(一) 目的及要求
1.学习一些肉眼对不同岩石及地质构造的识别
2.对不同种类岩石的观察和认识,加深对不同地层分布、地形构造,地质现象的理解,初步的描述和分析工程地质环境,对各种不同的地质现象对道路工程的影响做出正确的评价
3.为了在教学中贯彻理论联系实际的原则,根据道路,桥隧专业教学计划及教学大纲的要求,工程地质课在完成了一定阶段的课堂理论的学习和室内实验之后将进行一周的野外教学认识实习。目的在于巩固课堂所学的基本知识。通过野外实习进一步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,以提高教学质量。
(二)略阳地貌
略阳处在陕西省的西南端,汉中市西缘,秦岭南麓,嘉陵江上游的陕甘川三省交界地带。并且位于背斜谷中,三面环山。山脉主要走向呈东西向延伸。全区山高谷深,山势雄伟。
嘉陵江由北向南,大体与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:一为八度河,一为东度河。八度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;东度河大致与本区构造线
平行。两河于略阳城下汇入嘉陵江。
(三)地层
略阳地区属秦岭古生代地槽区,本区分布的主要岩层都是在古生代完成的。其中下古生代整套岩层变质程度深,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灵岩寺、峡门子一带。中石炭纪千枚岩仅在城北吴家营一代出露。第四纪堆积物以冲积物 坡积物为主,主要分布于河谷及两岸斜坡一带。
1.千枚岩
(1)下古生界变质岩系——千枚岩:千枚状构造,变余结构。灰色,沿片理面有绢云母出现而呈丝绢光泽,。矿物成分主要为石英、绢云母、绿泥石等。工程性质较差,水理性差,遇水易软化,因岩性松软,强度低,抗风化能历差,容易风化剥落,沿片理倾向容易产生塌落。
(2)中石炭系千枚岩:灰色,以石英,绢云母千枚岩为主夹灰质千枚岩,受风化严重,有明显的剥落,导致有碎落石块,工程性质较差,但当岩层与路的走向垂直时比较稳定。
千枚岩1 千枚岩2
2.片岩
(1)绿泥石石英片岩:绿色,片状构造,变晶结构。成份有绿泥石、石英、绢云母等,片理面比较发育,片理清晰。由于含有石英,比较坚硬,强度较高,抗风化能力较好。以酸性为主所以粘结性差。 (2)石英片岩:片状构造,变晶结构,灰色。主要成分是石英,所以坚硬,强度高,工程性质良好,片理清晰。但有变质现象。
3.石灰岩:矿物成份以方解石为主, 石灰岩属于碱性材料,耐磨度差,在高级路面中不予采用。其中含有正长石和石英,深灰至灰黑色,与千枚岩、石英片岩呈互层,有变质现象。由于成分是方解石石英,所以强度较高,能形成高且陡的山,但是由于岩性强度大所以不利于隧道的开挖
4.变质砾岩:灰绿色,层厚,变余砾状结构,砾石多为石灰岩及石英岩,粒径一般在2~15厘米左右,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。其工程性质较差,由于有些已经变质,所以岩性软弱,受风化剥落严重,所以不利于工程活动,但却易于开挖。
5.阳起石:花岗岩中度变质而成,是中度变质矿物,黑色。呈梅花状6.岩浆岩:钢厂东山的岩壁上存在出露的基性岩浆岩,其与路面沥青的结合性较好,使用于路面。
7.下石炭系略阳灰岩:灰色、深灰至灰黑色,多为厚层。由纯化学作用生成的具有结晶结构,但晶粒极细,经重结晶作用可形成晶粒 比较明显的结晶灰岩,故晶粒粗细不一。构造裂隙发育,裂隙多为方解石充填。局部地段分布有珊瑚化石,夹有灰白色的白云岩,岩性坚脆,多形成陡峭峡谷地形。
岩浆岩 略阳灰岩 8.中石炭系板岩:灰色,具板状构造,变余结构,有时具变晶结构。多是由页岩经浅变质而成。矿物颗粒小,主要由绢云母、石英、绿泥石和粘土组成。易裂开成薄板,局部地段出露有板岩。打击时有清 脆之声,可与页岩区别。板岩在水的作用下易于泥化。 9.松散堆积层
(1)冲积层:河流在运动过程中,能量不断受到损失,当河水夹带的泥沙,砾石等搬运物超过了河水的搬运能力时,被搬运的物质便在重力的作用下沉积下来,河流的沉积物叫冲积层。 有如下特点
1) 冲积层分选性好,层理明显,磨圆度高。 2) 孔隙发育高,透水性强。
3) 与源头联系,颗粒大小不均,无胶结。
4) 三角洲沉积物含水量高,承载力较低,但其上层,因长期干燥
比较硬实。
5) 上游颗粒粗大,下游颗粒细小,对工程有良好的选择性。 (2)坡积层:由坡面细流的侵蚀,搬运和沉积作用在坡脚或山坡低凹处形成新的沉积层叫坡积层。 有如下特征
1) 山体中下部较厚,向山坡上部及远离山脚方向逐渐变薄。 2) 多由碎石和粘性土组成,其成分与下伏基岩无关,而与山坡上
部基岩有关。
3) 层理不明显,棱角清楚。
4) 坡积层松散,富水,作为建筑物地基很差,容易发生滑动。
坡积层
(四)地质构造
1. 断裂构造
(1) 裂隙:裂隙普遍存在于岩体中,以构造应力形成的构造裂隙为
主有明显的方向性和规律性。
1)剪裂隙:岩石受剪应力形成的裂隙。一般成x形,常与褶皱,断层相伴生。 特征:产状稳定,裂隙面平坦。沿走向和倾向延伸较远,裂隙面平直光滑,常有擦痕,裂隙很小,距离小,破坏岩体的完整性,是于滑动的软弱面。
剪裂隙
2)张裂隙:由张应力作用形成的破裂面。 特征:裂隙产状不稳定,延伸不远就消失,裂隙面弯曲且粗糙,裂缝较宽,常被岩脉填充,一般发育较稀,
是良好的渗漏通道
张裂隙 (2).断层
1)略阳大断层
位于略阳城南嘉陵江与八渡河汇流处,断层走向与吴家营正断层平行,倾向NW350o,倾角75o出露下古生界变质岩系的一侧为上盘,出露下石炭系略阳灰岩的一侧为下盘。上盘下古生界千枚岩超复在下石炭系略阳灰岩之上,故为逆断层。
由于历史上存在较大的构造应力,使得断层破碎带比较大,延
伸距离长,透水性强。对工程的影响极为不利,宝成线沿几乎与断层线垂直的方向通过,最大限度减小不利构造对线路的影响,并且在线路上方的山坡上按需要采取了不同防护措施,断层旁边的钢厂自备铁路桥亦沿垂直破碎带方向穿过,考虑到河流的流向对桥墩的作用以及对岸岩体的工程性质对隧道的限制,该桥与河流斜交穿过。 断层面防护:防护骨架防护,卯梭防护,由于断层角砾岩的存在
略阳大断层 断层防护
2)吴家营断层
位于略阳诚北高家峡口处,断层走向NE85o,倾向NE355o,倾角70o。断层向北倾所以南面一侧为下盘,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。八渡河经过此处时发生弯曲 ,
说明了地质构造与地质作用相互影响制约。时常也可根据这一点来判断断层可能存在的位置。
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。由于上盘沿断层面相对下降,下盘相对上升,故为一正断层。 断层对工程的影响:
桥梁应避免修建于断层的破碎带,由于两盘岩性不同,承载力不同,可能导致不均匀沉降,在不得已架桥的情况下,必须进行加固措施。
吴家营大断层
3)略阳钢厂断层
位于略阳钢厂至七里店段,与褶曲结合致使褶曲一翼变平,因为倾向向南,所以南侧为上盘,又因为北侧褶曲变平,所以上升,下盘上升,所以为逆断层
作用及判别发:河流突然转弯,褶曲之翼变化,不现对称性,山体突然变平缓。工程应避过或加以防范。
2. 褶皱构造
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。
1)略阳大背斜
布满全区,略阳县城就出在背斜谷中。构成本区构造的主要格架,轴向东西.核部地层是下古生界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的背斜和向斜。
野外识别法:穿越法——沿垂直大致构造的方向,观察两侧岩层的地质年代,如果核部新两翼老就是背斜,相反就是向斜。 一般由于风化剥蚀作用,背斜山峰被剥蚀成谷,而向斜却得以保全。所以常常见到的是背斜成谷向斜成峰。 2)灵岩寺向斜灵岩寺向斜
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,北翼产状SW205o∠50o,南翼产状NE25o∠ 65o。向斜与背斜是交替出现的,灵岩寺向斜是略阳大背斜的延伸,一路看到岩层的倾向和出露岩石的地质年代,可知知地层由老到新再到老所以是向斜
3. 褶曲
1)直立褶曲:轴面直立,两翼岩层倾向相反,倾角大致相等。一般是受挤压力作用,在不同的地段有不同的表现。
2)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。这种构造的形成是由于地壳的运动,在挤压力下共同作用的结果。判别:一般延伸不远。可以看见一个或几个完整的褶曲,以岩层弯曲为依据,还有山上的树木的生长状况。
直立褶曲 平卧褶曲
4. 不整合接触
在很多沉积岩序列里,不是所有的原始沉积物都能保存下来。地壳上升可以形成侵蚀面,然后又下降被新的沉积物所覆盖,这种埋藏的侵蚀面就叫不整合面,这种现象就叫不整合。 1)灵岩寺南角度不整合
位于城南灵岩寺附近,嘉陵江畔。从周围底砾岩的存在可推断其地形不协调,产状不一致,南侧形态直立而北侧呈向北倾,地质年代有缺失两侧的岩层主要是下石炭系石灰岩和下古生代变质岩中间缺了泥盆,说明为角度不整合 2)高家峡角度不整合
位于城北高家峡一带,产状垂直,边坡较陡,且与路线垂直,上下地层产状有明显差异。南侧直立,为下古生代的变质岩;北侧倾斜,系下石炭系的石灰岩。二者倾向不同,地质年代不连续,中间缺失了泥盆纪,故为角度不整合。
灵岩寺角度不整合
高家峡角度不整合
5. 岩溶
是在地下流水风化等作用下形成的。位于略阳城南灵岩寺一带,由下石炭系略阳灰岩经地下水溶蚀而成。主要为溶洞,其中灵岩寺溶洞规模最大,洞内有石幔 石钟乳石笋及石笋柱等形态,并有溶岩水出露。由溶洞的方向可见地下水的流向,工程中当选线与之垂直时,要避开。
(五)风化与地表流水的地质作用
1.风化作用: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,称为风化作用。
风化作用包括物理风化,化学风化和生物风化三种类型。 1) 物理风化主要包括温差风化、冰冻风化、岩石释重、可溶性盐的
结晶与潮解等;
2) 化学风化主要有包括溶解作用、水化作用、水解作用等; 3) 生物风化作用主要发生在岩石的表层和土中,既有物理的,也有
化学的,具有双重性。
4) 风化改坚硬质密的岩石松散破坏,改变了岩石原有的矿物组成和
化学成分,使岩石的强度和稳定性降低,对工程建筑有不利的影响,另外,滑坡、崩塌、泥石流、岩堆及碎落等不良地质现象,都是在风化作用基础上形成和发展起来的一些岩石经风化作用变
质,稳定性极弱。风化作用能够形成残积层,结构松散易出现坍塌和冲刷等问题.。
2.河流地质作用
(1)侵蚀作用
1)下蚀作用——河水在流动过程中使河床逐渐下切加深的作用。逆源侵蚀,侵蚀基准面;使河床不断加深,但这又不是无止尽下去的,由于河床加深,坡面变缓,流速降低,侵蚀能力减弱,达到一定的基准面时消失,这个面就叫侵蚀基准面
防护:因为是溯源侵蚀,所以应在下游制定相应的措施,如防护坡,
还有加固根基等。
2)侧蚀作用——河流以携带的泥.沙.砾石为工具,并以自身的动能和溶解力对河床两岸进行侵蚀加宽的作用。河流的中,下游以及平原区的河流,由于河床坡较为缓,侧蚀作用为主且河水在运动过程中的横向环流的作用,使促使河流侧蚀的经常性因素。侧蚀作用主要在凹岸,使凹岸侵蚀凸岸堆积
防护:因为是凹岸侵蚀,所以只需在凹岸一侧设置防护墙或防护坡。
加固坡面及基底
河湾处防护措施:1)修建顺坝。2)用浮动筏子降低河面水的流速,
起到竹筏调水作用。3)用浆砌石块保护。
一般来说,年轻的河流或山区河流主要以侵蚀作用为主;古老老河流或平原河流主要以沉积作用为主。对一条河流来讲,上游侵蚀,中游搬运,
(2)搬运作用和沉积作用:可以认为是河水和河床动平衡不断发展的结果,由于它的这种长期作用,形成各种地貌的松散沉积层。下游
沉积,当河流流速大时,就会夹杂着大的岩石留下,小颗粒飘浮在上面,流速减缓时大颗粒沉积,所以大颗粒一般在上游,小颗粒一般在 下游。当是山洪急流时,大颗粒就被搬运到了河口出,河口地质坚硬 (3)河流阶地:河谷内河流侵蚀沉积和地壳运动作用形成的阶梯状地形。在河流阶地处,地势平坦,纵坡小,土壤肥沃,适于耕作居住,宜于修筑道路。道路一般修筑在一级或二级阶地上。高级阶地由于暴露时间长,受风化作用影响大,且高程较高,因此不利于修筑道路。
(六)不良地质现象
1.滑坡——斜坡大量土体和岩体在重力作用下,沿一定的滑动面整体向下滑动的现象。
1)将军涧滑坡:位于嘉陵江上游,发生在略阳断层的上盘,属于堆积层、中层、大型滑坡,由上层岩体崩塌引起。其形成在一定程度上受嘉陵江的冲刷作用影响。从成因上看属于牵引力滑坡。
2).鲁光平滑坡:属于坡积层、中
层、大型滑坡,由于下部基岩遭到破坏而产生的。采取的工程防护措施有在坡脚修筑挡土墙、护坡,在坡体设置截水沟、排水沟。
3).略阳电厂滑坡:位于略阳电厂的一侧,从物质组成上看属于松散堆积物滑坡。略阳电厂扩建时,挖掘了部分山体致使滑坡发生,当时防护时,由于没有找到
基岩,抗滑挡墙直接坐落在滑坡体上,不仅没有起到防护作用,反而加重了滑坡体,后通过刷方减重才得以根治,现主要通过护坡和抗滑挡墙进行防护,目前处于稳定状态。
4).阁老岭滑坡:位于东渡河上游河畔,属于松散堆积物滑坡。其形成与人类不合理工程活动有关。此处东渡河河床原本很宽,后来由于人工填河建房,使河床变窄,河流速度加快,强烈的冲刷作用使坡脚被侵蚀,最后导致滑坡发生。阁老岭滑坡属于牵引式滑坡。
5).云峻山滑坡:位于略阳火车站宝成铁路沿线附近,从物质组成看属于松散堆积物滑坡,其形成与宝成铁路扩建时由于不良的工程活动破坏了坡角有关。由于下部基岩遭到破坏而产生。该滑坡的含土立方大,水量丰富。设置了多级截水沟对其进行治理,同时也采用浆砌块石,抗滑挡墙,排水沟,渗井、渗沟和盲沟等设施来排除地下水的危害。
治理措施:
a.在滑坡体上修建垂直的积水沟,两侧修建排水沟排除地表水。 b.在滑坡体下部修筑抗滑挡土墙,抗滑桩等支挡建筑物,以增 加滑坡下部的抗滑力。
c.该变滑动面的土石性质,如电渗排水,压浆及化学加固等以 直接稳定滑坡。
d.用盲沟和渗沟排除地下水。
e.在宝成铁路经由的上方修筑拱形骨架护坡
f.窗式挡墙——用于护面,防止风化,窗口可种植草皮。 g.双沟同源——排除地表水,是判断野外滑坡的重要依据。 h工程上:在滑坡体上部修筑道路时,一般采用挖方;在滑坡 体下部修筑道路时,采用填方以压住地基,起到防护作用。
护网 挡墙和抗滑桩
2.崩塌——在陡峻的山坡上,高大陡峻的坡体(斜坡,边坡),岩
土体,在重力作用下,突然而猛烈地向下倾倒,崩落,滚落的现象,称为崩塌。
不可预见,发生时突然而猛烈,不具整体性,且崩塌区别滑坡的一个重要特征是崩塌的垂直落距大于水平落距.
由于崩塌发生的不可预见,治理比较困难而且复杂,所以一般都采取以防为主的原则。
1)形成条件:第一,地形条件:坡度高陡;第二,岩性条件:岩性要坚硬;第三,构造条件:斜坡岩层或岩石的完整性差,有地下水入侵;第四,其他自然原因:岩石的强烈风化,裂隙水的冻融,植物根系的楔入等。 2)防护措施:
a.坡面加固,用砌石铺盖来防止软弱岩层的进一步风化;
b.危岩锚固——将危险岩石用钉子钉到山上。第二,清除坡面危石。C.危岩支顶——用石砌或混凝土作支座,支墙等以增加斜坡的稳定性。
d.拦截防御——用栅栏,落石平台等拦截碎落的岩石。
e.调整水流——修筑截水沟,堵塞裂隙,加固附近的排水沟等,防止水流大量渗入岩体而恶化斜坡的稳定性。
略阳大断层崩塌 明洞防护
3.泥石流:含有大量泥沙和石块的洪流。
特点:主要发生在地形陡峭的地区,具有突发性、持续时间短,流速快、流量大、物质容量大和破坏力强,侵蚀、搬运、和沉积迅速等特点。 1)形成条件
a.地质条件:岩性软弱,风化强烈,地质构造复杂,褶皱断裂发育等,地表具有大量的松散物(泥沙,石块)。 b.地形条件:山高谷深,地形陡峻,沟床纵坡大。
c.供给水文气象条件:大量流体(水,大暴雨,冰雪融化),汇水条件好。
2)泥石流的防治
a.路线跨越泥石流时,首先应考虑从流通区或河床比较稳定的堆积扇顶部用桥跨越。
b.河谷比较开阔,泥石流沟距大河较远时,路线可以考虑走堆积扇的外缘。
c.对泥石流比较集中的地区,可采取跨河绕道走对岸的方案。 d.如果泥石流流量不大,路线可以在堆积扇中部以桥隧或过水路面通过。
e.利用河谷使之流入来避免破坏。第六,可利用抗滑桩和石垛来防治。
道路等线性工程采取的原则是尽量避开,确实避不开的应尽量选线在泥石流堆积区的外侧,或采取架桥通过其流通区,对于较小规模流量的,可考虑架设渡槽或加高路基等方式。
(七)关系
1.岩性与地貌:在很大程度上岩性决定了地貌,向石灰岩等一些硬质岩可以形成高且陡山峰,但一些软质岩,如片岩千枚岩等和一些松散物就会形成一些平缓的山。也只有硬质岩形成的高山才能形成崩塌,软质岩形成的山就容易发生滑坡。
2.岩性与地质构造:地质构造的形成也与岩性有关,比如断层在硬质岩里更易发生,还有裂隙。褶皱构造是地壳挤压的
结果,会受到风化等一系列作用,风化的程度又与岩性有关,所以地质构造的形成也与岩性有关。
3.构造线与路线:由于岩性的不同,不同的构造线与路线的选取有影响,如千枚岩及板岩,由于岩性较差,所以如与路线一致就有可能会塌落,但当构造线与路线垂直
(八)实习体会
1.通过实习加深了多课堂学习的印象。
2.实习过程中了解了一基本的工程事故及其处理方法。 3.实习中亲眼见到了学习的,加深了理解,能更好的掌握。 4.但由于实习的时间有限,所以有些方面了解的不全面。 5.经过几天的实习,我们对自己的学习有了一定的了解,更加增强了我们对学习的兴趣,而且使我们对自己的专业有了一定的认识。
6.每天要走比较长的路,虽然有点累,但还是很高兴,我们和老师一起边学习边讨论,使我们有了自己的认识。 7.通过这次实习也体验了工程地质考察的一些方法,比如:穿越法,也切实体验到了地质岩层的不同分布,也了解了一些基本的大的构造的识别。
8.在几天的实习中,我们知道工程地质对公路建设的影响,就像断层带上,修公路就要特别留意,能避开就避开,不能就采取一些防护措施。
9.对于地质构造对公路建设影响的防护及地质现象对公路建设影响的防护等。
10.感觉通过这次实习收获很大。
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