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工程地质学实习报告

工程地质实习报告

实习时间:2010.8.29~2010.9.3

实习地点:8月29日交通大楼报告厅 8月30号火炉山,8月31号地球化学研究所,9月1日交通大楼报告厅,9月2日佛山市西江基坑引水工程

实习目的:巩固课堂上所学的知识,为后续课程打下基础,通过观察岩石,学会分析岩石的成因,通过野外及工程实地勘察以及讲座,进一步了解不良地质灾害及工程

地质在工程建设,初步了解基坑工程。

实习内容:

第一天(8月29日):工程地质学启动仪式

过了一个暑假,第一周开学便迎来了工程地质学的实习,实习放在第一周很好,正好任务不是特别重,能够认真地完成老师派给的任务,又可以把我们从暑假的慵懒拉出来,投入到这学期的学习中去,可谓是一举两得!

今天我们来到交通大楼的报告厅中,参加了工程地质学的启动仪式,在仪式上,老师向我们介绍了一些青年活动夏令营的活动概况,以及我们本次实习的日程安排和注意事项。之后宿老师拿来了药学院的的一份《岩土工程勘察报告》以及工程地质图,让我们了解工程报告的格式内容以及地质图其中一些标识和符号的含义,还教给我们沙土液化有关的知识以及钻探岩土试样的分析和计算。同时嘱咐我们在实习前一定要做好预习,一定要学会提问,在下午的时候可以查一查第二天的实习资料等等。今天的启动仪式在一片掌声中落下帷幕,虽然没有在野外实习,但是在老师的讲解下,也扩展了视野,也为今后一个星期的实习做好了准备!

第二天(8月30日):参观火炉山

预习准备:本次实习的目的是在火炉山上观察岩石的节理、球状风化以及残积土和坡积土。在此之前,我了解到火炉山上的岩石大多是花岗岩,属于岩浆岩的一种。节理通俗的说来,就是岩石中的裂隙,其两侧岩石没有明显的位移,是地壳上部岩石中最广泛发育的一种断裂构造。球状风化指的是在山峰形成的同时,由于岩性结构在太阳暴晒和昼夜温差下产生层状物理风化作用,峰顶临空的棱角以及一些块体较小的山石的棱角逐渐消失的过程。而坡积土和残积土的分别是:残积土的特征是成分与下层岩没有明显界限,保有原岩特征;而坡积土的成分与下卧基岩没有直接关系。

实习过程:我们早上9点到达山底便开始了我们的登山之行,虽然爬到山顶时比较费劲,但是那些形状奇特的岩石就像磁铁一样,一下子就把我的眼球紧紧抓住了。

在山顶上有一个比较典型的石头,上面有一个小小的裂缝,老师开始给我们讲起了球状风化,并讲了这块岩石由于风化作用,产生龟裂然后层层剥落,属于原生节理。而且上方下方的风化程度也不一样,老师让一个同学拿榔头敲了一敲上面和下层,声音居然不同呢!上层的声音清清脆脆,下层的声音嗡嗡的,老师又讲到经验丰富的工作者就是用榔头的敲击声音来判定风化强度的,真厉害!

我们在山顶发现了一块非常巨大的石头,看上去与下面

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的山地是不相连的,宛如传说中的飞来石一般,宿老师解

释给大家,这个岩石原本是与地下相连的,由于水平方向

裂隙的出现,以及球状风化的长期作用,导致了大石头渐

渐脱离了下方的岩石,就跟横空出现的一般。

旁边还有一块中间有裂缝却两边高低不同的石头,我们

猜测这可能是断裂形成的,老师告诉我们这个成因不一定是由于断裂形成,有可能是因为两侧岩石因为球状风化的速度快慢不同所致,要借助更深入

的研究才能找到答案。

看完这些石头,我们便开始下山,果然如资料一样,我们在

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这里见识了火炉山的峰秀如林,峰谷相间这样十分壮观的景色。

走到半路,有同学就对路边的一个夹在土里的石头的裂隙的走向

产生了疑问。这块岩石裂隙的走向很奇特,是一个三叉形的,与

以前书本上讲的不太一样,宿老师解释说有可能是因为这个石头

本身不是这里的岩石,而是从山顶滚落下来摔裂成三份的,与节

理没有太大的关联。

途中还有一块巨石,我们以为这个石头与先前的一样,也是

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从山上滑落下来的。但是却与山顶那个横空出世的极为相似,宿

老师介绍给我们这块石头一定不是从山上滚落下来的,是原生节

理。原因在于这两块石头的产状包括裂缝的走向都很相似,所以

推断这个石头也是由于球状风化而形成。

走着走着,我们在一个钻孔那里停下了脚步,老师介绍这个是用来鉴别的鉴别,并重提了前一天所讲的沙土液化以及取样,讲到了由于山地各个点高度不一样,所以土壤的分层重点是看标高,这时有个同学把一块小石头丢了下去,听见“噗”的落水声,宿老师讲到现在记录水位一般用电测标高法,也就是由工作人员放一个导电的尺进入钻孔,当尺子刚接触水时,便会通过电流,由此便可以测到水位的标高。同时,老师又讲起了RQD值,RQD法是用直径为75mm的金刚石钻头和双层岩芯管在岩石中钻进,连续取芯,回次钻进所取岩芯中,长度大于10cm的岩芯段长度之和与该回次进尺的比值,是利用钻孔的修正岩芯采取率来评价岩石质量的优劣的方法。

除了物理和化学风化,还有生物风化的存在,在半路上我们发现了一棵树的根部在岩石的裂缝里盘绕,而下方的岩石被风化的程度很深,看来,生物风化也不可小视呢。

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快走到山下的时候,已经看到潺潺流动的小溪了,在小

溪岸边,有一个非常典型的岩石,这块岩石的解理都是平行

的,只有一组节理面,属于构造节理,宿老师强调了这个是

由于内力地质作用产生,我们要通过表面看到内部的节理状

态,再加上节理调查,来推求它的密度以及发育方向。然后,

老师在旁边给我们展示了石英的岩脉,一位同学用榔头敲了

敲观看石英矿物的解理,果然和我们在实验室看到的石英的解理一样,老师介绍到岩脉在张节理里填充,属于不整合侵入体的一种。

来到山脚下,宿老师讲起了坡积土和残积土,在上学期的学习中,老师反复强调了坡积土和残积土的分别:残积土的特征是成分与下层岩没有明显界限,保有原岩特征;而坡积土的成分与下卧基岩没有直接关系。但是在实际情况要区分这两种土还不是一件很容易的事情,老师拿了榔头敲给我们看,并讲解下层的土是否保持原来岩石的纹理,我看了半天也没分的太清,不禁感叹实践与理论的差别,要真正把理论用到实践中去才是硬道理,不实践就没有发言权。

第三天(9月1日):参观地球化学研究所

预习准备:在参观地化所之前,我了解到地化所是从事有机、同位素地球化学、矿物学、区域可持续发展研究的机构,我们来到地化所参观学习的目的,主要是观看矿物和岩石的展览。

实习过程:刚进去展馆的时候,我便被一块块奇异漂亮的岩石和矿物所吸引,宿老师最先带我们到门旁边的工具区给我们介绍野外地质调查和岩石矿物化石标本的采集,工具整整齐齐地摆在展览盒里,有好多种,地质包、地质锤、服装、罗盘、放大镜、计

步器、测斜仪、皮尺、标本袋……顿时让我对地质勘察这门辛苦却精细的工作肃然起敬。

之后老师便逐个讲起了岩石与矿物,先从最大个的岩石说起,我们看了侏罗纪、白垩纪时代的恐龙蛋,还了解了角石群体是奥陶纪的代表性生物,之后我们看到了三叶虫群体,如同海螺形的古生物,非常具有代表性,老师告诉我们这些古生物都只可能存在沉积岩中或者由沉积岩转化的变质岩中,而不可能在岩浆岩中。

然后老师讲起了硅化木,硅化木外形看起来与普通木头

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无异,却又感觉质地非常坚硬,还具有矿物类的光泽,实际

上,硅化木是由于古木被埋藏,在高压、低温、缺氧环境受

地下二氧化硅溶液的影响和作用完全石化,形成了木化石。

硅化木可以反映出大量的规律,譬如光照雨水的强弱以及气

候的变化,这些都为我们对古生物环境的研究提供可靠的证

据。

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后来老师提到了雄黄和雌黄,之前一直都搞不懂这两个

究竟是什么,展览牌上介绍了雌黄是三硫化二砷,而雄黄是

硫化砷,它们都是有伴生的矿物石英。还有三棱形的风棱石,

风棱石的风蚀面就像毛玻璃一样有种沙沙的感觉,而且风棱

石有风蚀洼坑,在顺裂线和杂质处常被磨成洼坑,在风蚀区,

最典型的产地就是乌尔禾,传说乌尔禾地区还是魔鬼城呢。

后来呢,辉锑矿和辉钼矿一下子吸引了我,我就暂时跟大部队脱离啦,我看到展览盒里银光闪闪的辉锑矿,十分的感兴趣,看了介绍,我得知辉锑矿这种颜色称为暗蓝锖色,化学式三硫化二锑,常常与雄黄和雌黄共生,而辉钼矿属于六方三方晶系,叶片状和鳞片状的都有,常常和辉石还有白钨共生。辉锑矿和辉钼矿是金属锑和金属钼的重要冶炼矿石。

还有精美的岫玉,展馆把岫玉和蛇纹石放在一起讲述,也摆放了精美的岫玉制品,可惜的是没有看到蛇纹石究竟如何,究竟与岫玉是什么关系,后来我在网络上查了一下发现蛇纹石因为外观酷似蛇纹而得名,岫玉是由蛇纹石组成的岩石。而且蛇纹石有块状和纤维状之分,纤维状的蛇纹石可以制成蛇纹石石棉,也就是剥离为柔韧细长纤维的硅酸盐,统称石棉,石棉的作用很强大,具有隔热,耐腐,保温,绝缘功能呢。

后来因为时间原因,很多漂亮的岩石和矿物没有仔仔细细地看,像蓝铜矿,孔雀石这些优质工艺雕刻原料的铜矿;还有由天青石和方解石构成的特色的菊花石;有产于煤层之中,由松柏植物树脂石化而成的琥珀;有火山喷发碎屑产物火山弹;还有志留纪的沥青砂岩以及属于烃源岩的油页岩……后来老师告诉我们可以去珠江新城的广州博物馆,于是我们在9月8日那天去博物馆看了一天。地化所这一天还有后续博物馆的一天,让我受益匪浅,对岩石和矿物的了解更深了。

第四天(9月2日):地质灾害讲座

实习过程:今天,我们在贾教授的带领下,听了一场非常深刻的关于地质灾害的讲座,讲座关于七个部分展开,首先是灾害的背景,贾教授说了一句很有深度的话:天灾总是在人将其淡忘的时候出现。的确是这样的,由内蒙古的暴雪灾情,牛羊成片冻死。再到西南的大旱,人畜缺水,玉树的地震死伤无数,南方的暴雨更是直接损失500多个亿,更可怕的是舟曲的泥石流直接冲毁了一个县,泥石流肆虐下,而舟曲的森林覆盖率也从原先67%下降到仅仅20%,这是天灾,却有着必不可少的人为因素在里面!可以说,现在我国的地址灾害不容乐观!

贾教授接着讲起了地震的趋势,地震经历了三个阶段:第一阶段是死亡大,损失小;第二阶段是死亡小,损失大;第三阶段是死亡大,损失大,在最近一段时间内,我国地震损

失非常巨大,贾教授讲到了地震大三角分布,地震三角分布覆盖了我国的大范围还有一些周边国家,在这个三角区内,地震活动相当频繁和剧烈,足以说明我国是个地震多发国。地震最主要的还是因为四大板块的交汇以及地壳的运动,也有诱发地震的,贾教授提到了三峡水库的建设可能会诱发地震,是从一开始就争议不断的问题。汶川的地震又引发了二次的自然灾害,如堰塞湖,泥石流等,都是非常严峻的问题,需要投入大量的人力和物力去支援救灾,所以我国的地震灾害形势非常的严峻!

我们面对地震,一共有四道防线,即预防、预测、救灾和重建。在这四道防线中,预测并不是最重要的,我们还是要做到以防为主,贾教授给我们提及这样一个事情,就是同样地震灾害很严重的日本,由于地震的预测不能保证每次都预测到,而且灾害越严重的话预测的准确率越低,所以日本国就把重心移到防治上,具体表现就是日本的房子抗震强度都很高,地震来了,房子却不倒,人员伤亡很少,最大程度避免了灾害的损失。据不完全统计从1900年到2008年100多年的时间内,全世界因地震灾害死亡的人数中,中国死亡人数614522人,居世界首位,占到总人数的33.20%!日本国居次位,但死亡人数却只有166771人。听到这里,我感觉我国在地震预测上很多时候也没有预测的很准确,在预防地震方面做得还不是很到位,没有更大程度的减少损失。

贾教授还讲到了减灾演练的重要性,通过减灾的演练,军队可以获取丰富的救灾经验,在大灾面前可以有充足的准备,而我们可以了解一些保护自己的基本常识,在危难的时候不至于犯下低级错误让自己受到伤害。在对策分析上,贾教授提出了我们要重视建筑基础的安全,还要做好统一数据库的工作。我也觉得,在自然灾害面前,我们不能一味地收拾残局,而应该拿出更积极的一面来面对和预防,这样我们才能最大程度的减少灾害的损失。

第五天(9月3日):参观佛山市西江基坑引水工程

预习准备:今天我们参观了佛山西江基坑引水工程,虽然天公不太作美,下起了雨,但还是无法阻挡我们的热情,在此之前,老师发了一些盾构机的资料供我们阅读,并提出了一些问题,我从资料中得知,在勘察之前,详细勘察应按单体建筑物或建筑群提出详细的岩土工程资料和设计、施工所需的岩土参数;对建筑地基做出岩土工程评价,并对地基类型、基础形式、地基处理、基坑支护、工程降水和不良地质作用的防治等提出建议。

关于岩土勘察报告的内容,我详细地查了网络的资料,一共要7项内容,包括

1、勘察点平面布置图,其上应附有基坑开挖边线和周边环境概况。

2、沿基坑边线的工程地质剖面图,必要时应绘制垂直边线的工程地质剖面图,地质剖面

图上宜标明基坑开挖底线。

3、钻孔柱状图。

4、室内试验结果和原位测试结果的有关图表。

5、有关土层土压力及土层稳定性计算的各项参数。

6、提供有关地下水的指标,包括各含水层的稳定水位、渗透系数等,对基坑涌水量进

行估算,对基坑渗透稳定作出评价,并提出降水或截水方案的建议。

7、本场地基坑施工过程中需注意的问题。

关于基坑开挖的方式,我了解到如果按照开挖方式分类可以分为两种,一种是机械土方,一种是人工挖土方。如果按照开挖深度与开挖形状可以分为三种:当开挖深度30cm以内时,叫场地平整,这个时候是不用放坡,更不用支挡土板;另外两种就是开挖基槽和基坑。

关于基坑维护,当土质不好或者没有放坡条件的时候就考虑支护,挡土板是基槽支护的最常用的方法之一,它分为横向和纵向两种,其他的支护形式有很多了,钢板桩、喷锚重力式挡土墙、搅拌桩等等。

最后就是盾构机啦,我看了资料,也是半懂不懂的,只知道盾构机是用来开挖隧道用的,非常高级。但是这些预习项目我懂得仅仅是皮毛,还要期待去基坑工地的实习去加深了解。

实习过程:来到工地,刘总热情的接待了我们,并开始给我们讲解起了引水工程的概况,工程为广州市西江引水工程输水管线-干线盾构二标段。盾构始发井位于佛山一环官窑立交东南侧。始发井基坑外包尺寸(含围护结构)48.2m×17.2m,开挖深度约为15.62~16.12m。基坑围护结构采用地下连续墙和二道砼内支撑支护型式。刘总又由CAD的图案讲起了周边的环境,四周都非常平坦,属于珠江三角洲的冲积平原,四周都是农田荒地。刘总还给我们讲了这个工地的地质概况,映入眼帘的却是一个地质参数表,由于地质的工程图以及表我的认知能力还是不是很到位,所以有些地方只能说大概看懂一些。

关于工程基坑的支护方案,刘总讲到参照相关技术规定,基坑工程安全等级为一级基坑支护方案是采用地下连续墙+内支撑的支护形式,连续墙接头处采用2根旋喷桩来止水。

基坑开挖深度约15到16米,采用1000mm厚的连续墙,其顶部设置冠梁;采用2道砼内支撑系统,第一道支撑采用钢筋混凝土支撑,支撑在冠梁上;第二道为钢筋混凝土支撑,支撑在砼腰梁上。连续墙嵌固深度为9.8m,由于基底位于砂层,基坑基底采用旋喷桩封底加固,并采用袖阀管进行压力注浆补强,加固深度为基底以下9.8m。整个连续墙的厚度,包括支撑系统的尺寸大小都做了深入的考究,以确保工程的安全。我看了一些PPT中的工程图,能大概看出整个工程的结构。

接着刘总给我们展示了一个盾构机的视频,我才知道盾构机是一个非常长的一个机器,盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。盾构机的机体它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用,承受周围土层的压力,这下彻底打消了我先前对于盾构机的疑惑,恍然大悟啊,原来盾构机的工作机理是这样的!

后来我们来到外面的基坑外观看基坑,有同学向老师提

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问,基坑是如何防止地下水渗入的,杨老师解释基坑周围都

有连续墙可以阻挡地下水的渗入,而在基坑底部,常常用水

泥浆加固,杨老师还讲到也可以采用打连续桩的办法,每两

个桩都相连并且有很大的交叉,在一个基坑底打许多的桩,

也可以防止地下水的渗入。

又有同学向老师发问,盾构机的实际工作长度只有几米,不理解后面要加那么长一段。杨老师解释道,由于盾构机在挖完隧道之后,如果不及时支撑的话,隧道容易出现塌陷等安全事故,于是盾构机就可以在还没衬砌的隧洞里起到支撑的作用,在这些时间内,盾构机可以在隧道内壁贴上预制的钢筋,非常方便,省去了大量的人力物力。

看到中间有很多支固的梁,看起来很麻烦的样子,我心中产生了疑问,为什么要加这些梁呢?杨老师告诉我们,如果不加这些梁,我们拿土力学的知识算一算这些连续墙的力矩是非常巨大的,如果用钢板的话要非常厚才能保证基坑不被土压变形,这样一来就非常浪费材料,所以,我们要在科学的角度去考虑如何在保证平衡土压力的情况下,尽量减少工程造价!

不知不觉已经12点了,我们也该坐上班车回到学校,这一个星期的实习便告一段落了,感觉时间过得飞快,我也从中学到了很多,这次实习丰富了我的经历,给了我许多学习的机会,希望以后还能多一些这样的实习的宝贵机会!

实习收获:

经过了这次经历丰富的实习,我觉得我的人生饱满了不少,这次实习让我收获良多,尤其有些收获跨过了专业的界限,通用在我的人生中。

1.不论怎样,实践才是硬道理,才有发言权。在火炉山上,残积土和坡积土给我的印象很深,因为虽然老师在课堂上反复讲过,我自己也在理论上非常清楚残积土和坡积土的分别,可是到了实地,通过老师讲解后,却还对残积土和坡积土的区分还存在疑问。还有岩石

的节理,也存在同样的问题。其实很多书本上的东西,就算背的滚瓜烂熟,在现实中用不上也一样是白白作废的,所以想要透彻了解一个事物,还得从实践中做起。不仅仅是这个实习中,在其他实习,包括在我的人生中,实践才是硬道理,才有发言权。以后我会在理论的基础上,更多投身于社会实践中,学到更多透彻的东西。

2.地质这门学科交汇于各种学科,想要学好土木工程这门学科,就必须全面综合地了解掌握各种学科,其中也包括很重要的地质课程。老师曾经讲了一个例子,就是上海的楼脆脆,因为单侧土方的压力而倒下,所有的土木结构都是没有问题的,甚至在楼倒下时候楼的形态都是完好的。然而百密一疏,“楼脆脆”倒在了地质学和土力学的交接领域下。包括从火炉山上学到的岩石节理以及节理可能出现的后果,还有在地化所各种岩石的特性,以及地质灾害的产生与防范,到最后的基坑工程,无一不与土木这门学科有关,除了工程地质学这门课,还有许许多多的课也是一样与土木紧密联系着。土木就好比一个大树茂密的枝叶,而这些紧密联系的学科就是土木的根茎和导管,在哪一块出了问题,成片的叶子就很可能枯萎。所以,不管是地质学还是其他学科,都要矢志不渝的学扎实,一步一个脚印,这样才能稳扎稳打,把土木这门大学科学好。

3.在实习中遇到不会的马上要提出来,不能把问题放在心里。在火炉山当天我看到那些奇形怪状的石头有很多问题,却没有及时的向老师提出来,总想着要自己多多思考,或者觉得自己问题太低级不好意思,结果有些的被别的同学抢先提问,老师的解释让我一下子恍然大悟,但还有些问题放在心里放着放着就忘记了。其实反过来想想,我有不懂的先问问老师之后,仍然有思考的空间,而且思路也会渐渐明朗,一直存在心里反而会有碍自己的学习。又譬如去地化所的时候看到岫玉没有看到蛇纹石,不明白两者之间的关系,却不好意思问老师,结果还得自己回来上网找结果,虽然明白了,但是还是耽误了不少时间。所以能问就要问,这样才能更快找到并弄明白答案!

4.这次实习最基础的,也是这一阶段最重要的,那就是实习学会了很多有关地质的东西。比如岩石的节理以及风化作用对岩石的影响,各种岩石的形态颜色以及甄别,地质灾害还有灾害的影响,以及盾构机和基坑工程方面的结构和知识,非常的全面。相信这些知识在以后学科的学习中会发挥很大的辅助作用!

总之,这次实习我学会了很多很多,丰富了人生经历,也懂得了许多贯穿人生的道理,现在我可以大声的说:“工程地质学实习,我不虚此行!”

2010/9/10 附录:沙土液化的计算

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