工程地質(zhì)實習(xí)報告參考資料課件

1、一、 實習(xí)目的、意義本次實習(xí)是土木建筑工程專業(yè)學(xué)生必修課工程地質(zhì)的教學(xué)實踐環(huán)節(jié)。通過這次實習(xí)，將使學(xué)生進(jìn)一步鞏固工程地質(zhì)學(xué)的基本原理，訓(xùn)練野外地質(zhì)調(diào)查研究的基本方法和基本技能，使學(xué)生具備分析、解決在實際工程中出現(xiàn)的簡單條件下的地質(zhì)問題的能力。同時加深對課堂教學(xué)知識的理解，形成比較完整的學(xué)科理論體系和方法技能體系，為今后學(xué)習(xí)其它專業(yè)課程打下必要的基礎(chǔ)。二、 實習(xí)的內(nèi)容工程地質(zhì)實習(xí)分為野外工程地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)資料分析兩部分。野外工程地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容包括巖層界面產(chǎn)狀三要素的測定、基本地質(zhì)現(xiàn)象的認(rèn)識和工程地質(zhì)條件調(diào)查。室內(nèi)資料分析包括典型地質(zhì)景觀形成的地質(zhì)要素與巖體識別。1、巖層面產(chǎn)狀的測量一般的地質(zhì)測量，

2、如測量目的物的方位、巖層空間位置、山的坡度等，均用地質(zhì)羅盤儀。這是地質(zhì)工作者必須掌握的工具。地質(zhì)羅盤儀式樣較多，但其原理和構(gòu)造大體相同。1.1 地質(zhì)羅盤儀的基本構(gòu)造一般都由磁針、磁針制動器、刻度盤、測斜器、水準(zhǔn)器和瞄準(zhǔn)器等幾部分組成，并安裝在一非磁性物質(zhì)的底盤上（如圖1-1）。圖1-1地質(zhì)羅盤儀構(gòu)造圖1反光鏡；2瞄準(zhǔn)覘板3磁針；4水平刻度盤；5垂直刻度盤；6測斜指示針（或懸錘）； 7長方形水準(zhǔn)器；8圓形水準(zhǔn)器；9磁針制動器；10頂針；11杠桿；12玻璃蓋；13羅盤底盤磁針:為一兩端尖的磁性鋼針，其中心放置在底盤中央軸的頂針上，以便靈活地擺動。磁針制動器 是在支撐磁針的軸下端套著的一個自由環(huán)，此

3、環(huán)與制動小螺紐以杠桿相連，可使磁針離開轉(zhuǎn)軸頂針并固結(jié)起來，以便保護(hù)頂針和旋轉(zhuǎn)軸不受磨損，保持儀器的靈敏性，延長羅盤的使用壽命?？潭缺P:分內(nèi)（下）和外（上）兩圈，內(nèi)圈為垂直刻度盤，專作測量傾角和坡度角之用，以中心位置為0，分別向兩側(cè)每隔10一記，直至90。外圈為水平刻度盤，其刻度方式有兩種，即方位角和象限角，隨不同羅盤而異，方位角刻度盤是從0開始。在0和180處分別標(biāo)注N和S（表示北和南）；90和270處分別標(biāo)注E和W（表示東和西）如圖1-2所示。必須注意：方位角刻度盤為逆時針方向標(biāo)注。因測量時磁針相對不動，移動的卻是羅盤底盤。當(dāng)?shù)妆P向東移，相當(dāng)于磁針向西偏，故刻度盤逆時針方向標(biāo)記（東西方向與實

4、地相反）所測得讀數(shù)即所求。在具體工作中。測斜指針（或懸錘）：是測斜器的重要組成部分，它放在底盤上，測量時指針（或懸錘尖端）所指垂直刻度盤的度數(shù)即為傾角或坡度角的值。圖1-2 方位角刻度盤水準(zhǔn)器:羅盤上通常有圓形和管形兩個水準(zhǔn)器，圓形者固定在底盤上，管狀者固定在測斜器上，當(dāng)氣泡居中時，分別表示羅盤底盤和羅盤含長邊的面處于水平狀態(tài)。瞄準(zhǔn)器:包括接目和接物覘板、反光鏡中的細(xì)絲及其下方的透明小孔，是用來瞄準(zhǔn)測量目的物（地形和地物）的。1.2 地質(zhì)羅盤儀的使用方法在使用前需作磁偏角的校正，因為地磁的南、北兩極與地理的南、北兩極位置不完全相符，即磁子午線與地理子午線不重合，兩者間夾角稱磁偏角。地球上各點的

5、磁偏角均定期計算，并公布以備查用。當(dāng)?shù)厍蛏夏滁c磁北方向偏于正北方向的東邊時，稱東偏（記為+）；偏于西邊時，稱西偏（記為）。如果某點磁偏角（）為已知，則一測線的磁方位角（A磁）和正北方位角（A）的關(guān)系為A=A磁。如圖1-3 A表示東偏30，且測線所測的角亦為NE30時，則A=30+30=NE60；圖1-3 B表示西偏20，測線所測角為SE110，則A=110-20=90。為工作上方便，可以根據(jù)上述原理進(jìn)行磁偏角校正，磁偏角偏東時，轉(zhuǎn)動羅盤外壁的刻度螺絲，使水平刻度盤順時針方向轉(zhuǎn)動一磁偏角值則可（若西偏時則逆時針方向轉(zhuǎn)動）。經(jīng)校正后的羅盤，所測讀數(shù)即為正確的方位。在對方向或目的物方位進(jìn)行測量時即測

6、定目的物與測者兩點所連直線的方位角。方位角是指從子午線順時針方向至測線的夾角（如圖1-3 C所示）。首先放松磁針制動小螺紐，打開對物覘板并指向所測目標(biāo)，即用羅盤的北（N）端對著目的物，南（S）端靠近自己進(jìn)行瞄準(zhǔn)。使目的物、對物覘板小孔、蓋玻璃上的細(xì)絲三者連成一直線，同時使圓形水準(zhǔn)器的氣泡居中，待磁針靜止時，指北針?biāo)傅亩葦?shù)即為所測目標(biāo)的方位角。圖1-3A 磁偏角東偏示意圖 圖1-3B 磁偏角西偏示意圖 圖1-3C羅盤儀測量目的物的1.3 巖層產(chǎn)狀要素的測定巖層的空間位置決定于其產(chǎn)狀要素，巖層產(chǎn)狀要素包括巖層的走向、傾向和傾角（見圖1-4）。圖1-4巖層產(chǎn)狀要素極其測量方法 巖層走向的測量 巖層

7、走向是巖層層面與水平面相交線的方位，測量時將羅盤長邊的底棱緊靠巖層層面，當(dāng)圓形水準(zhǔn)器氣泡居中時讀指北或指南針?biāo)付葦?shù)即所求（因走向線是一直線，其方向可兩邊延伸，故讀南、北針均可）。 巖層傾向的測量 巖層傾向是指巖層向下最大傾斜方向線（真傾向線）在水平面上投影的方位。測量時將羅盤北端指向巖層向下傾斜的方向，以南端短棱靠著巖層層面，當(dāng)圓形水準(zhǔn)器氣泡居中時，讀指北針?biāo)付葦?shù)即所求。 巖層傾角的測量 巖層傾角是指層面與假想水平面間的最大夾角，稱真傾角。真傾角可沿層面真傾斜線測量求得，若沿其他傾斜線測得的傾角均較真傾角小，稱為視傾角。測量時將羅盤側(cè)立，使羅盤長邊緊靠層面，并用右手中指撥動底盤外之活動扳手

8、，同時沿層面移動羅盤，當(dāng)管狀水準(zhǔn)器氣泡居中時，測斜指針?biāo)缸畲蠖葦?shù)即巖層的真傾角。若測斜器是懸錘式的羅盤，方法與上基本相同，不同之處是右手中指按著底盤外的按紐，懸錘則自由擺動，當(dāng)達(dá)最大值時松開中指，懸錘固定所指的讀數(shù)即巖層的真傾角。 巖層產(chǎn)狀的記錄方法；如用方位角羅盤測量，測得某地層走向是330、傾向為240、傾角為50，記做330/SW50，或記做24050（即只記傾向與傾角即可）。如果用方位角羅盤測量但要用象限角記錄時，則需把方位角換算成象限角，再作記錄。如上述地層產(chǎn)狀其走向應(yīng)為=360330=30，傾向=240180=60。其產(chǎn)狀記作N30W/SW50，或直接記作S60W50則可。在地質(zhì)

9、圖或平面圖上標(biāo)注產(chǎn)狀要素時，需用符號和傾角表示。首先找出實測點在圖上的位置，在該點按所測巖層走向的方位畫一小段直線（4mm）表示走向，再按巖層傾向方位，在該線段中點作短垂線（2mm）表示傾向，然后，將傾角數(shù)值標(biāo)注在該符號的右下方。2、野外實習(xí)基地地質(zhì)概況2.1華山省級地質(zhì)公園濟南華山省級地質(zhì)公園，2011年8月4日正式揭碑開園。面積60.652 。緊鄰濟青高速公路南側(cè)交通便利，是以輝長巖奇石景觀及華泉景觀為鮮明特色，涵蓋山體崩塌遺跡，中小型構(gòu)造，典型基性巖體剖面等多種地質(zhì)遺跡類型的地質(zhì)公園，分別如下圖2.1-2.6所示。圖2.1直立巖層及其崩塌遺跡圖2.2輝長巖體風(fēng)華后形成的龜石圖2.3三組方

10、向節(jié)理共存而成的“蛇頭”圖2.4剪節(jié)理與平移斷層圖2.5節(jié)理面被樹枝填充圖2.6X節(jié)理面輝長巖：屬于基性巖，主要礦物是輝石和斜長石，次要礦物為角閃石和橄欖石。顏色為灰黑至暗綠色。具有中粒全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。節(jié)理：巖層受力后，裂面兩側(cè)巖層沿斷裂面沒有明顯相對位移時的斷裂構(gòu)造。節(jié)理按成因分為原生節(jié)理、構(gòu)造節(jié)理和表生節(jié)理。 原生節(jié)理：指巖石形成過程中形成的節(jié)理。 構(gòu)造節(jié)理：構(gòu)造運動產(chǎn)生的構(gòu)造應(yīng)力形成的節(jié)理。 表生節(jié)理：由卸荷、風(fēng)化、爆破、溶蝕等作用形成的節(jié)理，分別稱為卸荷節(jié)理、風(fēng)化節(jié)理、爆破節(jié)理和溶蝕節(jié)理。節(jié)理按力學(xué)性質(zhì)分為剪節(jié)理和張節(jié)理。剪節(jié)理：一般為構(gòu)造節(jié)理，由剪應(yīng)力形成的剪切破裂面組成。一般

11、與主應(yīng)力成450-/2角度相交，其中為巖石的內(nèi)摩擦角。剪節(jié)理一般成對出現(xiàn)，相互交切為X狀。剪節(jié)理面多平直，常呈密閉狀態(tài)，或張開度很小，在礫石中可切穿礫石。張節(jié)理：構(gòu)造節(jié)理，也可是表生節(jié)理、原生節(jié)理，由張應(yīng)力形成。張節(jié)理張開度較大，透水性好，節(jié)理面粗糙不平，在礫巖中繞開礫石。節(jié)理發(fā)育程度分級節(jié)理不發(fā)育：節(jié)理1-2組，規(guī)則，為構(gòu)造型，間距在1米以上，多為密閉節(jié)理，巖體切割成大塊狀。節(jié)理較發(fā)育：節(jié)理2-3組，呈X型，較規(guī)則，以構(gòu)造型為主，多數(shù)間距大于0.4米，多為密閉節(jié)理，部分為微張節(jié)理，少有充填物。巖體切割成大塊狀。節(jié)理發(fā)育：節(jié)理3組以上，不規(guī)則，呈X型或米字型，以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主，多數(shù)間距小于

12、0.4米，大部分為張開節(jié)理，部分有充填物。巖體切割成塊石狀。節(jié)理很發(fā)育：節(jié)理3組以上，雜亂，以風(fēng)化和構(gòu)造型為主，多數(shù)間距小于0.2米，以張開節(jié)理為主，有個別寬張節(jié)理，一般均有充填物。巖體切割成碎塊狀。落石：陡坡上個別巖石塊體在重力或其他外力作用下突然滾落的現(xiàn)象。 2.2蟠龍山省級地質(zhì)公園濟南市歷城區(qū)蟠龍山省級地質(zhì)公園，已揭牌開園，面積23.52 。位于濟南市東郊，緊鄰濟南多條交通干線交通便利。蟠龍山屬于魯中山地泰山余脈北緣，公園面積：23.52，公園內(nèi)溝壑縱橫，孤峰突聳，絕壁陡峭，錯落有致。主要地質(zhì)遺跡有溶蝕(溶洞)、崩塌、構(gòu)造剝蝕、水體地質(zhì)遺跡等，分別如圖2.7-2.13所示。圖2.7蟠龍山

13、褶皺地貌圖2.8石灰?guī)r體的層面構(gòu)造特征圖2.9石灰?guī)r的水平層理圖2.10石灰?guī)r的溶蝕 圖2.11石灰?guī)r中結(jié)核 圖2.12崩塌遺跡圖2.13陡立巖層1、沉積巖化學(xué)巖及生物化學(xué)巖：先期巖石分解后溶于溶液中的物質(zhì)被搬運到盆地后，再經(jīng)化學(xué)或生物化學(xué)作用沉淀而成的巖石。石灰?guī)r：方解石礦物占90%-100%，有時含有少量白云石、粉砂粒、粘土等。純石灰?guī)r為淺灰白色，含有雜質(zhì)時顏色有灰紅、灰褐、灰黑等色。性脆，遇稀鹽酸時起泡劇烈。在形成過程中，由于風(fēng)浪振動，有時形成特殊結(jié)構(gòu)，如鮞狀、竹葉狀、團(tuán)塊狀等結(jié)構(gòu)。2、沉積巖的層理構(gòu)造層理：指巖層中物質(zhì)成分、顆粒大小、形狀和顏色在垂直方向發(fā)生變化時產(chǎn)生的紋理，每一個單元

14、的層理構(gòu)造代表一個沉積動態(tài)的改變。水平層理：是在穩(wěn)定的或流速很小的水流中沉積形成，層理面平直，與層面平行。3、暫時性流水的地質(zhì)作用洗刷作用：大氣降水沿地表流動的部分，在匯入洼地或溝谷以前，沿整個山坡坡面漫流，把覆蓋在坡面上的風(fēng)化破碎物質(zhì)洗刷到山坡坡腳處，這個過程叫洗刷作用。坡積層的特點：（1）坡積層位于山坡坡腳處，其厚度變化較大，坡腳處最厚，向山坡上部及遠(yuǎn)離山腳方向均逐漸變薄尖滅。（2）坡積層多由碎石和粘性土組成，其成分與下伏基巖無關(guān)，而與山坡上部基巖成分有關(guān)。（3）由于從山坡上部到到坡腳搬運距離較短，坡積層層理不明顯，碎石棱角清楚。（4）坡積層松散、富水，作為建筑物地基強度很差，而且坡積層容

15、易發(fā)生滑坡。4、風(fēng)化作用是指在地表或近地表的條件下，由于氣溫、大氣、水及生物等因素的影響，使地殼或巖石圈的礦物、巖石在原地發(fā)生分解和破壞的過程。 化學(xué)風(fēng)化：化學(xué)風(fēng)化作用（chemical weathering）是指大氣和水所引起的氧化、溶解、碳酸化、水化等作用對巖石的分解破壞過程。溶解作用： 指水溶液溶解巖石的某些易溶成分，使其松軟、破碎、崩解的過程。CaCO3+CO2+H2O-Ca(HCO3)25、褶皺構(gòu)造在構(gòu)造運動作用下巖層產(chǎn)生的連續(xù)彎曲變形形態(tài)，稱為褶皺構(gòu)造 向斜：巖層彎曲向下凹陷，核部地層時代新，兩翼地層時代老 背斜：巖層彎曲向上凸出，核部地層時代老，兩翼地層時代新 6、崩塌與落石崩塌

16、：陡坡上巖體或土體，在重力作用下和其他外力作用下，突然向下崩塌的現(xiàn)象。 落石：陡坡上個別巖石塊體在重力或其他外力作用下突然滾落的現(xiàn)象。 水平地震作用下，邊坡巖體穩(wěn)定性大大降低，致使崩塌、落石發(fā)生。 崩塌的形成機理：（1）傾倒崩塌 巨大而直立巖體以垂直節(jié)理或裂隙與穩(wěn)定巖體分開，高而窄的巖體橫向穩(wěn)定性差，失穩(wěn)時巖體以坡腳某一點為轉(zhuǎn)點發(fā)生轉(zhuǎn)動傾倒（2）滑移崩塌 陡坡上不穩(wěn)定巖體下部有下滑趨勢，當(dāng)有光滑結(jié)構(gòu)面時，可能發(fā)生?；飘a(chǎn)生的關(guān)鍵在于開始時滑移，巖體重心一經(jīng)滑出陡坡，崩塌會發(fā)生。 （3）鼓脹崩塌陡坡上不穩(wěn)定巖體有較厚的軟弱巖層，在連續(xù)大雨或地下水補給條件下，下部軟弱巖層被軟化。在上部巖體的重力作

17、用下，下部軟巖，被擠出，向外膨脹，不穩(wěn)定巖體不斷下沉、外移和傾斜，重心移出坡面，崩塌發(fā)生。 （4）拉裂崩塌 陡坡軟硬巖互層時，上部堅硬巖層在斷面處常以懸臂梁形式突出。梁頂承受的拉力最大，導(dǎo)致開裂，同時拉應(yīng)力進(jìn)一步集中于尚未產(chǎn)生節(jié)理、裂隙部位（5）錯斷崩塌 陡坡上長柱狀和板狀不穩(wěn)定巖體在某些因素作用下，使長柱或板狀不穩(wěn)定巖體下部板被錯斷或崩塌，破壞取決于巖體下部自重產(chǎn)生切應(yīng)力是否大于巖石抗剪強度。 3、隧道工程中常見的地質(zhì)災(zāi)害分析圖3.1大規(guī)模突水突泥后的隧道 圖3.2突水突泥的隧道由于在隧道中進(jìn)行施工工作時，其中地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，因此塌方情況時常發(fā)生，突水突泥（圖3.1-3.2）以及巖溶塌陷等

18、地質(zhì)災(zāi)害問題頻發(fā)，本實習(xí)講座環(huán)節(jié)著重介紹了涌水與突水的地質(zhì)問題。3.1突水突泥形成條件地下水的力學(xué)作用有靜水壓作用和勁水壓作用，這兩種作用都能使巖體發(fā)生水力劈裂，使裂隙連鎖增加，張開度增大，從而增加滲透力，使局部隔水屏障作用被突破，地下水位高出，從而形成突水突泥。綜合來看，“高壓、富水、不良地質(zhì)”三者不利組合是誘發(fā)突水突泥突石災(zāi)害的地質(zhì)條件。3.2突水突泥地質(zhì)特點由于隧道通過的地質(zhì)地段條件復(fù)雜，揭露的水文地質(zhì)單元，水源補給量充足，所以有以下兩個特點：（1）突水量大，壓力大（2）突水突泥過程中，由于夾帶著大量的泥沙，隨著隧道的開挖，使地下水排泄有了新通道，破壞了原有的補徑，加速了徑流循環(huán)，同時加

19、速了地下水對巖體的改造作用。3.3突水突泥的防治為防范風(fēng)險隧道發(fā)生突水突泥災(zāi)害，請記住以下關(guān)鍵詞。風(fēng)險源：水、高壓、巖溶與斷層。技術(shù)方案：釋能降壓（圖3.3）、帷幕注漿（圖3.4）。安全措施：進(jìn)洞條件、超前預(yù)報、水文監(jiān)測、防災(zāi)報警。管理制度：專項機制、決策制度、分級督辦。圖3.3溶洞放水釋壓圖3.4溶洞中斷層處灌漿處理三、 實習(xí)的成果形式與要求1、 提交實習(xí)筆記；2、 提交實習(xí)報告實習(xí)報告的內(nèi)容包括：實習(xí)動員注意事項、地質(zhì)羅盤儀的實用實踐、校外華山地質(zhì)公園和蟠龍山地質(zhì)公園野外地質(zhì)實習(xí)內(nèi)容、并附野外實習(xí)的相關(guān)圖片。四、 實習(xí)計劃1、 實習(xí)方式實習(xí)集中實習(xí)為主，包括校外野外地質(zhì)參觀和地質(zhì)羅盤儀的使

20、用，指導(dǎo)教師野外講解2、 實習(xí)時間安排6月12日 （周一） 11J6302實習(xí)動員實習(xí)動員6月13日 （周二）1501、1505、土卓1501班1502-1504班 留學(xué)生 蟠龍山省級地質(zhì)公園實習(xí)6月14日 （周三）1501、1504-5班 地質(zhì)羅盤儀的使用（徐堯（領(lǐng)隊）、劉燕、王君鵬） 實習(xí)地點11教北面沿青龍山馬路 時間領(lǐng)隊老師定1502-1503班、土卓1501班 留學(xué)生 華山地質(zhì)公園實習(xí)（呂穎慧（領(lǐng)隊）、馬靜、燕彬） 上午9:00在高墻王站前集合6月15日 （周四）1501、1504-5班 華山地質(zhì)公園實習(xí)（徐堯（領(lǐng)隊）、劉燕、王君鵬）上午9:00在高墻王站前集合1502-1503班、土卓1501班 留學(xué)生 地質(zhì)羅盤儀的使用（呂穎慧（領(lǐng)隊）、馬靜、燕彬）實習(xí)地點11教北面沿青龍山馬路 時間領(lǐng)隊老師定6月16日 （周五）撰