工程地质实习报告
防灾科技学院
实习报告书
专业土木工程
系别
报告题目土木工程地质实习
报告人班级
指导教师带队教师
实习时间2012.5-6月周末实习单位
教务处监制
一、实习目的
土木工程地质实习分为野外工程地质认识和室内资料分析两部分。野外工程地质认识内容包括基本地质现象和工程地质条件认识；室内资料分析包括野外资料成果整理和汇总、土质边坡稳定性分析计算和结构面统计分析。
通过本次实习，可使学生初步掌握地质学、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。通过实习还可以了解一些基本的工程地质软件的应用技术，提高学生的实际工作能力。
二、实习任务
（一）野外部分
北京市海淀区温泉镇、门头沟区军庄镇工程地质野外实训基地野外地质认识实习，时间一天；天津蓟县工程地质野外实训基地，时间一天。
（二）室内部分
学院机房野外地质实习成果整理和汇总、专门软件的使用，时间共计三天。
三、实习日志
5月6日，晴：我们先到北京市海淀区温泉村进行岩性认识，风化认识。接着来到了北京市门头沟军庄镇军庄火车站进行岩性认识，构造认识。经过一中午的休整，下午来到了妙峰山进行构造认识。
5月20日，阵雨：我们先是到了罗庄子镇杨庄水库进行地形认识，构造认识，工程地质讲解。休整以后来到了洪水庄进行工程地质讲解。
四、实习成果
（一）岩性的认识
1. 沉积岩：sediments 过去曾称水成岩。沉积岩是由成层沉积的松散沉积物固结而成的岩石。如碎屑岩（砾岩、砂岩、粉砂岩、风成岩、冰碛岩）是从来源区机械破碎的较老岩石的碎屑经过水或大气或冰的搬运及沉积形成的；化学岩（如岩盐或石膏）是从溶液中沉淀形成的，而生物岩（如某些石灰岩）是由动物及植物的遗体或其分泌物形成的。
军庄火车站的岩类中泥岩、砂岩、页岩、砾岩这几类都属于沉积岩。
泥岩：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。一种层理或页理不明显的粘土岩。泥质岩是粒度<0.0039mm（即<4μm）主要由粘土矿物组成
的岩石。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。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。（图4.1.1.1）
砂岩：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。砂岩是一种沉积岩，主要由砂粒胶结而成的，其中砂里粒含量要大于50%。绝大部分砂岩是由石英或长石组成的。石英、长石等碎屑成分占50%以上的沉积碎屑岩。砂岩是源区岩石经风化、剥蚀、搬运在盆地中堆积形成。岩石由碎屑和填隙物两部分构成。碎屑除石英、长石外还有白云母、重矿物、岩屑等。填隙物包括胶结物和碎屑杂基两种组分。常见胶结物有硅质和碳酸盐质胶结；杂基成分主要指与碎屑同时沉积的颗粒更细的黏土或粉砂质物。填隙物的成分和结构反映砂岩形成的地质构造环境和物理化学条件。砂岩按其沉积环境可划分为：石英砂岩、长石砂岩和岩屑砂岩三大类。砂层和砂岩构成石油、天然气和地下水的主要储集层。（图4.1.1.2）
页岩：页岩是一种沉积岩，成分复杂，但都具有薄页状或薄片层状的节理，主要是由黏土沉积经压力和温度形成的岩石，但其中混杂有石英、长石的碎屑以及其他化学物质。而洪水庄组的页岩因其是浅海沉积形成，所以其中含有海藻，呈黑色。（图4.1.1.3）砾岩：是指由50%以上直径大于2㎜的颗粒碎屑组成的岩石。其中由滚圆度较好的砾石、卵石胶结而成的成为砾岩；由带棱角的角砾石、碎石胶结而成的成为角砾岩。砾岩中碎屑组分主要是岩屑，只有少量矿物碎屑，填隙物为砂、粉砂、粘土物质和化学沉淀物质。根据砾石大小，砾岩分为漂砾（>256毫米）砾岩、大砾（64～256毫米）砾岩、卵石（4～64毫米）砾岩和细砾(2～4毫砾岩和被生物扰动过的灰岩米)砾岩。根据砾石成分的复杂性，砾岩可分为单成分砾岩和复成分砾岩。根据砾岩在地质剖面中的位置，可分为底砾岩和层间砾岩。（图4.1.1.4）
白云岩：是一种沉积碳酸盐岩。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。遇稀盐酸缓慢起泡或不起泡，外貌与石灰岩很相似。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。（图4.1.1.5）
灰岩：俗称石灰岩，是一种沉积岩。以方解石为主要成分的碳酸盐岩，有时含有白云石、粘土矿物和碎屑矿物，有灰、灰白、灰黑、黄、浅红、褐红等色，硬度一般不大，与稀盐酸反应剧烈。较为复杂，有碎屑结构和晶粒结构两种。碎屑结构多由颗粒、泥晶基质和亮晶胶结物构成。颗粒又称粒屑，主要有内碎屑、生物碎屑和鲕粒等，泥晶基质是由碳酸钙细屑或晶体组成的灰泥，质点大多小于0.05毫米，亮晶胶结物是充填于岩石颗粒之间孔隙中的化学沉淀物，是直径大于0.01毫米的方解石晶体颗粒；晶粒结构是由化学及生物化学作用沉淀而成的晶体颗粒。（图4.1.1.6）
图4.1.1.1 军庄火车站泥岩图4.1.1.2 军庄火车站砂岩
图4.1.1.3 洪水庄组页岩图4.1.1.4 军庄火车站砾岩
图4.1.1.5 杨庄水库白云岩图4.1.1.6 杨庄水库灰岩
2. 变质岩：metamorphic rock 由变质作用所形成的岩石。它的岩性特征，一方面受原岩的控制，而具有一定的继承性；另一方面，由于经受了不同的变质作用，在矿物成分和结构构造上具有其特征性（如含有变质矿物和定向构造等）。变质岩在我国和世界各地分布很广。前寒武纪的地层绝大部分由变质岩组成；古生代以后，在各个地质时期的地壳活动带（如地槽区），在一些侵入体的周围以及断裂带内，均有变质岩的分布。与变质岩有关的金属和非金属矿产非常丰富，例如，我国和世界上的前寒武纪变质铁矿均占铁矿总储量的60%以上。
大理石：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。花岗岩体和奥陶系之间的侵入接触面应在采石场的下面的半山坡上。采石场为灰黑色大理岩（图 4.1.2.1），其中还夹杂着变质岩。采石场中间及东侧，有花岗岩岩墙侵入。（图4.1.2.2）
图4.1.2.1 北京市海淀区温泉村大理岩图4.1.2.2 北京市海淀区温泉村侵入
3. 岩浆岩：magmatic rock 由岩浆在地下或喷出地表后冷却凝结而成的岩石。又称“火成岩”。由于岩浆固结时的化学成分，温度、压力及冷却速度的不同，可生成各种不同的岩石。大部分火成岩是结晶质的，小部分为玻璃质。岩浆岩的形成温度一般较高（主要在700—1500℃）。除由岩浆冷凝形成的岩浆岩而外，还有一部分岩浆岩不是由岩浆形成的，而是由先成岩石经过超变质或强烈交代作用形成，例如某些花岗岩类岩石。因此有人认为岩浆岩
既包括由岩浆作用形成的岩石，也包括由非岩浆作用形成的岩石。岩浆岩在地壳里占主要地位，从地面到深达16公里的地方，岩浆岩的体积几乎占95%，而沉积岩仅占5%。它是组成地壳的主要岩石。
玄武岩：是一种基性喷出岩，其化学成分与辉长岩相似，SiO2含量变化于45%～52%之间，K2O+Na2O含量较侵入岩略高，CaO、Fe2O3+FeO、MgO含量较侵入岩略低。矿物成份主要由基性长石和辉石组成，次要矿物有橄榄石，角闪石及黑云母等，岩石均为暗色，一般为黑色，有时呈灰绿以及暗紫色等。呈斑状结构。在军庄火车站第二垭口，存在着大量的玄武岩（图4.1.3.1）。杏仁构造普遍。（图4.1.3.2）
图4.1.3.1军庄火车站南第二垭口玄武岩图4.1.3.2军庄火车站南第二垭口杏仁结构（二）构造认识、
1.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。沿断层线常常发育为沟谷，有时出现泉或湖泊。
图4.2.1军庄火车站断层
2、褶皱：岩层在形成时，一般是水平的。岩层在构造运动作用下，因受力而发生弯曲，一个弯曲称褶曲，如果发生的是一系列波状的弯曲变形，就叫褶皱。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。但是在妙峰山却出现了倒转向斜和箱型背斜
图4.2.2 妙峰山褶皱
3、节理：岩石中的裂隙，其两侧岩石没有明显的位移。地壳上部岩石中最广泛发育的一种断裂构造。通常，受风化作用后易于识别，在石灰岩地区，节理和水溶作用形成喀斯特。岩石中的裂隙，是没有明显位移的断裂。节理是地壳上部岩石中最广泛发育的一种断裂构造。按成因节理可分为：①原生节理，成岩过程中形成，如沉积岩中因缩水而造成的泥裂或火成
岩冷却收缩而成的柱状节理；②构造节理，由构造变形而成；③非构造节理，由外动力作用形成的，如风化作用、山崩或地滑等引起的节理，常局限于地表浅处。
图4.2.3 北京市海淀区温泉村节理
4、岩脉侵入：地壳深处或上地幔的岩浆向地壳表层运移，并在地壳中冷却凝固而形成的岩石。依据岩浆向地壳表层侵入部位的深浅，可分为深成侵入岩和浅成侵入岩。侵入岩主要形成于燕山期，同位素年龄值129～161.8百万年，产状为岩株、岩枝、岩脉，岩基极少。岩类以花岗岩、花岗闪长岩，花岗斑岩居多，钾长花岗岩、流纹斑岩次之。
图4.2.4 北京市海淀区温泉村侵入
（三）工程地质问题
1、风化
风化作用是在大气条件下，岩石的物理性状和化学成分发生变化的作用。作用的营力有太阳辐射、水、气体和生物。按岩石风化的性质分物理风化和化学风化两种基本类型。在岩石风化过程中，这两类风化通常是同时进行，而且往往是互相影响、又互相促进的。不过在不同气候条件下常常是以某种风化类型为主导。分化会导致岩性的巨大改变，对工程存在重大隐患，因此对风化部分应做特别处理。（图4.3.1.1、图4.3.1.2）
图4.3.1.1 军庄火车站第一垭口球形风化图4.3.1.2 北京温泉村风化
2、崩塌：是较陡斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚（或沟谷）的地质现象。产生在土体中者称土崩，产生在岩体中者称岩崩。规模巨大、涉及到山体者称山崩。大小不等、零乱无序的岩块（土块）呈锥状堆积在坡脚的堆积物，称崩积物，也可称为岩堆或倒石堆。在温泉村采石场就因为山体经过开采后导致坡度比较陡峭，加上风化严重，极易发生崩塌。崩塌会使建筑物，有时甚至使整个居民点遭到毁坏，使公路和铁路被掩埋。由崩塌带来的损失，不单是建筑物毁坏的直接损失，并且常因此而使交通中断，给运输带来重大损失。我国兴建夭兰铁路时，为了防止崩塌掩埋铁路耗费大量工程量。崩塌有时还会使河流堵塞形成堰塞湖，这样就会将上游建筑物及农田淹没，在宽河谷中，由于崩塌能使河流改道及改变河流性质，而造成急湍地段。主要工程防护措施有：护墙或护坡,防止斜坡岩土剥落；镶补、填堵坡体岩石缝洞；削坡,人工消除小型危岩体或减缓陡峭高坡；锚固,加固危岩体,提高其稳定程度,防止崩落；排水,疏通地表水和地下水,减缓对危岩陡坡的
冲刷和潜蚀；拦截,修筑挡石墙、落石平台、拦石栅栏等,阻止崩塌物对工程设施的破坏；建造明硐、棚硐等防护铁路、房屋等建筑设施。
图4.3.2 温泉村采石场
3、水库：一般的解释为“拦洪蓄水和调节水流的水利工程建筑物，可以利用来灌溉、发电、防洪和养鱼。”它是指在山沟或河流的狭口处建造拦河坝形成的人工湖泊。水库建成后，可起防洪、蓄水灌溉、供水、发电、养鱼等作用。有时天然湖泊也称为水库（天然水库）。水库规模通常按库容大小划分，分为小型、中型、大型等。水库的弊端是增加库区地质灾害发生的频率，兴建水库可能会诱发地震，增加库区及附近地区地震发生的频率。山区的水库由于两岸山体下部未来长期处于浸泡之中，发生山体滑坡、塌方和泥石流的频率会有所增加。三峡大坝最早发生地质灾害是在二零零三年六月，在下闸蓄水两周后，水位突破九十米向一百三十五米逼近时。七月十四日，一条长江支流发生特大滑坡灾害，滑坡山体长、宽均在一公里左右，厚度达十八米。秭归县二十四人被吞没。除滑坡外，当时一些专家还表示担心，三峡库区蓄水有可能触发一场大地震。重庆国土部门统计显示，自零八年试验性蓄水以来，仅重庆库区周边就已发生数百起地灾险情，崩塌总体积和受影响的房屋面积大而严重，库区二十二个区县新增隐患三千八百一十二处；更严重的是，有一百六十多处未纳入三峡库区地质灾害防治规划及新生地质灾害隐患预防之中。由于受水坝的拦截，受水势变缓和库尾地区回水影响，泥沙必然会在水库内尤其是大坝和库尾（回水的影响）淤积。在三峡，从一开始，泥沙淤积就是工程师们所担心的问题。长江每年要携带五亿立方米的泥沙进入三峡，但其中大部份都无法排出去，水库也将出现淤塞，三峡大坝进而有可能垮塌。而且，当水库蓄洪水位达一百七十五米，回水将上达重庆。这样，洪水季节江水从上游带来的大量泥沙将会淤积在重庆港区，把重庆港变成死港。同时，嘉陵江口也因泥沙淤积而形成拦门沙，从而壅高嘉陵江洪水水位，增加重庆市的洪灾威胁。水库不止是带来好处，就如一把双刃剑一样，它也会带来各种各样的问题，我们在修建水库时绝对不能只一味的看着它的好而忘记它的坏。
图4.3.3 杨庄水库
（四）工程问题的软件分析
（1）边坡稳定分析系统
无地震烈度瑞典圆弧法计算结果：
滑动安全系数: 1.300
********************滑面信息*******************
土条总数: 13
圆心半径(m): (1.067,11.200) R = 11.251
********************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)：(0.711, 0.569)
右下点坐标(m): (0.711, -0.045)
土条尺寸: 宽度 = 0.711m, 底部长度 = 0.713m
土条面积: 0.218m2
土条底部倾角: -3.626度
[物理信息]
土条底部: C = 10.000kPa, φ = 25.000度
[受力信息]
土条自重: W = (3.929kN, -0.711m)
土条底部: 法向力 = (3.921kN, 0.000m),
切向力 = (6.887kN, 11.251m)
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
图4.4.1.1 结算结果及危险滑动面地震烈度7度瑞典圆弧法计算结果：
滑动安全系数: 1.844
********************滑面信息*******************
土条总数: 24
圆心半径(m): (6.400,17.600) R = 18.728
********************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)：(0.985, 0.394)
右下点坐标(m): (0.985, -0.327)
土条尺寸: 宽度 = 0.985m, 底部长度 = 1.038m
土条面积: 0.355m2
土条底部倾角: -18.396度
[物理信息]
土条底部: C = 10.000kPa, φ = 25.000度
[受力信息]
土条自重: W = (6.392kN, -5.908m)
土条底部: 法向力 = (6.065kN, 0.000m),
切向力 = (7.162kN, 18.728m)
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 = 0.160kN, 力臂 = 17.583m
图4.4.1.2 结算结果及危险滑动面（2）块体破坏模拟软件unwedge
图4.4.2.1 洞顶、边墙不稳定块体
节理产状分析软件dips
图4.4.3.1 节理等密图1
图4.4.3.2 节理等密图2
∠
图4.4.3.4 节理玫瑰花图
表4.3 节理产状统计
三．实习体会