工程地质学实习报告

工程地质实习报告

一、前言

（一）实习目的

工程地质实习是整个工程地质学教学中十分重要的实践环节，使学生能在课程理论知识学习的基础上，通过对基本地质现象的野外实地考察与现场实践，了解基本知识，学会基本技能。获得感性的认识的同时巩固和深化课本上的基础知识，使理论与实际相结合，为毕业以后在设计、施工中应用有关地质知识打下一定的基础。

除此之外，通过为期两天的野外地质实习，培养对大自然的热爱，陶冶情操。在提高对本学科兴趣的同时充分认识到地质实践对地质科学的重要性。培养吃苦耐劳、团结协作的优良品质与增强集体观念，提高撰写实习报告的能力。

（二）实习内容

（三）实习要求

要求在整个野外实习的过程中，努力做到“勤记、勤问、勤跑”。

勤记：好记性不如烂笔头，所以在实习的过程中，准备好笔记本，认真做好笔记，努力做到笔记详实完整。记下老师讲解的重点内容，为实习报告的撰写收集充足的文字材料。

勤问：在实习现场，由于老师无法照顾到每一位学生，所以当有不明白的地方，要勤于问老师，将问题弄清。

勤跑：实习现场，做到脚步勤快，多多走动，少偷懒，认真观察周围的地质情况。切勿呆呆的站在原地。

（四）工作成果

二、实习地区的地质概况

（一）地理位置、交通：

本次实习的地区位于南宁市北部与南宁市武鸣县南部一带。共有三条观测路线：第一条观察线是参观静力载荷试验与钻探；第二个实习点是南宁市北郊的峙村河水库；最后一条路线是沿南宁至伊岭岩公路，沿线共有三个地质观察点。

（二）地形、地貌特征：

此次野外实习的实习区，它们的地貌可分为两个地貌单元：

1、南宁盆地：

南宁盆地的面积约为948k㎡，呈纺锤状（如图），是一个北东——南西向延伸的盆地。延伸的方位约为NE60°。南宁盆地在过去经历了三个地质历史时期。在早古生代，南宁盆地所在的地方是一个地槽。到了晚古生代，断槽的边缘逐渐沉积。进入晚中生代与新生代，形成了陆相盆地。如今的南宁盆地，在间歇性的上升。盆地的海拔高程约为65m~200m，其中广西大学约处于70多米的高程上。盆地分布有四级河流阶地与四周边缘的低缓丘陵。邕江所带来的冲积物沿邕江两岸分布，最终在邕江的两岸形成六至七级的阶地（如图）。其中我校处于第二级阶地上，部分五象一带的地区处于第六级阶地上。邕江两岸阶地的岩层属于二元结构，岩土的分布上细下粗（如图）。

2、武鸣盆地（如图）：

该盆地的地貌为峰林谷地、孤峰平原或岩溶溶蚀丘陵地貌。盆地大致沿北东——南西方向延伸。北、东、南三面有山地封闭，西南方向为敞开的地形。武鸣河从东北面向西南面穿过武鸣盆地流入邕江。盆地内的高程为100~200米之间。

（三）地层及岩性特征

地层及岩性特征见下表：

（四）地质构造特征

实习区从大范围可以分为两个构造单元，它与地貌单元的构成关系密切。

1、武鸣复向斜构造（如图）：

复向斜核部由三叠系（T）地层构成，翼部为二迭系（P）、石炭系（C）、泥盆系（D）组成。伊岭岩附近的向斜构造属复向斜次一级构造。

2、南宁断陷盆地：盆地主要为第四系与第三系地层。其中，第三系地层多为单斜岩层，岩层走向约为NE60~70°，倾角约3~20°。断层走向大致为NE70~80°，倾角较大。从构造上来看，在第三纪初期南宁盆地一带发生断陷，使四周岩层相对上升，因而形成积水低地。此后在低洼处形成湖泊并沉积了第三系地层。直到第四纪初期，南宁湖盆沉积才上升露出湖面，接着沉积第四系地层。最终经历了漫长的剥蚀才形成了如今南宁的地形地貌。

褶皱构造是地壳表层中广泛发育的基本构造之一，它是岩层受构造应力强烈作用下形成的一系列波状弯曲而未丧失连续性的构造。构成褶皱构造中的一个弯曲称为褶曲，它是褶皱构造的组成单位。褶曲由核部、翼、轴面、轴及枢纽等几个部分组成，这几个部分一般称为褶曲要素（如图）。

核部褶曲的中心部分。常把褶曲中央最里的一个岩层称为核。

翼位于核部两侧，顺着不同方向倾斜的部分，称为褶曲的翼。

轴面从褶曲顶部平分两翼的面。事实上，轴面并不存在，只是为了更好的表达岩层产状而设立的一个假想面。褶曲的轴面可以是一个简单的平面，也可以是一个复杂的曲面；可以是直立的，亦可以是平卧或是倾斜的。

轴轴面与水平面的交线，称为褶曲的轴。轴的方位，表示褶曲的方位。轴的长度则反映了褶曲延伸的规模。

枢纽轴面与褶曲同一岩层层面的交线，称为褶曲的枢纽。枢纽的形状可以反映褶曲在延伸方向产状的变化情况，它有水平的、倾斜的，也有波状起伏的。

一般情况下，单个褶曲比较少见，多数情况都是线形的背斜与向斜相间排列，以大体一致的走向平行延伸，有规律的组合成不同形式的褶皱构造。若褶皱剧烈，或是在早期褶皱的情况下再次褶皱，则会形成更为复杂的褶皱构造。如我国的秦岭，就是褶皱构造复杂的一座山脉。在公路与隧道工程中，常遇到褶皱构造。因此研究地质构造复杂地区路线的合理布局，无疑是重要的。对于隧道工程而言，一般从褶曲的翼部欧诺个过是较安全的。在褶曲构造的轴部，不论是公路、隧道或桥梁工程，都容易遇到工程地质问题。这主要是由于轴部是岩层倾向发生显著变化的地方，同时又是岩层受应力作用最集中的地方。

本次实习我们主要观察了两处褶皱构造，分别是在去峙村水库的路上与伊岭岩的路上（如图）。亲眼见到外加老师详细的讲解，使我对褶曲的里解又更深了一层。

（五）水文地质情况

实习区在第四系砂砾石层和基岩的裂隙中含有潜水，伊岭岩一带岩溶洞穴中有岩溶地下水以及沿断层带循环出露的承压水，例如此次我们在伊岭村观察的甲泉。

甲泉建于清朝光绪年间，是一处地下河的出水口。它属于断层泉，是沿断层带循环出露的层压水。地下水按埋藏条件可以分为三种：包气带水、潜水、承压水。包气带水处于地表面以下潜水位以上的包气带岩土层中。埋藏在地表以下第一层较稳定的隔水层以上具有自由水面的重力水成为潜水，当潜水面接近地表，即可形成泉。承压水则为地表以下充满两个稳定隔水层间的重力水，也叫自流水。由于承压水是限制于两个隔水层间，因此具有一定压力，尤其是含水层透水性愈好，其压力愈大，经人工开凿后便能自流到地表。由于有隔水顶板存在，承压水不受气候影响，不易受污染。因此，甲泉泉水清澈，常年流水，且冬暖夏凉。它的补给来源是地下河。

（六）物理地质现象

在实习的过程中，可以看到岩溶、滑坡、崩塌的物理地质现象，每每遇到这些地质现象，老师都会耐心的为我们讲解，同学们则认真的进行现场观测。

处于陡峻或极陡斜坡上的某些大块或巨快岩石，突然的崩落或滑落，顺着山坡猛烈地翻滚跳跃，岩块相互撞击破碎，最后堆积与坡脚，这一过程称为崩塌。堆积与坡脚的物质是崩塌堆积物，也称为岩堆。岩堆的岩性经过长时间各种因素的影响，往往与母岩的岩性不同。崩塌会使建筑物，有时甚至使整个居民点遭受破坏。通常崩塌不仅造成建筑物的直接损失，还会使交通中断，河流堵塞形成堰塞湖等。在徒步进入峙村水库的路上，在一处陡峻的斜坡上，我们看到了崩塌现象（如图）。危险的是，在山坡坡脚处有人居住。从目前的情况来看，该处斜坡的崩塌现象不算很严重。但对于住在坡脚的人家，还是有较大的安全隐患。

位于地壳表面或接近于地面的岩层经受着风、电、大气降水和温度等大气营力以及生物活动

等因素的影响，岩石会发生破碎或成分变化，这样的变化过程称为风化。按照风化营力的不同，风化作用可以分为物理风化作用、化学风化作用与生物风化作用。也是在徒步进入峙村水库的途中，我们看到了生物风化作用（如图）。生物风化作用是岩石在动、植物及微生物影响下所起的破坏作用。该类风化作用在地表中相当常见，其对岩石的破坏有物理的与化学的。我们遇到的这一处是属于植物对岩石的物理风化作用，是根劈作用。一棵树的根部楔入其周围岩石的裂隙中，使得岩石发生崩裂。

以上的六个小点即为对实习区的地质特征介绍。

三、岩溶地质现象的发育条件及发育规律

岩溶，也称喀斯特（Karst），它是由于地表水或地下水对可溶性岩石溶蚀的结果而产生的一系列地质现象。它是广西地区特有的一种地质现象。如溶洞、暗河、溶沟溶槽等都是岩溶现象。

岩溶现象的形成需要三个条件：可溶性岩石、丰富且流动的水资源和侵蚀性二氧化碳。

可溶性的岩石是造成形成岩溶发育的必要条件之一。岩体不仅是有可溶解的岩石组成，而且岩体必须具有透水性，这才有可能发展岩溶。水在可溶性岩石中活动是造成岩溶的主要原因。这主要表现在水在岩石中流动，地表水或地下水不断进行交替。这样一来，水流一方面对其围岩具有溶蚀能力，另一方面对其围岩进行冲刷。而确定水中的侵蚀性二氧化碳是有意义的，因为水中的侵蚀性二氧化碳越多，则水的溶蚀能力越强。

岩溶的形态是指可溶岩石在溶蚀过程中的地质表现。它可分为地表岩溶形态与地下岩溶形态。溶洞属于地下岩溶形态的一种。溶洞是由于地下水长期溶蚀、冲刷也塌陷作用而形成的近于水平方向发育的岩溶形态。溶洞内常见钟乳石、石笋与石柱等岩溶产物。这是由于洞内的滴水为重碳酸钙水，因环境改变释放出二氧化碳，最终使碳酸钙沉淀而形成的。

考察岩溶地质现象是本次地质实习的一个重要内容，我们考察的地点是武鸣的伊岭岩。它距南宁市郊18公里，是一座典型的喀斯特岩溶洞。该洞位于梁满山腹中，原为一段地下河道，因地壳上升而成洞。经历了千万年的溶蚀作用，洞内的岩溶产物丰富且美丽，钟乳石随处可见。

为什么伊岭岩会在这里形成呢？经老师的讲解、翻阅书籍及实地的考察，我认为有如下这些原因。首先，伊岭岩所处上泥盆系石灰岩中，石灰岩属碳酸盐类，是可溶性的岩石，这构成了伊岭岩岩溶现象发育的一个必要条件。我们在洞内看到的岩溶产物多为灰色，老师说这是因为碳酸钙含有杂质造成的。其次是具有丰富且流动的水资源。武鸣河从武鸣盆地中部穿过流入邕江，由于武鸣地形是盆地地形，因此各种水资源都从盘地的周围汇聚入武鸣河，使得武鸣河附近的水体活动活跃，这为伊岭岩的的形成提供了又一个有力的条件。我们在进洞参观时，还可以看到洞内有许多的小水潭，这也可以从侧面反映出当时的伊岭岩内水体活动活跃。最后，由于伊岭岩受周围自然、地理等各种因素的作用与影响，使其周围的水体中具有侵蚀性二氧化碳，加强了水的溶蚀能力。有了这三个条件，在各种因素的作用下，最终在伊岭岩产生了岩溶现象，岩石经历了千百年的溶蚀形成了今天我们所看到的伊岭岩。

四、考察峙村水库坝址

峙村河水库于1972年竣工，高41.8米，长为121米，有效库容为620万平方米。该水库原兴建的目的是为了解决市北郊的农田灌溉，同时作为心圩江、竹排冲河的内涝蓄洪。但随着

城市的迅速发展，耕地不断减少，农田灌溉面积逐年下降，使得有效灌溉面积大大减少。此次来到峙村水库，主要是了解其周围的工程地质条件。峙村水库建于峙村河之上，峙村河由北向南流，水库则是东西向的。老师讲解时说到，水库之所以选建在这个地方，主要的原因是在这个地方两边的山体较为对称，最适合水库的建设。当然，除了这个原因外，还要充分了解当地岩层的产状及各种地质条件才能最终确定坝址(水库岩层产状的统计见第五部分)。这是一个较小型的水库，与其它大型水库不太一样，它的泄洪道是建设在水坝的一旁。其中的一个原因是水坝后面的河流过于弯曲，不适合设立泄洪道。山体的鞍部比较稳定，是放置泄洪道的理想位置，因此该水坝的泄洪道放置于水坝一旁山体的鞍部。水坝左右并不完全对称，在靠近泄洪道的一侧，水坝有一个转弯处，老师解释说，从力学的角度来看，转弯处的受力复杂不稳定，因此在这个地方常常会漏水，这是这个水库一个不足的地方。

五、地质罗盘的使用

岩层产状即岩层在空间的位置，可用三个产状要素（如图）来进行表示：岩层层面的走向、倾向与倾角。

走向岩层层面与水平面交线的方位角，表示岩层在空间延伸的方向。

倾向垂直于走向沿着倾斜面向下引出一条直线，此直线在水平面的投影的方位角即为岩层的倾向。倾向表示岩层在空间倾斜的方向，与走向相差90°。

倾角岩层层面与水平面所夹的锐角，称为岩层的倾角。岩层的倾角表示岩层在空间倾斜的程度。

通过对三个产状要素的了解，可发现它们能很好的表达经过构造运动后岩层在空间的位置。因此，测量岩层产状，是地质考察工作中一个重要部分。在地质工作中采用地质罗盘进行岩层产状的测量工作。为了让同学们对这块知识更加了解，掌握罗盘的使用方法是此次实习的一个重要部分。

地质罗盘又名“袖珍经纬仪”。主要包括磁针、水平仪和倾斜仪。结构上可分为底盘、外壳和上盖，主要仪器均固定在底盘上，三者用合页联结成整体。可用于识别方向、确定位置、测量地质体产状及草测地形图等。（如图）

进行走向测量时，用罗盘的长边紧贴层面，平放罗盘，进行微小调整使水准泡居中，即可进行读数。读数时可读指南针所指读数，也可读指北针所指读数，两个读数是等效的，皆可表示岩层的走向，它们相差180°。测量倾向的方法是，将罗盘的短边紧贴层面，调整使水准泡居中，读出指北针所指数值即得到了岩层的倾向。由于岩层的倾向是唯一的，所以在测量的过程中应注意将罗盘的北端朝向岩层的倾斜方向。测量倾角时，使罗盘的长边与岩层的走向相垂直，并紧贴层面，调节使倾斜器上的水准泡居中后，读出悬锤所示的角度，就是岩层的倾角。根据测量得到的数据可以绘制出这三个要素的玫瑰花图，利用这些资料可以很好的了解当地的岩层产状。

一个水库的选址需要收集与了解大量关于该地的地质资料，其中少不了对当地岩层产状的统计工作。此次实习，我们在峙村水库附近进行岩层产状的统计工作。

因为由走向可以知道倾向，所以我们只对走向与倾角进行测量。在现场，每位同学都亲自动手进行测量。每人需测五组数据，最终合并两个大组的数据，利用这些数据进行玫瑰花图的绘制。我们组与另一小组合并后共有100组数据，数据见附表1。

利用这些数据绘制出的玫瑰花图如下图所示：

通过走向与倾角玫瑰花图可以了解到峙村水库附近的岩层走向主要为……向，裂隙的倾角多为……。所以建水库是要怎么怎么样选址。。。。

六、工程地质钻探

工程地质钻探是获取地表下准确的地质资料的重要方法，且通过钻探的钻孔采取原状岩土样和做现场力学试验也是工程地质钻探的任务之一。钻探是指在地表下用钻头钻进地层的勘探方法。钻孔的直径、深度、方向取决于钻孔的用途和钻探地点的地质条件。

钻孔过程有三个基本程序：

1、破碎岩土：采用人力与机械方法，是小部分岩土脱离整体而成为粉末、岩土块

或岩土芯。

2、采取岩土：用冲洗液将孔底破碎的碎屑冲到孔外或用钻具将孔底的碎屑或样心

取出于地面。

3、保全孔壁：一般采用套管或泥浆来进行护壁，以保证钻探工作的顺利进行。

钻探的过程中，不同的土层采用不同的钻进方法。

本次实习，我们来到一处即将建立交桥的路段观摩工程地质钻探工作，其地质柱状图如图所示：

七、静力载荷试验

静力载荷试验就是在拟建建筑场地上，在挖至设计的基础埋置深度的平整坑底放置一定规格的方形或圆形承压板，在其上逐级施加荷载，测定相应荷载作用下地基土的稳定沉降量，分析研究地基土的强度与变形特征，求得地基土容许承载力与变形模量等力学数据。由于此种试验与建筑物基础工作的条件相似，所以对于地基承载力的确定，此种方法比其他方法更接近实际。

通过进行试验，可测得压力p（kPa）与相应的土体稳定沉降量s(mm)，从而可绘制出p~s 曲线，按其所反映土体的应力状态，一般可以划分为三个阶段，如图。

第一阶段：从曲线原点至比例界限压力p0(p0亦称临塑压力)。由于该阶段p与s的关系成线性关系，所以也称为直线变形阶段。在该阶段中，受荷土体中任意点产生的剪应力小于土体的抗剪强度。土体变形主要由于土中孔隙减小引起，且随时间逐渐趋于稳定，因此该阶段也称为压密阶段。

第二阶段：从临塑压力p0至极限压力pu，图像由直线关系变为曲线关系。此时，除土体继续压密外，承压板边缘的小部分土体的剪应力达到或超过了土的抗剪强度，开始发生剪切破坏。土粒同时发生竖向与侧向变位，且随时间不易稳定，称之为局部剪切阶段。

第三阶段：极限压力pu以后，称为破坏阶段。该阶段的显著特点为即便停止了荷载的施加，承压板也在不断地下沉。此时，滑动土体范围内各点的剪应力达到或超过土体的抗剪强度，土粒主要进行侧向移动，且随时间无法达到稳定。

工程中，主要利用p~s曲线进行承载力的确定及求出变形模量。

我们观看静力载荷试验的地点位于嘉和城内的一处工地，该处拟建一座32层高的高楼。该地基需分别在现场的三个点进行载荷试验，当到达工地现场时，工人们已经在第二点进行静力载荷试验了。该工地载荷试验的装置由载荷板、加载系统、读数系统、反力系统组成。其中采用圆形的载荷板，面积为0.28㎡。加载系统采用油压千斤顶的加载方式进行加载。读

数系统由四个百分表、沉降传感器与水准仪等组成。反力系统主要由混凝土块（压力源）与载荷台架组成。试验前需在试验处向下挖至泥岩。在承压板与土层接触处，敷设厚度为2cm 左右的中粗砂层，确保底板水平，且与土层接触均匀。压力源与载荷台架由基脚支撑，基脚是用混凝土块搭设而成，它搭建的牢固度关系到反力系统的稳定，如果搭建不好，将很可能发生安全事故。静载试验装置示意图如图所示。

经过计算，该处地基的承载力为430kPa，安全等级为2级，因此该处地基的极限承载力为860kPa。则可以计算出反力系统的重量不小于240kPa（860*0.28=240kPa）。每级荷载增量（即加荷等级）一般取被试地基土层预估极限承载力的1/10~1/8。施加的总荷载应尽量接近实验土层的极限荷载。该工地分为10级加载，故每级加载的量为860/10=86kPa。进行加载后，一般一级需要的观测时间为两个小时，即前半个小时每十分钟读一次读数，接下来的一个半小时每半个小时读一次读数。当前后两次读数相差小于0.1mm，且这种情况连续出现两次时，说明沉降相对稳定，则可进行下一级的加载。最终将整理好的数据绘出p~s曲线，即可求出地基的承载力与变形模量。

若在试验的过程中出现了下列现象之一，则可认为土体已达到极限状态，试验须马上终止：（1）在承压板周围的土体出现裂纹或侧向挤出现象明显。

（2）24h内，沉降随时间趋于等速增加。

（3）荷载p增加较小，但沉降量s急剧增大，此时p~s曲线出现陡降阶段，如图所示。

八、小结

两天的野外实习，我严格要求自己，能较好的做到“勤记、勤问、勤跑”。野外实习结束后，认真整理笔记与测量数据，努力把内业工作做好。经过两天的实地观察与实践操作，让我深刻体会到了理论知识与实践间的差距，在未来的学习生活中，我会更加努力的学习书本知识，同时把更多的时间放在课外实践中，使得理论与实践相结合，巩固学过的知识。野外实习偶尔也会遇到的困难，有时也会产生畏难情绪，但我能较好的调节自己的心情，努力完成好任务，这培养了我吃苦耐劳的精神。与队友的合作让我体会到有集体的快乐与团队合作的重要性。这段经历会一直伴着我成长，以后无论做什么事，我都会带着这次实习期间的“认真”精神去把每一件事做好。