中南大学土木工程地质实习报告

中南大学

土木工程地质

实习报告

班级,

学号,

姓名,

指导老师,

实习地点,湖南省长沙市,娄底市

实习时间,2012.6.25—2012.7.6

土木工程地质实习报告

一、实习目的,

经过一个学期的学习,我们对《土木工程地质》有了深刻的认识与了解,掌握了关于《土木工程地质》中的基本知识。但是书本上的知识与实际情况往往有很大的

差距,为了更好地认识土木工程地质现象,加深对课程有关内容的理解,同时充分认

识到土木工程地质实践对土木工程专业的重要性,我们在肖武权老师的带领下进行

了为期两个星期的土木工程地质实习。实习的主要目的为以下几方面,

1. 结合实践,进一步巩固课堂所学的基本理论和基本知识,为后续课程的学习

打下坚实的基础,

2. 培养一定的野外学习实践能力,学会地质罗盘的使用方法并用地质罗盘测量

实地测量岩层的产状,走向、倾向、倾角,

3. 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

4. 参观大型博物馆,丰富知识,开拓视野

5. 在实习观测的基础上进行综合分析,根据土木工程地质等基本知识分析土木

工程的施工方法和原因。

6. 掌握根据现场观察所得资料和收集的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,并掌握相应的学习方法。

7. 切身理解工地施工的具体情况、步骤、施工难题及相应的解决方法。

二、实习安排,

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时间实习地点主要目的

6月25号中南大学南校区领取实习仪器,班级内部分组

6月26号长沙市岳麓山学会地质罗盘的使用方法

6月27号湖南省地质博物馆了解地质发展历史及化石

6月28号铁道学院周边了解土木基础工程建设 7月1号-6号湖南省娄底市

培养野外学习实践能力

三、实习内容,

1、实习动员大会:

土木工程地质实习动员大会于6月20号在南校电影院举行。学院非常重视本次实习,投入大量时间和资金。会议主要由徐林荣老师主持,他向大家系统地介绍了本次实习的主要目的、教学要求、实习内容、详情安排、注意事项等。徐老师特别强调了本次实习的安全问题,人身安全是最重要的事情,因此同学们也很认真的听讲了有关需要注意的事项。

2、具体实习阶段

,1,学习使用地质罗盘仪

地质罗盘仪是进行野外地质工作必不可少的一种工具。借助它可以定出方向,观察点的所在位置,测出任何一个观察面的空间位置(如岩层层面、褶皱轴面、断层面、节理面等构造面的空间位置),以及测定岩层各产状要素的具体数值。因此,本次实习中的一个主要内容就是学会地质罗盘仪的使用方法。在正式实习的第一天肖老师就带领我们在岳麓山向我们传授了罗盘仪的构造及其使用

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方法,并且在现场演示了如何利用罗盘仪去判断岩层的走向,倾向及倾角,方法如下

1. 岩层走向的测定

岩层走向是岩层层面与水平面交线的方向也就是岩层任一高度上水平线的延伸方向。

测量时将罗盘长边与层面紧贴,然后转动罗盘,使底盘水准器的水泡居中,读出指针所指刻度即为岩层之走向。

因为走向是代表一条直线的方向,它可以两边延伸,指南针或指北针所读数正是该直线之两端延伸方向,如NE30度与SW210度均可代表该岩层之走向。

2.岩层倾向的测定

岩层倾向——是指岩层向下最大倾斜方向线在水平面上的投影,恒与岩层走向

垂直。

测量时,将罗盘北端或接物觇板指向倾斜方向,罗盘南端紧靠着层面并转动罗盘,使底盘水准器水泡居中,读指北针所指刻度即为岩层的倾向。

假若在岩层顶面上进行测量有因难,也可以在岩层底面上测量仍用对物觇板指

向岩层倾斜方向,罗盘北端紧靠底面,读指北针即可,假若测量底面时读指北针受障碍时,则用罗盘南端紧靠岩层底面,读指南针亦可。

3,岩层倾角的测定

岩层倾角是岩层层面与假想水平面间的最大夹角,即真倾角,它是沿着岩层的真倾斜方向测量得到的,沿其它方向所测得的倾角是视倾角。视倾角恒小于真倾

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角,也就是说岩层层面上的真倾斜线与水平面的夹角为真倾角,层面上视倾斜线与水平面之夹角为视倾角。野外分辨层面之真倾斜方向甚为重要它恒与走向垂直,此外可用小石于使之在层面上滚动或滴水使之在层面上流动,此滚动或流动之方向即为层面之真倾斜方向。

测量时将罗盘直立,并以长边靠着岩层的真倾斜线,沿着层面左右移动罗盘,并

用中指搬动罗盘底部之活动扳手,使测斜水准器水泡居中,读出悬锥中尖所指最大读数,即为岩层之真倾角。

在听完老师的讲解之后,我们就开始分组学习使用罗盘仪。首先我们在岳麓山

抗战时期第九战区司令部附近的一个背斜处测其两翼的岩层产状。在测完上述地方

的岩层产状之后,我们还在岳麓山爱晚亭附近测其两侧的岩层产状,最后我们发现这两侧的岩层的倾向相反并且都指向外,故可判断在以前此处地方为背斜,由于各种风化作用使得其核部被侵蚀减少而形成谷。

,2,认识岩石和土的类型

按照岩石形成过程的不同,可以将地壳中的岩石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类型。不同类型的岩石具有不同的地质性质,它们也是决定岩石不同工程性质的依据。而地壳表层广为分布的土是地质历史最新时期的产物。它是由岩石在风化作用下形成的碎屑物或残留在原地或经由不同的搬运方式被搬运到地表低洼处形成的沉积物。因此,从岩石学的角度来讲,土是松散、没有胶结的沉积岩。

岩浆岩是指在地质作用后期,岩浆冷却凝固形成的岩石称为岩浆岩。比较常见的岩浆岩有花岗岩、正长岩、流纹岩等。在实习过程中,印象比较深刻的是铁道学院西大门外的花岗岩砌石,以及常用于建筑装修材料的大理岩。花岗岩和大

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理岩都是比较常见的岩浆岩,但两者也有比较大区别,花岗岩是岩浆在地表以下形成的深成侵入岩,全晶粒状结构且主要成分是长石与石英,还有部分黑云母、角闪石。花岗岩不易风化、硬度高、耐磨损。而大理岩则是重结晶后的石灰岩,是石灰岩在高温、高压下变软发生矿物成分变化后形成的。花岗岩除了用作高级建筑装饰的工程材料外,还是露天雕刻的首选之材。同时花岗岩常用于室外,大理岩常用于室内。

沉积岩是在地表或接近地表的常温、常压下,由原岩经过原岩风化破碎作用、沉积物的搬运作用、沉积物的沉积作用、和成岩作用形成。岩浆岩同时也是地球表面最多见的岩石。因此,在本次实习过程中我们主要见到的岩石就是沉积岩。例如在实习中,岳麓山的山体就由砂岩、砾岩等沉积岩和其他变质岩组成。由沉积岩形

成过程可知,沉积岩的产状均为层状。在娄底棋梓桥水库附近的铁路旁边的那些沉积岩,层状效果非常明显。沉积岩又可分为碎屑岩、粘土岩、化学岩及生物化学岩。在实习的过程中我们还见到了粘土岩中的页岩及化学岩中的石灰岩和白云岩。

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图,一,棋梓桥水库附近的铁路旁沉积岩

沉积岩所特有的一大构造特征是化石,化石也是研究地质发展历史和区分地质年代的重要依据。娄底实习时,在娄邵铁路DK117+700m附近,老师还带领我们找到了很多生物化石,其中许多都是珊瑚和贝类的化石,由此可以知道这里在几百万年以前曾是海底,我们不禁感叹沧海桑田,也见证了地质作用的伟大。

原岩在变质因素作用下地质特性发生改变而生成的具有新特性的岩石。各种变质岩的存在条件,几乎跟它们的变质作用的类型有密切关系,换句话说,如果在野外工作时,能识别出变质作用的类型,那么也就大体上能估计出其中有哪些具体的变质岩的种类了。根据地质成因和变质作用的因素来考虑变质作用的格局,实际上,也包括了变质作用的规模。其类型大体上划分为四种,接触变质作用、交代变质作用、动力变质作用和区域变质作用,他们都是野外常遇到的。在实习中,我们在岳麓山见到的板岩就是一种比较常见的变质岩。板岩鉴定特征有,常见颜色为深灰、黑色,变余结构为常见变余泥状结构或致密结晶结构,板状构造,粘土及其他肉眼难辨矿物。

土是由固体矿物颗粒,固相,、水,液相,和气体,气相,组成的三相体系。土按颗粒级配可分为碎石类土、砂类土、粉土和粘性土。在竹塘西路一条道路边坡旁的实习过程中,我们重点考察了一处陡坡,肖老师向我们介绍了有关土的知识。随后我们用锤击敲击该坡上的土,因其粒径在2毫米至200毫米之间,且数量在百分之五十以上可以判断该边坡主要是碎石类土。在本次实习中,在边坡防

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护内容实习中也多处接触到关于土的知识。土在工程建设中起着非同寻常的作用,在今后的学习中我们必须关注这方面的内容。

,3,了解地质构造及其类型

构造运动引起地壳岩石变形和变位,这种变形变位被保留下来的形态被称为地质构造。地质构造有三种主要类型,倾斜岩层、褶皱和断裂。

岩层的空间分布状态称岩层产状。岩层按其产状可以分为水平岩层、倾斜岩层和直立岩层。在实习过程中我们见到的比较多的是倾斜岩层,印象最深刻的就是棋梓桥水库铁路线附近的一大片倾斜岩层,其形态颇为壮观。

在构造运动作用下,岩层产生的连续弯曲变形形态称为褶皱构造。其中褶皱有背斜和向斜两种基本形态。按照褶曲横剖面的形态可以将褶曲分为直立褶曲、倾斜褶曲、倒转褶曲及平卧褶曲,按照褶曲纵剖面的形态可以将褶曲分为水平褶曲及倾伏褶曲。实习过程中在岳麓山原第九战区司令部处皱褶就是背斜,爱晚亭处的一个山谷就是背斜由于被侵蚀而形成的。在我们用地质罗盘仪分别测量了它们两翼的岩层产状之后可以判断它们都表现为倾斜褶曲。在原娄邵铁路七公里处地段,我们可以看到该褶曲轴面近水平,故可判断其为平卧褶曲,其中一翼岩层倒转。

岩层受构造运动作用,当所受的构造应力超过岩石强度时,岩石的连续完整性遭到破坏,产生断裂,称为断裂构造。按照断裂后两侧岩层沿断裂面有无明显的相对位移,又可以分为节理和断层两种类型。实习过程中只有见到几处范围比较小的节理,且较多的是张节理,也有几处节理面较光滑故可判断为剪节理。在娄底一处铁路线附近我们看到了断层构造,该断层的断面较光滑,有明显的水平

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擦痕,在断面上存在矿物结晶体和构造角砾岩及阶步,故我们可以判断此处为平移断层。

,4,认识水的地质作用

水的地质作用一般可以分为地表流水的地质作用和地下水的地质作用。地表流水可分为暂时流水和经常流水两类。地表流水的地质作用主要包括侵蚀作用、搬运作用和沉积作用。暂时性流水一般强度大,流量集中,会对铁路、道路等线路的边坡造成巨大的威胁,因此在实习的过程中我们看到很多边坡防护措施,它们都是为了防止边坡遭受流水侵蚀而毁坏。经常性流水的侵蚀作用主要包括侧蚀和下蚀作用。侧蚀作用会使河床变宽,变弯,下蚀作用则会使河床变深。在原娄邵铁路七公里处我们能看到孙水河上一段由于侧蚀作用而弯曲的河流,为防止河流被进一步侵蚀,当地人员采取了在该河流的拐弯处还建造了防护墙等措施。

河流地质作用与桥梁道路工程关系也很紧密。道路一般沿河前进,线路在河谷横断面上所处位置的选择,河谷斜坡和河流阶地上路基的稳定,也都与河流地质作用密切相关,道路跨过河流必须架桥,桥梁墩台基础、桥渡位置选择都应充分考虑河流的地质作用。对于桥渡,首先必须选择在河流顺直地段过河,如原娄邵铁路七公里处该段孙水河上,两桥都选取这种方案,以避免在河曲处过河遭遇侧蚀而危及桥台安全。

在娄底市棋梓桥水库,该处的路基与普通路基有很大不同,比如边坡的坡度较普通边坡缓些,并用混凝土墩增加稳定性,这样做的目的实际上就是为了防湖水冲刷作用。

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按照埋藏条件可以将地下水分为上层滞水、潜水和承压水,按照含水层的性质又可以将地下水分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。在土木工程建设中,地下水常常起

着非常重要的作用。在娄底市中铁二十五局屋场排隧道施工现场,据施工人员介绍,隧道施工时常常遇到岩溶灾害,而岩溶现象就与岩溶水密切相关,岩溶地区地下水的循环交替运动加速了水对岩石的溶解,是造成岩溶现象的必要条件。因而在今后的学习中我们必须详细了解水的地质作用。

,5,了解地质灾害及其防护措施

地质灾害是指由于地质作用对人类生存和发展造成的危害。土木工程建设中常见的几种地质灾害为,滑坡、崩塌、泥石流及岩溶。

我们知道滑坡形成的条件为,必须形成一个贯通的滑动面和总下滑力大于总抗滑力。影响滑坡形成和发展的因素有,地形地貌、地层岩性、地质构造、地下水和人为因素及其他因素。滑坡按照力学特征可以分为牵引式滑坡和推动式滑坡,按照滑动面与地质构造特征可以分为均质滑坡、顺层滑坡和切层滑坡。在娄底市的实习过程中我们见到了比较多的滑坡,例如在娄底汽车南站与上瑞高速公路间的市政道路旁边,我们看到了一个因为工程施工问题而导致的滑坡灾害,该滑坡破坏了原有的防护措施,对公路上车辆行驶安全构成了威胁,在娄邵线DK115+300m处,虽然滑坡上杂草丛生,但是滑坡的整体构造还是清晰可见,在娄底市棋梓桥水库附近一条废弃的铁路线旁边我们看到了由于顺层滑坡而留下来的地貌,该处顺层滑坡的软弱结构面暴露在外面,滑坡导致的地貌改变也能看到。滑坡灾害危害巨大,因此工程上会采取相应措施防治滑坡。常见的整治措

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施有以下几个方面,排水、刷方减载、修剪支挡工程和改善滑动面或滑动带的岩土性质。在实习中我们看到的滑坡的防护措施基本囊括了上述方面。

崩塌是指陡峻斜坡上的岩、土体在重力作用下突然脱离坡体向下崩落的现象。崩塌的形成条件为,地形地貌条件、岩性条件、地质构造条件、水的条件和人为因

素和振动影响。崩塌的常见防治措施有,排水、清除危岩、支护加固、拦挡工程和搭建棚洞或明洞。例如在在棋梓桥水库附近的山坡处我们看到了为防治崩塌而修建的拦挡墙。

泥石流的形成必须具备丰富的松散固体物质、足够的突发性水源和陡峻的地形条件。防治泥石流通常采用以下三种措施,拦挡工程、排导工程和水土保持。近些年来,泥石流灾害在我们频发,例如甘肃舟曲特大泥石流灾害,因而这也是我们以后在工作中需要关注的地方,但在本次实习中,我们并没有见到泥石流灾害现象。

岩溶,国际上通称喀斯特,是指可溶性岩石受地表和地下水以化学腐蚀为主、机械侵蚀和崩塌为辅的地质营力综合作用,以及由此所产生的现象的统称。岩溶的形成条件有,可溶性岩石、岩石的裂隙性、水的溶蚀能力和岩溶水的运动与循环。岩溶灾害会对工程建设产生严重影响,经常遇到的工程地质问题主要是地基塌陷、不均匀下沉和基坑、洞室涌水等。实习中,在娄底娄星桥附近,我们见到了一处双曲拱桥,据老师介绍,这座桥兴建之前,没有进行充分的地质勘测,未能及时发现岩溶灾害,最后导致在墩台建好的情况下,又拆除重建才完工。由此可见,我们必须在工程建设中给予岩溶灾害以足够重视。岩溶灾害的防治措施有,对于建筑物下地基中的岩溶空洞,可以用灌浆,灌注混凝土或片石回填的方法防治,必要时用钢筋混凝土盖板加固,以提高基底承载力,防止洞顶坍塌。

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同时对于岩溶地区的防排水措施也要慎重处理,主要原则是既要有利于工程修建,减轻岩溶的发展和危害,又要考虑有利于该区环境保护,不能由于排水、引水不当,造成新的地质问题。

,6,认识边坡防护地质问题

边坡是自然或人工形成的斜坡,是人类工程活动中最基本的地质环境之一,也是工程建设中最常见的工程形式。斜坡的形成,使岩土体内部原有应力状态发生变化,出现坡体应力重新分布,主应力方向改变,应力又产生集中,而且,其应力状态在各种自然营力及工程影响下,随着斜坡演变而又不断变化,使斜坡岩土体发生不同形式的变形与破坏。不稳定的天然胁迫和人工边坡,在岩土体重力、水及震动力以及其它因素作用下,常常发生危害性的变形与破坏,导致交通中断、江河堵塞,塘库淤填,甚至酿成巨大灾害。

图,二,多级边坡

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根据组成边坡的主体材料不同,边坡可分为土质边坡和岩质边坡两种,而这两者主体材料的结构、性质差别很大,其存在的工程地质问题也不相同,需要分开进行研究。

边坡的稳定是一个比较复杂的问题,影响边坡稳定性的因素较多,简单归纳起来有边坡体自身材料的物理力学性质、边坡的形状和尺寸、边坡的工作条件及边坡的加固措施等几个方面。

边坡病害防治采取以防为主,辅以治理的原则,在线路选定前要做到准确勘查所经路线的岩土性质及其他相关的工程地质问题,不仅为后面的设计施工提供准确详尽的第一手资料,而且避免出现较大的安全事故。

在整治原则的指导下,边坡病害整治主要是综合考虑各方面因素,采用工程防护技术、植物防护技术或两者结合在一起的综合防治技术来进行。 1.坡面防护坡面防护措施主要有抹面、捶面、喷砂浆和喷混凝土、勾缝和灌浆、护面墙、干砌片石、浆砌片石等方式。在娄邵铁路DK120+100m附近,我们所见到就是一处片石护坡,据老师介绍片石护坡有浆砌片石和干砌片石两种类型,前者整体性好,后者

有利于排水。两者外观基本一致,区别只是在于片石间是否含有砂浆。 2锚杆加固防护

对于失稳边坡和可能失稳边坡,我们须采用边坡加固技术来保证边坡的稳定性,然后再考虑坡面防护工程。边坡加固技术包括锚杆防护、抗滑桩防护和挡土墙防护等。坡面为碎裂结构的硬岩、层状结构的不连续地层、坡面岩石与基岩分离有可能下滑的挖方边坡适用于锚杆防护。这种防护还特别适用于岩层倾角接近边坡坡角和有裂隙的厚层岩石。

3.支挡工程

抗滑挡土墙是整治滑坡常用的有效措施之一。抗滑挡土墙一般设置在滑坡前缘,挡土墙基础必须深埋于滑动面(带)以下的稳定地层中,以免随滑体被推走。

抗滑挡土墙可采用重力式和桩板式等,例如我们在长沙市竹塘西路一处边坡旁

看到的就是重力式挡土墙,重力式挡土墙利用墙身重量来抗衡滑体,优点是取材容易、机械化要求不高、施工方便、见效快。而在娄底市涟钢铁路专用线旁所采用的却是桩板式挡土墙,它以抗滑桩为主要构件。抗滑桩又称锚固桩,是近年来应用广泛的一种新型抗滑支挡结构物,抗滑桩埋于稳定滑体中,依靠桩与桩周岩(土)体的相互嵌制作用把滑坡推力传递到稳定地层,利用稳定地层的锚固作用和被动抗力,使滑坡得到稳定。

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图,三,桩板式挡土墙

四、实习体会,

转眼间,为期两周的地质实习结束了,感觉在这十天的实习中中收获确实不小,

以前我们学到的只是书本上的一些知识,现在到现实实践中来才真正能全面了解土木工程地质这门学科。土木工程地质的实习在于通过实习学习使学生具备分析、解

决在实际工程中出现的简单条件下的地质问题。通过这次的实习我对这门土木工程地质的了解更深一层,把书本上的理论知识与实际应用联系起来,牢固地掌握了如何分析岩石的层理,结构构造,学会使用地质罗盘仪和测量岩石的产状。实习期间,我们在肖老师的带领下了解和认识了实地勘察的方法和所要注意的方面,并且通过对边坡防护、地质灾害防治等工程案例的讲解和实地观察,对以后更好地将土木工程地质所学到的东西运用在工程建设中有很大的帮助。还有,其实本次实习大家感触最深的应该就是工程选址的艰辛了,要修建一条铁路,你就得把全线周边所有的地质现象勘察出来,你就得在烈日下走完全线,真可谓

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是“穿山越岭”,而且工作必须严谨,要知道现在一点点的粗心将来可能就会带来严重的工程事故,所以我们必须掌握根据现场观察所得资料和收集的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,并掌握相应的学习方法。

在本次实习中我们学习到了知识,也体会到了在野外工作的艰辛。通过对本次实习的总结和从同学中了解的情况,我还想向学校提一点建议,希望因此对以后学弟学妹的实习能有所帮助。首先我个人觉得实习时间的安排应该有所调整。虽然在暑假能够有充足的时间实习,天气的燥热也能够让同学们得到锻炼,但是对于一些体质较弱的同学来说确实难以适应,还有一方面是在夏季实习的时候杂草丛生,很多地质地貌都被漫山遍野的杂草掩盖,这种情况下我们很难看清楚原有的地质地貌,对于我们认识地质情况带来困难。以上只是我个人的建议,还希望院领导批评指正。

总之,虽然实习时间很短暂,过程也比较累,但我收获了很多,这些日子过得很充实。通过实习使我们学习了本专业所要掌握的一些基本知识,让我们给了对本专业有了一个更清晰的认识。加深对课程有关内容的理解,将我们在大学里所学的知识与更多的实践结合在一起,使我们具备较强的处理实务的能力与比较系统的专业知

识,同时充分认识到土木工程地质实践对土木工程专业的重要性这才是我们实习的真正目的。总之,这次实习不但让我学到了知识,同时开拓了视野,意义重大。

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