反坡向。
六、其他
1、大坝选址应考虑的事项
i.河道较窄，且较为平直
ii.地层走向最好于河道走向垂直，防止水沿岩层渗流。
iii.坝体修筑方式以拱坝为佳，但要求大坝两岸地质条件同样优秀。
2、重力式挡土墙的验算
i.地基验算
ii.抗倾覆验算
iii.主动土压力验算
iv.越顶滑移验算
另需注意滑动面的确定，尤其是滑坡为牵引式滑坡，具有多个滑动面的情况下。
3、山路公路选线
山路公路有三种形式：
山坡线、山谷线、越岭线。
山坡线应用最广泛，山谷线修筑时需充分考虑排水，越岭线又可氛围隧道越岭和垭口线两种形式。
山坡公路路基可分为挖方、填方、半挖半填三种类型。
挖方时需考虑边坡稳定性，且注意不可超挖。
填方和半挖半填应考虑路基的不均匀沉降，需进行测试，采用灌砂法或灌水法。
填方时需注意填方的颗粒级配和含水量，并需对填土进行分层碾压，分层厚度不可过大，为减少填方量，可修筑边坡。
4、排水涵洞设计基本依据
i.设计年限内的可能最大降雨量
ii.当地的平均蒸发量
iii.排水涵洞的设计汇水范围
5、洞室稳定性评价
在评价洞室的稳定性或根据人工需要开挖新的洞口时，需根据以下原则进行判断：
i.洞口位置评价
洞口位置的选择决定于地形、地质、使用要求等条件
（1）地形条件：
从山脊处进洞（垂直等高线），可防止地表水冲刷
（2）避开第四纪残坡积物厚的地方，避免坍塌
（3）避开主要构造线，如破碎带，断裂带等，并应垂直于岩层走向
（4）考虑隐蔽条件，人防洞的平战转换
（5）洞口朝向与风向不一致，防止毒气进入
（6）洞口处岩层产状：
考虑洞口处边坡的稳定性
（7）洞口标高高于洪峰水位，避免进水。
ii.洞口稳定性评价
（1）洞口两侧基岩稳定问题：
两侧基岩风化、节理裂隙发育、边坡稳定等情况的考虑
（2）地质构造对洞口的影响：
避开断裂带等不良地质构造。
（3）洞顶稳定性评价，侧重于对洞顶岩层厚度的要求，一般不小于洞跨的2.5-3.0倍，且一般为25～30m
6、宝石流霞成因
由于宝石山岩层为含碧石细脉的熔结凝灰岩，在朝霞或晚霞的照射下，由于碧石细脉的光泽，看上去像熠熠生辉的宝石，形成宝石流霞的胜景。
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