工程地质实习报告.docx

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工程地质实习报告

防灾科技学院

实训报告书

专业土木工程

系别XXXXX

报告题目土木工程地质实习报告

报告人王飞班级学号XXX

指导教师XXXXXX

实训时间2009年7月

教务处监制

报告内容摘要：

本次土木工程地质实习为期一周，本次实训包括两部分内容，第一部分是野外工作，野外实习的地点包括：

北京温泉村、妙峰山、车庄火车站以及天津蓟县的雾迷山和杨庄水库，主要是观察岩层岩性，地质构造，开展地质现象及工程地质问题的调查；第二部分是室内计算，主要是对野外地质知识的整理与汇总，并采用理正边坡稳定分析软件对边坡的稳定性问题进行分析计算。

本次实训的目的是，熟悉掌握地质学、工程地质学的野外工作方法和内容，加深对工程地质学中岩土体工程地质特性的认识，为后续专业课程学习奠定基础。

指导教师评语：

成绩：

指导教师（签名）：

XXXXXXXX

2009年7月20日

第一部分：

野外实习

一、地层岩性

1.岩石

自然界有各种各样的岩石，按成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。

1）花岗岩

在温泉村我们见到的第一种岩石是花岗岩，花岗岩属于岩浆岩，全晶质等粒结构，块状结构，多成肉红、浅灰、灰白色。

主要矿物成分有石英、正长石、斜长石，次要矿物有黑云母和角闪石。

花岗岩岩石质地坚硬，强度高，在我国分布广泛。

风化作用是指地壳表层的岩石，在太阳辐射、大气、水和生物等风化营力作用下，发生物理和化学的变化，使岩石崩解破碎以至逐渐分解的作用。

风化作用使坚硬致密的岩石松散破坏，改变了岩石原有的矿物成分和化学成分，使岩石强度和稳定性大为降低，对工程建筑条件起着不良的影响。

图1为温泉村西口路边风化的花岗岩典型的球状风化

风化的花岗岩，颗粒之间相互分离，呈现砂颗粒状。

风化后，岩体的强度大大降低，透水性也会增强。

2）大理岩

大理岩（marble）一种变质岩，又称大理石。

因在中国由于云南省大理县盛产这种岩石而得名。

由碳酸盐岩经区域变质作用或接触变质作用形成。

主要矿物成分为方解石、白云石，变晶结构，块状结构，具粒状变晶结构，大理岩一般具有典型的粒状变晶结构，粒度一般为中、细粒，有时为粗粒，岩石中的方解石和白云石颗粒之间成紧密镶嵌结构。

图2为温泉采石场的灰黑色大理岩，粒径达几mm。

原岩为奥陶系石灰岩，全部变质（花岗岩体烘烤）成为大理岩，变质后层理仍然清晰。

风化面上由于Fe2O3见褐红色。

图2

3）页岩

页岩属于沉积岩，是由黏土脱水胶结而成，以黏土矿物主，大部分有明显的薄层理，呈页片状，除硅之质页岩强度稍高外，其余岩性软弱，易风化成碎片，强度低，与水作用易于软化而丧失稳定性。

图3军庄火车站南第一垭口---二三叠系黑色页岩

4）砂岩

砂岩是一种沉积岩，是由石粒经过水冲蚀沉淀于河床上，经千百年的堆积变得坚固而成。

由石英颗粒（沙子）形成，结构稳定，通常呈淡褐色或红色，主要含硅、钙、黏土和氧化铁。

按岩石（矿物）类型分类：

石英砂岩（石英和各种硅质岩屑的含量占砂级岩屑总量的95%以上）和石英杂砂岩、长石砂岩（碎屑成分主要是石英和长石，其中石英含量低于75%、长石超过18.75%）和长石杂砂岩、岩屑砂岩（碎屑中石英含量低于75%，岩屑含量一般大于18.755,岩屑/长石比值大于3）和岩屑杂砂岩。

图4

5）泥岩

泥岩是一种由泥巴及黏土固化而成的沉积岩，其成分与构造和页岩相似但较不易碎，是一种层理或页理不明显的粘土岩。

矿物成分复杂，主要由粘土矿物（如水云母、高岭石、蒙脱石等）组成，其次为碎屑矿物（石英、长石、云母等）、后生矿物（如绿帘石、绿泥石等）以及铁锰质和有机质。

质地松软，固结程度较页岩弱，重结晶不明显。

图5为军庄火车站南第一垭口---二三叠系土黄色泥质岩常见类型有：

1钙质泥岩。

含适量碳酸钙，常见于大陆红色岩系和海洋、潟湖相的沉积岩层。

2铁质泥岩。

含较多的铁矿物，如赤铁矿、褐铁矿、针铁矿等，多见于红色岩层。

3硅质泥岩。

SiO2含量较高，不含或极少含铁质和碳酸盐质物，常与铁质岩、硅质岩、锰质岩相伴生。

泥岩具吸水、粘结、耐火等性能，可用于制砖瓦、制陶等工业。

泥岩结构极细粒，肉眼无法辨认颗粒。

其许多特征与页岩相同，可能含有化石，但层理不如页岩发育

6）白云岩

一种沉积碳酸岩。

主要由白云石组成，常混入石英、长石、方解石和粘土矿物。

呈灰白色，性脆，硬度小，用铁器易划出擦痕。

按成因可分为原生白云岩、成岩白云岩和后生白云岩；按

结构可分为结晶白云岩、残余异化粒子白云岩、碎屑白云岩、微晶白云岩等。

白云岩含镁较高，风化后形成白色石粉。

较石灰岩坚韧。

在冶金工业中可作熔剂图6为雾迷山组硅质白云岩和耐火材料，在化学工业中可制造钙镁磷肥、粒状化肥等。

7）石灰岩

石灰岩属于沉积岩，矿物成分以方解石为主，其次含有少量的白云石和黏土矿物，常呈深灰和浅灰色，纯质灰岩呈白色，由纯化学作用生成的具有结晶结构，但晶粒极细，经重结晶作用即可形成晶粒比较明显的结晶灰岩。

图7斜河涧火车站隧道口破碎石灰岩

2．岩浆侵入现象

图8接近断层附近（公路边）还见有辉绿岩的顺层侵入现象

图9温泉采石场路边，岩脉侵入引起大理岩的弯曲变形

图10大理岩层面发育，呈反倾斜坡

二、地质构造

、构造分类：

按照构造形成的时间顺序可将地质构造分为原生构造和次生构造

●原生构造：

在成岩过程中形成的构造。

沉积岩的原生构造主要是受地表营力的作用产生的。

包括层理、层面构造、层内构造与穿层构造。

●次生构造：

岩石形成以后受构造运动的作用产生的构造变形，是构造地质学的主要研究对象。

次生构造包括褶皱、节理、断层、劈理、线理等。

2、结构面

按发生情况可分为：

●原生结构面（在岩石成岩中形成，如在冷凝过程中形成玄武岩柱状解理），即岩层、岩体在成生过程中所遗留下来的结合面，如层面、不整合面、侵入体的接触面和流层等。

●构造结构面（由后期地质作用中各种力的作用形成，如一些节理和断层）。

●次生结构面（由风化、卸荷等作用形成），即岩层、岩体因机械运动产生的变形面。

如断层面和劈理面等。

3、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。

断层的基本组成部分叫断层要素。

主要有断层面，断层线、段盘及断距等，如图11所示。

图11

在自然界，大部分断层由于后期遭受剥蚀破坏和覆盖，在地表上暴露得不清楚因此需要根据地层、构造等直接证据和地貌、水文等方面的间接证据来判断断层的存在与否及断层类型。

判断一条断层是否存在，主要是依据地层的重复、确实和构造不连续这两个标志。

其他标志只能作为辅证，不能依此下定论。

图11为军庄火车站南第一垭口---断层现象通过两种岩性的不同可以看出断层方向为图12所示

图12断层运动方向示意图

图12图13

图12观察中元古代蓟县系雾迷山组的硅质白云岩，杨庄组的红色页岩，两套岩层越接近黄崖关活断层处越接近直立，断裂带处两套岩层产状相抵，观察沿断裂走向的负地形（沟谷、垭口），断裂带附近局部可见岩石片理化现象。

断层走向N15°E，形成断层沟

图13断层形成的小冲沟（逢沟必断）

4、褶皱

皱纹由于地壳运动，岩层受到挤压而形成弯曲的过程，面部因收缩而成的细沟，褶皱是岩石中面状构造（如层理﹑劈理或片理等）形成的弯曲。

单个的弯曲也称褶曲，褶曲的各个组成部分称为褶曲要素，包括核部、翼、轴面、轴、转折端和枢纽等，如图4-6褶皱的面向上弯曲，两侧相背倾斜，称为背形；褶皱面向下弯曲，两侧相向倾斜，称为向形。

如组成褶皱的各岩层间的时代顺序清楚，则较老岩层位于核心的褶皱称为背斜；较新岩层位于核心的褶皱称为向斜。

正常情况下，背斜呈背形，向斜呈向形，是褶皱的两种基本形式。

单个褶皱大者可延伸数十公里，小者可见于手标本或在显微镜下才能见。

褶皱构造基本形态（如图14）：

背斜（anticline）：

岩层向上弯曲，核部老，两翼新。

向斜（syncline）：

岩层向下弯曲，核部新，两翼老。

图14

图15妙峰山由于挤压作用而形成的褶皱，其中左侧为向斜右侧为背斜。

4、节理裂隙

节理是指岩层受力断开后，裂面两侧岩层沿断裂面没有明显的相对位移时的断裂构造。

节理的断裂面称为节理面。

节理按成因可分为：

原生节理，岩石形成过程中形成的节理；构造节理，由构造运动产生的构造应力形成的节理；次生节理，由卸荷、爆破、风化等形成的节理，常称这样的节理为裂隙。

三、工程地质问题

边坡稳定性（slopestability）是指构成自然与人工斜坡的岩土体的稳定程度。

影响边坡稳定性主要因素：

区域稳定性

岩体结构

边界条件（临空面、滑动面、切割面）

荷载类型、大小和方向

工程类别

边坡岩体稳定性分析：

力学计算法：

单平面滑动；折线滑面，滑坡推力法。

图解法（赤平投影法）

边坡破坏模式：

平面滑动边坡岩体沿单一地质断裂面即断层面或节理裂隙面等的剪切位移，而滑体的两端多呈拉断破坏。

圆弧滑动边坡岩体沿着近似弧形滑面的位移，多发生在土坡或类似均质的多组节理岩体边坡中。

台阶状滑面沿两组以上节理而成台阶状的滑面，呈剪切及拉断的破坏形式实际所见的滑面多呈曲折的复合形态，主要取决于地质断裂面及边坡面的组合关系。

楔形破坏边坡岩体中两组或更多的地质断裂面互相交切而成的四面楔形体或多面体的失稳，失稳的形式多为滑移或倾倒。

洞室稳定问题

围岩稳定性影响因素

岩石性质：

软弱岩体不利于硐室稳定。

岩体结构：

松散结构及碎裂结构岩体的稳定性最差。

地下水：

地下水的影响表现在静水压力作用、动水压力作用、溶解和软化作用等。

天然应力：

沿天然应力最大主应力方向延伸的硐室较稳定。

硐口位置选择

应选择岩石直接露出或坡积层较薄、岩体完整、强度较高的地段。

硐口底标高一般应高于谷底最高洪水位（千年或百年一遇）以上0.5～1.0m，为避免山洪危害，硐口一般不易设在沟谷中心。

围岩变形与破坏类型

坚硬完整的块状岩体，破坏类型主要是脆性破裂、块体滑移。

;

软硬岩层互层的层状岩体，破坏形式主要受岩层产状及岩层组合等因素控制

碎裂状岩体围岩，易松动、滑脱。

强烈风化或构造破碎的松散状岩土体，主要是塑性变形或蠕变。

水库渗漏

库水沿透水岩土带向库外低地渗水的现象。

水库蓄水后，水位升高，回水面积增大，库水充满库底和库边岩土体的空隙，库周地下水位随之壅高。

当库水位上升到高于库周地下水分水岭高程时，

库水往往将通过松散岩土层的孔隙和坚硬岩层的层面、断层、节理裂隙、不整合面、溶隙溶洞、风化壳等渗流通道，产生坝基及绕坝渗漏，向邻谷洼地或坝下游等低地排泄，出现与库水位涨落密切相关的新泉和原有泉、井、暗河出口的流量、承压水头增大等现象。

第二部分：

室内计算

四、土质边坡稳定性计算

某一均质土坡，土体容重为19KN/m3,粘聚力C=8KN/m3，内摩擦角为φ=30°，土体材料服从摩尔库仑强度准则，计算其稳定系数，搜索最危险滑动面位置。

（土坡坐标如图16）

图16

计算步骤：

1、不考虑地震烈度，没有加固锚杆时

计算结果：

滑动安全系数:

1.187

********************滑面信息*******************

土条总数:

33

圆心半径（m）:

（-2.000,39.000）R=39.051

********************土条信息*******************

第1个土条:

[几何信息]

左上点坐标（m）:

（0.000,0.000）

左下点坐标（m）:

（0.000,-0.000）

右上点坐标（m）：

（1.000,0.667）

右下点坐标（m）:

（1.000,0.064）

土条尺寸:

宽度=1.000m,底部长度=1.002m

土条面积:

0.301m2

土条底部倾角:

3.671度

[物理信息]

土条底部:

C=8.000kPa,φ=30.000度

[受力信息]

土条自重:

W=（5.724kN,2.500m）

土条底部:

法向力=（5.713kN,0.000m）,

切向力=（9.534kN,39.051m）

土条左侧:

法向力=0.000kN,切向力=0.000kN

土条右侧:

法向力=0.000kN,切向力=0.000kN

二、不考虑的地震烈度，加锚杆时

计算结果：

滑动安全系数:

1.311

********************滑面信息*******************

土条总数:

37

圆心半径（m）:

（6.000,27.000）R=28.082

********************土条信息*******************

第1个土条:

[几何信息]

左上点坐标（m）:

（-1.719,0.000）

左下点坐标（m）:

（-1.719,0.000）

右上点坐标（m）：

（-0.860,0.000）

右下点坐标（m）:

（-0.860,-0.231）

土条尺寸:

宽度=0.860m,底部长度=0.890m

土条面积:

0.099m2

土条底部倾角:

-15.047度

[物理信息]

土条底部:

C=8.000kPa,φ=30.000度

[受力信息]

土条自重:

W=（1.887kN,-7.290m）

土条底部:

法向力=（1.823kN,0.000m）,

切向力=（6.233kN,28.082m）

土条左侧:

法向力=0.000kN,切向力=0.000kN

土条右侧:

法向力=0.000kN,切向力=0.000kN

3、考虑地震烈度为8度没有加固锚杆时

计算结果:

滑动安全系数:

1.076

********************滑面信息*******************

土条总数:

33

圆心半径（m）:

（-2.000,39.000）R=39.051

********************土条信息*******************

第1个土条:

[几何信息]

左上点坐标（m）:

（0.000,0.000）

左下点坐标（m）:

（0.000,-0.000）

右上点坐标（m）：

（1.000,0.667）

右下点坐标（m）:

（1.000,0.064）

土条尺寸:

宽度=1.000m,底部长度=1.002m

土条面积:

0.301m2

土条底部倾角:

3.671度

[物理信息]

土条底部:

C=8.000kPa,φ=30.000度

[受力信息]

土条自重:

W=（5.724kN,2.500m）

土条底部:

法向力=（5.713kN,0.000m）,

切向力=（10.518kN,39.051m）

土条左侧:

法向力=0.000kN,切向力=0.000kN

土条右侧:

法向力=0.000kN,切向力=0.000kN

水平地震力:

大小=0.286kN,

力臂=38.817m

4、考虑地震烈度，加固锚杆时

计算结果：

滑动安全系数:

1.118

********************滑面信息*******************

土条总数:

34

圆心半径（m）:

（3.000,31.000）R=31.145

********************土条信息*******************

第1个土条:

[几何信息]

左上点坐标（m）:

（0.000,0.000）

左下点坐标（m）:

（0.000,0.000）

右上点坐标（m）：

（1.000,0.667）

右下点坐标（m）:

（1.000,-0.081）

土条尺寸:

宽度=1.000m,底部长度=1.003m

土条面积:

0.374m2

土条底部倾角:

-4.605度

[物理信息]

土条底部:

C=8.000kPa,φ=30.000度

[受力信息]

土条自重:

W=（7.099kN,-2.500m）

土条底部:

法向力=（7.076kN,0.000m）,

切向力=（10.833kN,31.145m）

土条左侧:

法向力=0.000kN,切向力=0.000kN

土条右侧:

法向力=0.000kN,切向力=0.000kN

水平地震力:

大小=0.355kN,

力臂=30.853m

第三部分：

实习收获

五、小结

此次为期一周的实习结束了，并不意味着我们对地质知识学习的结束，通过本次野外实习，让我充分的的认识到作为一名土木工程专业的学生，要想搞好工程建设，就必须熟知基本的岩土工程地质知识，因为那是每一个建筑的基础所在，只有搞好了基础，我们建造的建筑才能经历考验，造福人类。

此外通过我们的课内计算实习又让我了解了一种计算软件——理正岩土系列软件。

丰富了知识，开阔了视野，为我今后的学习打下了基础，提高实际工作的能力。

在野外实习中，我们观察到了野外的岩石岩性，使我们能够有机会利用自己的课上所学的知识去分析岩石的性质，知道了如何根据岩石的各种性质去判断岩石的种类，明白了岩浆岩、沉积岩、变质岩的区别和各自的特性。

此外我们还了解到了一些地质结构的知识，如断层、褶皱、节理裂隙等，同时对这些现象的概念有了深刻的认识和了解。

在实习中，我们也参观了隧道，水坝等，通过听老师的讲解，使我对边坡的稳定性问题，洞室岩土的稳定性及水坝泄漏的问题有了一定的了解，同时对造成这些问题的原因也有了一定的了解，对解决这些问题的方法有了一些认识。

在课内计算的实习中，进行了边坡稳定性问题的计算，通过计算使我对岩土计算问题有了一定认识，加强了我的实际工作的能力。

总之，这次实习让我学到了很多，及巩固了我的理论知识又开阔了我的视野，对其他的地质问题有了一些了解，这次实习让我难忘。