工程地质实习报告
2020-03-03 03:48:47 来源：范文大全收藏下载本文
工程地质实习报告————中卫大柳树
10.27今天学校组织大家进行为期一天的地址实习，地点中卫大柳树。早上7：00从学校出发，经过四个半小时的长途奔波，我们到达了位于大柳树的冰沟。
老师组织大家集中在冰沟入口处，为我们讲解了冰沟一带的地质情况。
1.东西向构造带
东西向构造带，展布于北纬37°~38°之间，如卫宁北山，黑山－红山－红石沟峁一带，五佛川－大庙断层等。主要由近东西向展布的压性断裂和褶皱组成，构造形迹多呈舒缓波状展布。构造形迹形成于加里东期，一直活动到燕山运动早期。
2 陇西系旋扭构造带
陇西系旋扭构造带，对本区构造格局起着控制作用。该带形成于燕山运动晚期，主要由向北东方向凸出的弧形隆起带和拗陷带组成。区内主要发育有景泰－海原断裂带和中卫－同心断裂带。
（1）景泰一海原断裂带：景泰－海原断裂带以米家山、西华山与南华山隆起及西侧山前断裂为主体，总长度达400余km，带宽15～25 km。断裂规模大，且呈束状展布。沿断层走向可见到沟谷、水系、山脊等微地貌被左旋错断。该断裂带不仅有多次活动，且全新世以来还在强烈地活动。据国家地震局专题研究成果，该断裂带为壳内断裂。
（2）中卫－同心断裂带：展布于同心西和中卫南的天景山、香山北麓一线。全长约200km。以红谷梁为界，断裂带西段走向北西西至近东西向，北侧是以中新统为基底的山前台地及第四纪中卫盆地；南侧是古生界为主体的宽大山体。断裂带东段走向由北西西向逐渐转化为北北西向，东侧为新生代清水河断陷盆地，西侧是新生代地层组成的低山丘陵。据重力梯度测试，该断裂带下切深度不大，属基底断裂。
3 河西系构造带
河西系是本区新生代以来发展起来的构造形迹。其总体走向为NW320°～340°，略呈等距平行断续带状展布。控制着新生代槽地和谷地的发育，地貌上常形成冲沟。区内河西系构造带主要分布于粉石沟及其以东地段和小观音附近苦水沟及翠柳沟等地。
通过老师的讲解及实地观察，我们对断层的形成，产状等有了更为深刻的理解。
进入冰沟之后，老师边走边给我们讲解旁边山体的形成及岩层情况，在一个断层比较明显的地方，李老师和王教授分别给我讲解了如何判断断层，如何用罗盘测量断层的走向和倾角等问题。让我们深刻了解到断层的形成及判别方法。
通过两个多小时对冰沟的观察和老师的讲解，我们又赶赴黑山峡。
到达黑山峡之后，李老师给我们展示了有关坝址选定的有关地质图，给我们讲解了一下情况。
1.大柳树坝址位于断层F7与F3之间，北至F7断层最近距离0.8km，南距F3断层约0.7km，坝址南侧约3.2km有F1断层展布。F201断层位干F7断层以北0.7 km处，距大柳树坝址最近距离为1.5km。
F7断层：沿香山北麓分布，西起麻雀湾，东至粉石沟，长约23km。产状NW70°～80°SE∠40°～70°，是一条压性逆断层。南盘为寒武系中统香山群第四亚群，局部地段为泥盆系，北盘为石炭系煤系地层。
F3断层：长约10km。断层走向NE65°～80°，近直立。东段在烟筒梁附近与F7断层归并，西段在在贼沟一带归并于F1断层，为F1和F7的分支断裂。北盘为中寒武系香山群第四亚群或泥盆系，南盘为石炭系煤系地层。
F1断层：位于坝址南侧，延伸长度31km。断层产状NE80°～NW300°SE（SW）∠51°～78°。断层总体表现为中寒武系香山群第四亚群，向北逆冲到石炭系或三叠系之上。
F201断层：西起麻雀湾，向东延伸至长流水沟口，全长约8km。断层走向NE75°～NW280°，倾向南东或南西，倾角50°～80°。不同出露位置，断层影响地层也不尽相同。在西端麻雀湾一带可见石炭系地层逆冲到第三系之上，东端长流水沟口石炭系地层则逆冲到第四系冲积砂砾石之上。
从断层规模来看F201断层明显小于其南侧的F
7、F
3、F1断层，无论从平面还是剖面上，与上述断层均无交切。
2.坝址区不存在活断层
坝址构造均受断层F7与F3控制，因此，坝址断层的活动性主要取决于断层F7与F3的活动性。
F7断层：该断层活动时期在中更新世及以前，晚更新世以来没有活动迹象，主要依据有：
（1）从地层学方面分析，F7断层上覆厚度不等的第四系冲洪积或坡积层，现场勘察证明，都没有被断层扰动的现象。通过黄河六级和七级阶地探槽剖面可见，阶地基座仍保持了黄河冲刷形成的平整侵蚀面；基座上堆积的中更新统冲积砾石层呈水平状，均保持了原始堆积形态；不存在断层活动产生的变形现象。因此，从地层学方面分析，F7断层至少在中更新世早期之后没有活动迹象。
（2）从微地貌特征分析，F7断层一般出现于山坡半腰，跨断层的地形面并无坡度突变现象。跨断层的洪积扇面、山坡面也没有受到断层活动的影响。在穿越F7断层的114条冲沟中，直穿断层而过的有94条，占83％，即冲沟穿越F7断层处没有明显的规律性的扭错现象。由此可见，F7断层属于老的构造线，未受到最新活动的影响。
（3）地层年代方面，利用断层泥中石英所作热释光年代测定，F7断层最晚一次活动时期是在距今约110万～115万年。
F3断层：冰沟内，在一级阶地上被2 m厚的冲洪积物覆盖。断层两侧阶地面连续完整，没有发现断层活动迹象。根据断层泥中石英热释光测定其最后活动距今为56万年，说明F3断层至少在中更新世以来没有再活动的表现。
F1断层：断层沿线没有明显的构造地貌，从冰沟内和马和井沟观察，石炭系地层挤压强烈，局部地段形成断层泥带，据断层泥中石英颗粒显微特征研究，该断层主要活动时期在上新世至中更新世时期。
通过地层学、地貌特征及测年资料分析，坝址附近的F
7、F3及其以南的F1断层，其活动时期均在中更新世或以前，晚更新世以来无活动迹象。
3.F201断层活动不会引起大柳树坝址断层活动
根据国家地震局研究成果，中卫—同心断裂带中段活动性，具有明显的时空转换规律，即随着时间的推移，断裂带活动由南向北迁移，晚更新世以来，该断裂带的活动已迁移到F201断层及其以北地区。
F201断层：不同出露位置，断层影响地层也不尽相同。在西端麻雀湾一带可见石炭系地层逆冲到第三系之上，东端长流水沟口石炭系地层则逆冲到第四系冲积砂砾石之上。在孟家湾村东，由于第四系松散堆积物较厚，一般难以见到断层面。在地貌上表现为5～8 m高的断层崖，流经F201断层的水系大部分表现出左旋扭曲的特征。
探槽揭露F201断层在晚更新世以来有过5次古地震事件。5次古地震事件代表了5次较强烈活动，但均未引起更靠近坝址的F
7、F3等断层活动。
从断层活动特征来看，F
7、F
3、F1断层表现为挤压逆冲特征，活动时期在中更新世以前，而F201断层则表现为左旋走滑兼逆冲特点，断层活动一直持续到全新世，这一点与上述断层明显不同。
F201断层无论从平面还是剖面上，与F
1、F
3、F7断层均无交切，两者无同生和共生联系。F201断层即使进一步活动也不可能引起F7及以南断层的活动。
李老师讲解了这些之后，王教授又给我们补充了有关坝的基本地质条件。
1 基本地质条件
黄河由北北东向转为北东东向流经坝址，于右岸形成凸岸。坝址河谷呈“U”字型，两岸岸坡坡角33°～40°，略显不对称，地形相对高差约300m。
坝址位于F3与F7断层之间，两断层在坝址部位相距1.5 km。坝址区发育有大柳树倒转背斜。两岸基岩裸露，基岩地层主要为寒武系中统变质砂岸夹板岸或千枚状板岩。地层产状NE60°～80°SE∠30°～85°，左岸褶曲发育段倾向北西。岩体中断层、挤压带、节理、裂隙等构造形迹发育。两岸冲沟发育，谷坡中上部风化卸荷作用较强烈。
2 关于“大范围松动岩体”
大柳树坝址岩体完整性较差，但不存在“大范围深厚松动岩体”，主要依据有：
（1）坝址地应力场特征说明不存在“大范围松动岩体”、“构造应力释放殆尽”，自重应力大于水平应力，是所谓大范围松动岩体的地应力场特征。运用水压致裂方法进行的73段次地应力测量，测点高程为1097.1～1301 m。结果表明，大柳树坝址为挤压应力场，最大水平主应力一般为4～6MPa，最大13.56MPa，最大主应力方向呈NE17°；而最小水平主应力一般为2～4 MPa，大于自重应力。全区为构造应力场，不具备所谓大范围松动岩体的地应力场特征。
（2）岸坡存在通常工程地质上的卸荷、风化现象，而不是“大范围松动岩体”。大柳树坝址由于构造发育，加之冲沟切割，两岸岸坡卸荷、风化带厚度较大，卸荷带水平厚度左岸为0～40m，右岸为0～23.2m；强风化带厚度左岸为1.5～42m，右岸为6.6～42m。风化、卸荷带厚度主要受到岩体完整性和地形地貌等控制。贯穿右岸山体的346平硐长达711.75 m，硐底高程1 344～1 347 m，高出河水面100余m。平硐近北口即位于所谓大范围松动岩体的中部。开挖情况表明：硐壁岩体挤压紧密，仅局部有与断层相配套的张开裂隙，分布于压性逆断层上盘或断层交汇带，为典型的构造张裂隙；除此之外，全硐不存在地震力或重力作用产生的张开结构面。并不存在某一高程（1 265 m）以上岩体普遍强烈松动。由上述资料可知，尽管本坝址卸荷带、风化带厚度较大，但岸坡卸荷带仅限于表部岩体，不存在“大范围深厚卸荷松动岩体”。
（3）岩体纵波速度反映了岩体的质量，并不能说存在“大范围松动岩体”波速值高低主要受岩性、构造发育程度及风化、卸荷等条件的制约。沿洞壁进行地震波测试，强、弱、微风化岩体纵波速度分别为1 100～2900，1 500～3500，2300～3 800m/s。随埋深增加，风化程度减弱，波速值逐渐增高，这也说明不存在“深厚松动岩体”。对穿测试共进行了8对，且均进行了CT剖面分析。除位于倒转背斜倒转翼、平硐埋深小的323～
325、327～325m两对平硐之外，硐间岩体纵波速度小于2000m/s者约占20％，2000～2800m/s者约占49.6％，2800～3600m/s者占25.4％，岩体波速大于3600m/s者约占4％。坝址平硐硐径2m，其开挖松动圈厚达0.5～2.55m，说明平硐开挖人工爆破影响较大，硐壁围岩长期临空卸荷、裂隙张开，从而导致硐壁岩体波速较低。硐间岩体波速明显高于硐壁岩体波速，反映硐间岩体完整性较好。
（4）岩体渗透特性不均一，不存在岩体大范围松动的严重透水渗漏。据坝址两岸（高程1 250m以上）68个钻孔797段、总长度5255.54m压水试验资料统计，极微透水（小于1 Lu）和微透水（1～100Lu）段约占总试验段长的64％，中等透水（5～10Lu）和较严重透水（10～100 Lu）段占总试验段长的34％，而严重和极严重透水段仅占总试验段长的2％。即不存在“大范围松动岩体”的严重透水渗漏。总体来看，岩体透水性不均一，主要受岩性组合、岩体完整性控制。同时随埋深增加，风化程度减弱，透水率逐渐减小。
3 坝基工程地质
坝址河谷为斜向谷，基岩为浅变质的长石石英砂岩夹板岩或千枚状板岩，岩层倾向上游偏右岩，河床覆盖层5～11 m，无大断层分布，河谷下部岩体相对较完整。两岸地下水位略高于河水位，相对隔水层埋藏较深。
沿趾板线按岩体特征可分为三段，即左岸、河床和右岸。其中左岸由于处于褶曲转折端，卸荷深度较大，可研阶段设计开挖深度达40余m。本区岩体具有岩石强度高，但岩体完整性较差的特点。为了研究岩体可灌性，及采用固结灌浆以提高趾板建基高程、节省开挖工程量的可能性，在左岸趾板附近进行了一个区灌浆试验，灌浆段均处于卸荷带岩体中（均为可研阶段设计开挖线以上岩体）。灌前和灌后进行地震波对穿测试，波速值由灌前的平均1 670 m/s，灌后提高至3 210 m/s，提高率达92％；动弹模由灌前的（3.8～7.8）×103MPa，提高到（15.8～25.2）×103 MPa，提高率223％～392％，透水率降到3Lu以下。由此可见，坝址岩体灌浆效果明显，即在卸荷带岩体中通过灌浆处理也基本能够满足坝基加固和防渗的要求，存在将趾板基础抬高，优化设计的可能，拟在下阶段进行比较。
坝基岩体透水性较强，按透水率小于3 Lu的防渗标准考虑，防渗帷幕深度左岸为70～110m，右岸为40～150m，河床为86～105m。
2.4 成洞条件
右岸隧洞区构造形迹发育，洞室围岩以Ⅳ类和Ⅲ类岩体为主，岩体质量中等偏下。但岩石强度较高，全区处于挤压应力场，岩块间咬合较好，围岩变形影响范围有限。设计洞线方向与最大主应力交角较小。同时地下水水位低缓、水量少，施工期多数洞段处于地下水位以上，且岩体具有一定的自稳能力。综合比较，大柳树枢纽的地下洞室成洞条件优于已建的小浪底工程，目前设计根据不同岩性分别采取短台阶开挖、挂网喷锚、超前锚扦、钢支撑等综合措施，可以保证安全成洞。
2.5 边坡稳定性
坝址两岸自然岩坡坡角33°～40°。目前尚未发现影响边坡稳定连续性较好、规模较大、倾向坡外的破裂结构面，天然岸坡是稳定的，不具备产生大规模岸坡失稳的条件。
隧洞进出口工程边坡为永久性边坡，其特点是坡度高且分布范围大。发电洞、导流洞进口洞脸和表孔溢洪洞进口明渠右侧边坡为顺向坡，隧洞出口洞脸及表孔溢洪洞进口边坡为反向坡。由于岩体中破裂结构面发育，易形成不利组合，应尽量降低开挖边坡高度。目前设计已采取放缓开挖坡、喷锚、混凝土护坡、预应力锚索、打排水孔等综合工程措施，高边坡稳定是有保证的。
通过老师的讲解，还有自己的理解、观察。我们受益匪浅。这次实习大家的收获都是不小，每个人都对地质这门课程有了一个全新的认识，也对工程地质产生了浓厚的兴趣。在回来的途中大家都在讨论有关问题，好多同学都在回来的途中坐在车上睡着了，大家今天都很累，在游玩中学习到了课本上不曾有的东西。对这次的实习都将会是每个人今生难忘的一次经历。
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