工程地质实习报告_郑海伟_工程地质学实习报告
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岩土与隧道工程专业 公路工程地质野外实习报告
学院: 公路学院 班级: 隧道一班 姓名:
郑海伟 学号:2103100114 指导老师:李治平
目录
一.序言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
(一)实习时间„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
(二)实习目的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
(三)实习要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
(四)实习班级„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
(五)实习地点及其地区概况„„„„„„„„„„„„„ 二.实习内容„„„„„„„„„„„„„„„„„„
第一章 地质罗盘的使用„„„„„„„„„„„„„
第二章 地层岩性 „„„„„„„„„„„„„„„
第一节 地层及岩性„„„„„„„„„„„„„„„„
第二节 地层的接触关系„„„„„„„„„„„„„„第三章 地质构造„„„„„„„„„„„„„„„„ 8
第一节 褶皱构造„„„„„„„„„„„„„„„„„
第二节 断层构造„„„„„„„„„„„„„„„„„
第三节 裂隙„„„„„„„„„„„„„„„„„„„第四章 不良地质现象、地质灾害 „„„„„„„„„
第一节 崩塌„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
第二节 滑坡„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
第三节 泥石流„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 4 4 45
第四节 岩溶„„„„„„„„„„„„„„„„„„„第五章 风化及地表流水的地质作用„„„„„„„„
第一节 河流的侵蚀作用„„„„„„„„„„„„„„ 16
第二节 河流的沉积与搬运作用„„„„„„„„„„„ 18 三.略阳工程活动与地质条件的关系„„„„„„„„ 18
第一节 略阳钢厂专用铁路桥与隧道„„„„„„„„
第二节 略阳电厂 „„„„„„„„„„„„„„„„
第三节 十天高速 „„„„„„„„„„„„„„„„
第四节 金洞隧道 „„„„„„„„„„„„„„„„ 四.实习感想、收获以及建议 „„„„„„„„„„19 19 19
一.序言
按照课程安排,我们班13周和14周去略阳进行工程地质野外实习,实习让我们兴奋不已,因为通过实习我们能收获很多。我们实习的详细内容如下:
(一)实习时间:
2012年5月16日—2012年5月21日
(二)实习目的:
(一)深化与加强对工程地质基本理论,基本概念和基本工作方法的了解和掌握,为进一步学习隧道工程地质专业相关的专业课程奠定感性知识基础。
(二)学会对工程地质的基本判别方法。
(三)了解岩石种类及物理性质和岩石标本。
(四)学会地质罗盘的使用方法 并测量岩层的产状。
(五)加深对工程地质课程内容的理解,培养同学分析和认识地质现象的能
力,掌握一些野外工作的基本操作方法。
(三)实习要求:
(一)能够根据所学的知识,识别沉积岩和岩浆岩,识别简单的构造 现象。
(二)对实习中所见到的各种现象要现场做好原始记录。
(三)每天结束实习后,要及时总结,做好实习日记。
(四)实习结束后,按要求认真编写实习报告(报告书编写要求见实 习报告的要求)。
(四)实习班级:10级岩土与隧道工程一班
(五)实习地点及其概况:
(一)实习地点:秦岭山区略阳县城附近
(二)地区概况:略阳位于陕西省勉略(勉阳~略阳)公路与宝成铁路交会
处,处在秦岭南坡中下部,汉中盆地西缘,地处陕甘川三省交界地带。海拔高度
约为1400---1500米,相对高差约为200---400米,山脉主要走向呈东西向延展。主要地貌形态为山岭地貌、河谷地貌,县城周围有云峻山(宝成铁路)、南山(灵岩寺)、凤凰山(小学背后护坡)、象山(古城饭店对面)、狮子山,全区山高谷深,山势雄伟。
嘉陵江由北向南,大体与本区东西向的构造线垂直,河面狭窄,谷坡陡峻,呈峡谷地形。在这里嘉陵江有两条支流:一为八渡河,一为东渡河,八渡河流向与本区构造线方向近于垂直。在千枚岩分布地带,河谷比较开阔,在石灰岩分布地带呈局部峡谷地形。东渡河大致与本区构造线平行,两河于略阳城下汇入嘉陵江。
本区气候温暖湿润,植被发育并有柑、桔、棕、芭蕉之类的植物生长,年平均最低气温为1月份的-2℃~2℃,最高气温为7月份的24℃~27℃。年均降雨量约为700~1200毫米。年均蒸发量约为600~1200毫米。
二.实习内容:
第一章 地质罗盘的使用方法
1.测走向时,先将罗盘上平行于刻度盘南北方向的长边贴于层面,然后放平,使圆水准泡居中,这时指北针所指刻度盘的读数,就是岩层走向的方位。走向线两端的延伸方向均是岩层的走向。走向线两端的延伸方向均是岩层的走向。
2.岩层倾向的测定是将罗盘上平行于刻度盘东西方向的短边与走向线平行,同时将罗盘的北端指向岩层的倾向方向,调整水平,是水准泡居中,这时指北针所指的读数就是岩层倾向的方位,倾向只有一个方向。
3.倾角的测量,将罗盘上平行刻度盘南北方向的长边竖直贴在倾斜线上,紧贴层面使上面与岩层走向垂直,转动罗盘背面的倾斜器,使长管水泡居中后,倾角指示针所指刻度盘读数就是岩石的倾角。
第二章 地层岩性
第一节
地层
(一)、地层概况
略阳地区属于秦岭古生代地槽区,本区分布的主要岩层都是在古生代形成的。其中下古生代整套岩层变质程度很深,未作进一步划分,统称为下古生代变质岩系,主要分布于略阳城至城北高家峡一带。下石炭纪的略阳灰岩主要分布于略阳城南至灵岩寺、峡门子一带。中石炭纪千枚岩仅在城北吴家营一带出露。
第四纪堆积物以冲击物、坡击物为主,主要分布于河谷及两岸斜坡一带。
(二)、地层的分类
现按从老到新的顺序将本区出露地层简述于下:
1、下古生界变质岩系(PZ1);(1)、千枚岩:(如右下图)
分布在吴家营一带,灰色或浅灰色,有明显的片理构造或类似于片理构造的片麻构造,另外还有石英,由石英砾岩变质而来丝绢光泽,千枚状构造,变质程度较浅,原岩泥岩、页岩,隐晶质结构。易裂开成薄片,因岩性松软,经长期剥蚀,在千枚岩分布地带多呈现浑缓地形,不易发生崩塌,易形成岩屑,软质岩石,遇水会泥化、软化(故又名软岩),有涨缩性,工程地质性质不好,会导致变形量较大。
(2)、绿色石英片岩:
吴家营线路上可清楚的观察到,绿色,变晶结构,在变质过程中发生重结晶,变质程度较深,片状构造,主要矿物成分绿泥石、石英及绢云母等,片理清晰;少数石英含量高,致密,硬度强度较大,工程地质性质良好,片理较为发育,可看到白色的石幔
(3)、薄层石灰岩:深灰至灰黑色,层厚一般在2~10厘米抗分化能力弱,有的已呈现凹状,中层的石灰岩颜色为灰白色。矿石成分以方解石为主,其次有少量百云石和粘土矿物。,与千枚岩、石英片岩呈互层,有变质现象。
(4)、变质砾岩:灰绿色,砾石多为石灰岩及石英岩,胶结物经变质呈明显片理化特征。观察到的变质砾岩,在风化作用下呈破碎状,粒径一般在2~15厘米左右,形状浑圆,灰绿色砾状结构,为角度不整合的伴生现象。石灰岩胶结物经变质呈明显片理化特征。其中页岩夹层已变质为千枚岩。由于变质砾岩是由风化剥蚀的碎屑物经搬运、沉积、胶结,在经内力变质作用而形成,变质过程中不仅产生新的特征,而且常常保留砾岩的某些特征,成分一般比较复杂。
2、下石炭系略阳灰岩(C1);
在灵岩寺线路上可清楚的观察到,灰色、深灰色至灰黑色。多为厚层,结晶质,晶粒粗细不一,构造裂隙发育,多为方解石填充。局部地段分布有珊瑚化石,夹有灰白色的白云母,岩性坚脆,多形成陡峭峡谷地形。石灰岩呈碱性,氧化环境中形成浅色石灰岩,还原环境中形成深色石灰岩。地表常温常压下形成,抗风化能力强,工程性质好,并且岩性均一,易于开采开挖,是一种用途很广的建筑石料。
3、中石炭系千枚岩及板岩(C2);
灰色,石英、绢云母千枚岩夹灰质及灰质千枚岩具,有板状构造,多由页岩经浅变质而成,矿物颗粒细小,主要有绢云母、是石英、绿泥石和粘土组成,实习途中局部地区出露有板岩
4、第四纪松散冲积层(Qa1)、坡积层(Qd1)。(如下图)主要由岩石经风化作用产生的碎屑物质、粘土矿物等组成。
松散冲击层:坚硬的岩石经风化、剥蚀等外力作用,破碎成大小不等的岩石或矿物颗粒,这些岩石碎屑物质在斜坡重力作用、流水作用等作用下被搬运到别处,在适当的条件下沉积成各种类型的土体。
坡积层:由坡面细流的侵蚀、搬运和沉积作用在坡脚或山坡底凹处形成的新的沉积层。是第四纪陆相沉积物之一。大小颗粒混合而成。由于坡积层松散、富水,是不良的工程地质环境。
坡积层的工程地质特征:a、异地堆积;b、成分复杂;c、分选性较差;d、磨圆度较差(短距离搬运,有角砾,无层理结构);e、空隙发育(空隙可达50%以上,透水性强,结构松散,强度较低,稳定性较差)
第二节 地层的接触关系
1、中石炭系(C2)与下石炭系(C1)在吴家营呈断层接触;
2、下石炭系(C1)与下古生界变质岩系(PZ1)在高家峡呈角度不整合接触;
3、下古生界变质岩系(PZ1)与下石炭系(C1)在略阳城南呈断层接触;
4、下石炭系(C1)与下古生界变质岩系在灵岩寺南呈角度不整合接触。接触示意图如下:
第三章
地质构造
第一节 褶皱构造
(一)、基本概念
1、定义:组成地壳的岩层,受构造应力的强烈作用,使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造,称为褶皱构造。
2、褶皱要素:
核部:最内部岩层所包裹部分
翼部:两翼,工程性较好 转折端:链接两翼部分 ○4 枢纽:最大拉伸点连线 ○5 轴面:各枢纽线形成的面
○6 轴线:轴面与水平面的交线(走向线)
3、基本形态: a)背斜 b)向斜
4、形态分布:
a)直立褶曲(轴面垂直,两翼岩层倾向相反,倾角大致相等)b)倾斜褶曲(轴面倾斜,两翼岩层倾向相反,倾角不相等)c)倒转褶曲(轴面倾斜,两翼岩层倾向相同,其中一翼为倒转岩层)d)平卧褶曲(轴面近水平,两翼岩层近水平,其中一翼为倒转岩层)
5、野外观察: a)穿越法:沿着选定的调查路线,垂直岩层走向进行观察。这样便于了解岩层的产状、层序及新老关系。进一步可判断出褶皱的形态类型。
b)追索法就是平行岩层走向方向进行观察,以便查明褶皱延伸的方向,极其构造的变化情况。
(二)、褶皱的现象
1、略阳大背斜
略阳大背斜布满全区,大致在略阳大断层和高家峡角度不整合之间,以穿越法垂直与岩层走向进行观察。褶皱分为直立、倾斜、倒转、平卧四种,略阳大背斜为倾斜褶皱,构成本区构造的主要格架,轴向东西。核部地层是下古生代千枚岩及绿泥石石英片岩,两翼地层均为下石炭系略阳灰岩。由于褶皱强烈,翼部又发育有一些更小型的背斜和向斜几不整合地形(复式构造)。
2、灵岩寺向斜
属于小型向斜,整体位于灵岩寺南,角度不整合与略阳大断层之间,处于略阳大背斜之内,灵岩寺稍北轴向呈东西。
3、小型褶皱构造
蛇形褶曲:在略阳到汉中的公路上观察到蛇形褶曲。由两个背斜套了一个向斜组成。岩石成分为中厚层灰岩。
在此途中还看到了平卧褶皱。
第二节 断层构造
(一)、基本概念:
1、定义:岩石受力作用断裂后,两侧岩块沿断裂面发生了显著位移的断裂构造,称为断层
2、断层要素:
断层面和断层破碎带;断层线;断盘;断距
3、基本类型: 正断层:上盘下降下盘上升
逆断层:上盘上升下盘下降 平推断层
4、野外识别:(1)、构造线不连续(2)、地质层的缺失或重复
(3)、断层面的上盘形成很多馒头状的地貌(4)、断层破碎带的特征(5)、地表流水的突然转向
(6)、地形地貌特征:在断层处易形成山谷、山脊、河流突转、断层崖等。断层处风化现象较为明显,且一步步往里风化,常常形成风化槽。
(二)、断层的一些现象: 1.略阳大断层
位于略阳城南嘉陵江与八渡和河汇流处,上盘为下古生界变质岩,下盘为石炭系石灰岩。而且缺失整个泥盆纪(这又是判断断层的一个重要依据)。上盘作上升运动,下盘相对下降,为逆断层。又因为断层线的方向和褶皱轴的方向一致(又是判断是逆断层的第二个依据)。岩层破碎带大,有镜面擦痕,断层角砾等(这些都是判断逆断层的依据)。逆断层的倾角较小,破碎带大,透水性强,对工程的影响极为不利,宝成铁路线几乎与断层线垂直的方向通过,最大限度减少不利影响。
2.吴家营正断层,位于略阳城北高家峡口处,地形发生了变化,八渡河在此处发生弯曲;岩性发生了变化由下石炭统灰岩变化成中石炭统片岩;地层有缺失,南翼的灰岩厚度比北翼厚很多,断层一旁存在断层崖,与略阳大断层走向平行。断层南面一侧为下盘,地层为下石炭系略阳灰岩;北侧为上盘,出露中石炭系千枚岩。正断层受拉应力行成。
3、灵岩寺断层
位于灵岩寺南,呈角度不整合,直立岩体为下古生界变质岩,倾斜岩体为下石炭系石灰岩,岩产状向北倾,岩层有缺失。周围存在椭圆的砾岩,可证明角度不整合的存在。
(三)、裂隙
在沿着嘉陵江路途中遇到了许多裂隙,但裂隙的表现形式不尽相同,主要分为以下两种:
1、剪裂隙
岩石受剪(扭)应力作用而形成的破裂面称为剪裂隙,其两组剪切面一般形成X形的裂隙,故又称X裂隙。剪裂隙常与褶皱、断层相伴生。
主要特征:裂隙产状稳定,沿着走向和倾向延伸较远,裂隙面平直光滑,常有剪切滑动留下的擦痕。
2、张裂隙
岩石受张应力作用而形成的破裂面称为张裂隙。在褶皱岩层中,多在弯曲顶部产生与褶皱轴走向一致的张裂隙。张裂隙往往是渗漏的良好通道。
主要特征:裂隙产状不稳定,延伸不远即行消失,裂隙面弯曲而粗糙,张裂隙两壁间的裂缝较宽,常被岩脉充填。
两种裂隙的性质是野外识别和区分这两种裂隙的重要依据。
岩石中的裂隙在工程上有利于开挖,然而对岩石的强度和稳定性有不利影响:裂隙破坏了岩石的整体性,促使风化速度加快;增强了岩体的透水性,使岩体的强度和稳定性降低。而且在修路时裂隙容易造成边坡的崩塌和碎落。故应及时采取边坡的保护措施。
第四章
不良地质现象
第一节 崩塌
(一)、概念
在陡峻的斜坡上,巨大岩块在重力作用下突然而猛烈地向下倾倒、翻滚、崩落的现象,称为崩塌。崩塌经常发生在山区的陡峭山坡上,有时也发生在高陡的路堑边坡上。由于公路铁路一般都修建在山坡坡脚,所以崩塌是在山区工程建设中最常见的地质灾害。
(二)、形成条件与影响因素1、2、地形因素:高而陡的山坡(高>30m坡度>45°),山坡凹凸不平; 岩性因素
a)坚硬的岩石(容易形成高而陡的斜坡)例如:花岗岩、石英岩、石灰岩、玄武岩、石英片岩等,脆性大,应力作用下容易破裂,出现很多裂隙,产生很多岩块,为崩塌提供物质条件
b)软硬相间的岩石(容易形成凹凸不平的斜坡)
3、构造因素:必须有各种不良性面,如层理面、断层面、裂隙面,这些面对岩体进行切割,形成大大小小的岩块,为崩塌提供物质条件。
4、其他因素:
a)地震,会产生很大惯性力改变岩体受力条件。b)坡脚受到水流的冲刷切割,使上部岩石缺少支撑。c)人类不合理的工程活动。
(三)、防治措施
1、对大规模崩塌选线应尽量采取避让的措施
2、清除坡面危石
3、危岩支顶
如用石砌或用混凝土作支垛、护壁、支柱、支墩等以增加斜坡的稳定性。
4、坡面加固
如坡面喷浆、抹面、砌石铺盖等以防治软弱岩层进一步风化;灌浆、勾缝、镶嵌、锚桩以恢复和增强岩体的完整性。
5、拦截防御
如修筑落石平台、落石网、落石槽、拦石坝、拦石墙等。
6、调整水流
如修筑截水沟、堵塞裂隙、封底加固附近的灌溉引水、排水沟渠等,防止水流大量渗入岩体而恶化斜坡的稳定性。
第二节 滑坡
(一)、概念
斜坡大量土体岩体在重力作用下,沿一定的滑动面(或滑动带)整体向下滑动的现象,称为滑坡。它与崩塌的区别在于,崩塌体崩塌后不具有结构上的有序性,而滑坡发生后,坡体依然保持其结构顺序。与崩塌相比,滑坡的水平方向位移更加显著,一般来说,其持续时间也相对崩塌较长。滑坡的发生,是斜坡岩(土)体平衡条件遭到破坏的结果。即抗滑力(力矩)小于下滑力(力矩)。
(二)野外识别
滑坡体上的树木由于受到滑坡的影响常常东倒西歪,俗称“醉汉林”,还有些树木下半身是歪的上半身是直的,俗称“马刀树”,“醉汉林”和“马刀树”都是野外识别滑坡的重要依据。
(三)、影响因素
a)岩性:易于亲水软化的土层和软质岩层,如涨缩粘土、黄土,泥岩、页岩等; b)构造:与斜坡一致的层面、断层面、裂隙面等; c)水
d)其他因素:风化作用、人为不合理开挖或坡顶加载等、地表水对坡脚的冲刷切割、地震等
(四)、防治措施
(1)坡体卸载(刷方减重):使坡体后部减载,前部加压,把坡面整平亢实。
(2)排水:对于地表水,在滑坡体周围外界设置截水沟,在滑坡体上设置树枝状的排水沟。对于地下水,可设置截水渗沟,截水隧道。在地下水集中的地方可顺斜坡10%的角度大平孔。大范围的排水可用边坡渗沟,其结构为树枝状的沟渠,下游和沟底是防水的,上游为反渗层,沟体内填的是卵粒石。也可用支撑渗沟,其结构和边坡渗沟相似,但沟体内填的是片石,沟体嵌在稳定的地层内。对于深层地下水,可在坡体上设置排水隧道、平孔、竖井。
(3)改善滑动带岩土体的性质,例如利用无机或有机的浆液注入滑动带,增强其强度。
(4)力学平衡法:如在滑坡体下部修筑抗滑片石垛,抗滑挡土墙,抗滑桩等支挡建筑物,以增加滑坡下部的抗滑力。在滑坡体的上部刷方减载以减少其滑动力。
(5)针对某些影响滑坡滑动的因素进行整治。如为了防止流水对滑坡前缘的冲刷,可设置护坡、护堤、石笼及拦水坝等防护和导流工程。
(五)、滑坡防治实例
(1)云峻山滑坡:松散堆积层滑坡,是切割导致牵引式滑坡
(2)将军涧滑坡:1986年7月底,宝成铁路中断1个月,堵住了隧道洞口,与旁边的隧道对比,另一个隧道在施工时采取了早进晚出的预防措施,避免了在洞口过多开挖导致山体失去稳定性鲁光坪滑坡:1981年6月一场暴雨后,导致滑坡,宝成线中断21天,滑坡分上下两部分,下部因为河流冲刷导致失去支撑,上部因为铁路工程开挖导致失去支撑
(3)鲁光坪滑坡:1981年6月一场暴雨后,导致滑坡,宝成线中断21天,滑坡分上下两部分,下部因为河流冲刷导致失去支撑,上部因为铁路工程开挖导致失去支撑。
(4)略阳电厂滑坡:山体由千枚岩构成,山坡有松散堆积物,坡下被切割,顶部失去支撑而导致滑坡,滑坡体厚度平均6m厚,体积25万方,第一次滑动78年元月,当时采用了刷方减重、修排水沟、修抗滑挡墙,由于挡墙修筑太慢,基坑储水,79年2月15日,再次滑坡,挡墙搓断推移17m,于是在滑坡下部修筑11个抗滑桩,平均桩长8m,修筑挡墙、截水沟、排水沟;80年6月5日上半部分再次滑坡,9月份再次整治,清除3万方滑坡体,并且对滑坡体进行加固。经过多次整治,目前基本处于稳定。电厂在选址时未对产区内的工程地质条件进行详细的勘探和勘察
第三节 泥石流
(一)、概念
泥石流是一种突然爆发的含有大量泥沙、石块的特殊洪流。
(二)、形成条件与影响
(1)流域中有丰富的固体物质补给给泥石流(2)有陡峭的地形和较大的沟床纵坡
(3)流域的中、上游有强大大的暴雨或冰雪强烈消融等形成的充沛的水源,三个条件必须同时具备。本区的泥石流上部的漏斗状区域是泥石流的形成区,流通区是下部狭窄的河谷,出了河谷的部分是推积区。通过不同区域的工程处理是不同的,对于形成区工程与泥石流接触面积大,对于堆积区主要考虑泥石流的冲刷和冲击作用,对于堆积区主要考虑泥石流的掩埋作用。
(三)、防治措施
(1)坡面加固:把地表的松散物质加固,采用护面、喷浆等。也可植树造林,不仅可以加固松散物质还可以减少地表水的径流速度。
(2)滞留与拦截:在流通区设置一系列低矮的拦挡坝。
(3)排导:采用排导沟、急流槽导流坝等措施使泥石流顺利流走,以防止掩埋道路、堵塞桥涵。
(4)引渡:当工程顶面的标高和泥石流沟口的标高有一定的标高差时可,在泥石流沟口修引渡槽,当泥石流爆发时使其越过工程。
(5)水土保持:包括封山育林、植树造林、平整山坡、修筑梯田;修筑排水系统及支挡工程等措施。
在略阳的泥石流上主要在形成区植树造林,在流通区修筑了三道拦挡坝。
第四节 岩溶现象
位于略阳城南灵岩寺一带,由下石炭系略阳会岩经地下水溶蚀而成。
岩溶发育的基本条件如下:(1)可溶性层的存在。可溶性岩分为易溶岩的卤素盐类、中等溶解度的硫酸盐类、难溶的碳酸盐类。卤素盐类及硫酸盐虽易溶解大分布面积有限,影响远不如分布较广的碳酸盐类岩石。(2)溶剂:作为溶剂的水一定要具有侵蚀力即含有CO2,且水必须是流动的。(3)可溶岩必须是透水的,构造解理和裂隙要发育。(4)水的流动性。
影响岩溶发育的因素:(1)气候影响。气候湿热的南方地区岩溶发育较多,这是由于湿热气候下植被发育,土层生物化学作用强烈,水中富含碳酸及有机酸,又有富有的侵蚀性的水,提供了强大的溶蚀能力。(2)地层的组合、厚度及产状的影响。(3)构造的影响。(4)水文与地形条件的影响。
岩溶的工程处理:
(1)疏导 对岩溶水宜疏不宜堵。一般可以明沟、泄水洞等加以疏导
(2)跨越 以桥涵等建筑物跨越流量较大的溶洞、暗河
(3)加固 为防止溶洞塌陷和处理由于岩溶水引起的病害,常采用加固的方法
(4)堵塞 对于基本停止发展的干涸溶洞,一般以堵塞为宜
(5)钻孔充气 是为克服真空吸蚀作用所引起的地面的坍塌的一种措施。
(6)恢复水位 是从根本上消除因地下水位降低造成地面坍塌的一种措施
岩溶在垂直方向上的数量,反映了地壳运动的次数。此观察点有三层岩溶,要产生大规模的岩溶,地壳要长时间稳定。在单斜地区进行隧道工程时,尽量避免穿越且开挖隧道的主线应与岩层的走向垂直。
第五章 风化及地表流水的地质作用
第一节 风化作用
(一)、概念
地壳表层的岩石,在太阳辐射、大气、水和生物等风化营离力的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,成为风化作用。
(二)、风化岩层的分带
在工程地质的角度,一般把风化岩层自下而上分为以下四个带:
1、整石带 肉眼上看不出岩石风化碎裂迹象。
2、块石带 岩石的原有裂隙已扩展,并产生大量的风化裂隙,将岩石分割成不同大小的碎块。
3、碎石带 由一触即碎的母岩碎石和大量风化矿物组成。
4、粉碎带 岩石已经彻底风化破坏,残留的原生矿物已经粉碎。
(三)、残积层、破积层
地表岩层经过长期的风化作用以后,改变了矿物成分,结构和构造,形成和原来岩石性质不同的风化产物,其中除一部分易溶物质的被水溶解流失外,大部分物质残留在原地,这种物质称为残积物,这种风化层称为残积层。残积层被搬运到坡地形成坡积层。
坡积层很容易发生滑动,因此施工时要对坡积层加以防护。
第二节 河流的侵蚀作用
(一)、概况 河水在流动的过程中不断加深和拓宽河床的作用称为河流的侵蚀作用。按照河床不断加深和拓展的发展过程,可分为下蚀作用和侧蚀作用
1、下蚀作用
河水在流动的过程中使河床逐渐下切加深的作用称为下蚀作用。河水夹带固体物质对河床的机械破坏,是使河流下蚀的主要因素。起作用强度取决与河水的流速和流量,同时也与河床的岩性和地质构造有密切的关系。另外,河流的侵蚀过程总是从河的下游逐渐向河源方向发展的——溯源侵蚀。随着下蚀作用的发展,河床不断加深,河流的纵坡逐渐变缓,流速降低,侵蚀能量削弱,达到一定的基准面后,河流的侵蚀作用将趋于消失。河流下蚀作用消失的平面称为侵蚀基准面
2、侧蚀作用(凹岸侵蚀,凸岸沉积)(如图4-6)河流以携带的泥、砂、砾石为工具,并以自身的动能和溶解力对河床两岸的岩石进行侵蚀,使河谷加宽的作用称为侧蚀作用。河水在运动过程中横向环流的作用,是促使河流产生侧蚀的经常性因素。如图所示,运动的河水进入河湾后,由于受离心力的作用,表层水流以很大的流速冲向凹岸,产生强烈冲刷,使凹岸岸壁不断坍塌后退,并将冲刷下来的碎屑物质由底层水流带向凸岸堆积下来——形成凹岸侵蚀,凸岸沉积的现象。
由于侧蚀作用的特征是凹岸冲刷、切割,凸岸堆积,如果凹岸不做防护,长时间的侧蚀会把沿河公路逐渐切断,所以通常会在凹岸设置防护设施,稳定凹岸,使凹岸不再受冲刷切割,保证公路在河湾处的安全稳定。
侧蚀作用,结果是河湾弯曲度不断变大,河床不断变宽,河流的平面位置不断发生变化,河流长度不断增长,最终结果是形成一个河湾连一个河湾,此时侧蚀作用就变得非常微弱,相邻两个河湾的河道离得非常近,有朝一日发洪水就会直接冲过,形成“裁弯取直”现象。
在河流的流动中,流水处于由纵向流和横向环流组成的螺旋状流束流动,下蚀作用和侧蚀作用是同时进行的。
(二)、略阳河流侵蚀案例分析 八渡河流经区为千枚岩分布地区,岩性松软,侧蚀显著,河谷横断面呈现U字型。八渡河的上溯有一个大弯道,原因是在流经过程中被阻挡,对山体冲刷不动,可见河左岸的岩体的硬度很大,但左岸的岩石成分可观察到是片岩,所以在片岩中必有其它物质,例如含有大量的石英岩幔。河流在弯道出横向环流(凹岸向凸岸流动)和纵向流动共同作用,水是螺旋运动,横向的环流会不断侵蚀凹岸,由于水的螺旋流动使凸岸不断在偏下方的地方堆积。八渡河采用的防护工程是蚀水挡墙,这种挡墙不仅要考虑土压力还要考虑水的冲击水压力。
嘉陵江在略阳段属于上游,河面狭窄,河岸陡峭,河谷的横断面呈现V字型。水流注入嘉陵江后流速比较高,加上河流流经区周围多数是比较坚固的石灰岩,而且该地区地壳属于上升阶段,因此,嘉陵江在略阳的下蚀作用比较明显, 河流对周围岩石多属于机械侵蚀。
第三节 河流的沉积与搬运作用
嘉陵江的河床纵坡陡、流速大、侵蚀能力较强,有较强的搬运作用,而沉积作用较弱,河床冲击层较薄,多以较大的卵石和粗沙为主,八渡河河床纵坡较 平缓、流速小、沉积作用明显。
冲击层冲击物的特点有:(1)磨圆性。(2)分选性:同一条河床的两侧的颗粒较小,中部颗粒大,上部是细粒物质,下部是粗粒物质;上游是粗粒物质,下游是细粒物质;河的凹岸向凸岸堆积,由粗粒向细粒过度。河漫滩上部是细小物质,下部是粗大物质。
三. 略阳工程活动与地质条件的关系
工程建筑与工程地质条件相互作用、相互制约而引起的,对建筑本身的顺利施工和正常运行或对周围环境可能产生影响的地质问题称为工程地质问题。道路桥梁与建筑在施工过程中会改变原有的地质环境,可能导致地质灾害,反过来也就影响了施工。
1、略阳钢厂专用铁路桥与隧道
此铁路的走向和岩层走向是一致的,均为东西方向,且刚好跨过断层,这种选线单从地质条件来看是不合理的,然而考虑到长远的经济利益以及断层发生的频率来看是较为安全和经济的,选线时经过了反复论证,虽然隧道与桥梁的造价较高,但是避开了滑坡、崩塌易发生的区域,长期看来这样选线是合理的。
2、略阳电厂
略阳电厂在选址时未对产区内的工程地质条件进行详细的勘探和勘察,不幸选在了处于山体岩石软弱的滑坡群中,虽然滑坡体经过多次整治,目前基本处于稳定,但是电厂就不可能再扩大规模,对生产造成了很大的负面影响。
3、十天高速
略阳地貌奇特,岩石成分复杂,为尽可能的保护原有生态及保障安全,十天高速略阳段多采取高架方式,成本极高。
4、金洞隧道
金洞隧道已修建3年,但至今仍未完工。原因很简单,金洞隧道经过的山体是由非常软弱的千枚岩组成,这种岩石极不稳定,遇水泥化或软化,在施工时常常发生坍塌,所以工程断断续续,进展较慢。
四.实习感想、收获以及建议
七天的野外实习,仿佛一瞬而过,一步一步走来,汗水中收获真知。所谓知行合一,实践总能教会我们更多东西。通过这次与略阳地质的零距离接触,我受益匪浅。总结起来有以下几点:
(1)通过简短的野外地址实习,能直观地反映课堂所讲的内容,加深对课程有关内容的理解,使我们学生直接观察和了解一些如断层、背斜和滑坡等野外地质现象。
(2)学会了一些工程在施工中的方法,例如,在滑坡体附近施工是要分段施工,要加抗滑桩等。
(3)提前感受到了道路工程施工的环境的艰苦,磨练了吃苦耐劳的意志。(4)扩大了视野,增长了见识,提高了观察能力、动手操作能力、分析问题解决问题的能力。
(5)通过实习培养对大自然的热爱,陶冶情操,提高对所学专业的的兴趣。
对于这次实习,我感到很满意。首先我们的指导老师和蔼亲近,对学生很是负责,有耐心,幽默诙谐增加了我们实习的乐趣;另外实习的安排也很合理,上午去野外实习,下午休息,这样既方便同学们对所做笔记的整理,而且有利于我们的休息,毕竟我们每天都要走很远的路;其次住宿条件也不错,基本上两个人一个房间,且房间里有电视,有网口、有淋浴,给我们很舒适的感觉。
当然,实习期间也有不尽人意的地方,一方面是当地的饭菜确实不太好吃,而且也不干净,所以每天疲惫的跋涉后总是愁要吃什么;另外住的地方时常收到色情骚扰电话,望学校能跟有关负责人反应反应,给同学们提供一个干净、清净的休息空间。
实习是每一个学生必须拥有的一段经历,它使我们在实践中了解社会、在实践中巩固知识;实习又是对每一位大学毕业生专业知识的一种检验,它让我们学到了很多在课堂上根本就学不到的知识,既开阔了视野,又增长了见识,为我们以后进一步走向社会打下坚实的基础,也是我们走向工作岗位的第一步。
总之,为期一周的地质实习已经过去,但是它留给我们的记忆仍在,其意义是长远的。