暑 期 地 质 实 习 报 告
结51 傅爱华 2005010103
2007年8月27日和28日，我们土木建管系五字班在三位工程地质老师的带领下来到了北京西山进行地质实习。我们沿着109国道一路经过，了解了不同地层年代的不同岩石特征、地质构造、地质作用等，看到了很多常见的地质现象，复习了我们在课堂上所学的知识并进一步加深了理解。
边走边记：笔记整理与素描图
时间：2007年8月27日
地点：沿109国道，盘山公路边第四级阶地—野溪采石场
—野溪桥—铁道边—二号隧道
天气：晴
我们早上八点半在十食堂门口准时出发。看了前一天的天气预报本来还以为会下雨，早晨起床后才发现是这样的大好天气，已经到了秋天，蓝蓝高高的天空中飘着朵朵白云。不到十点钟，我们来到了今天地质实习的第一站——位于半山腰上，在陈家庄西侧的109国道旁，我们看到了下部的冲积物和上部的坡积物相叠的现象，这是由于水流的冲击作用和洪积作用形成的。岩石上层约2m厚，由灰黑色大块的奥陶纪石灰岩组成，是风化破碎形成的，由于重力作用堆积，特点是疏松无分选而岩石棱角分明。下部的河床冲积物厚3－4m,由于经过河流的搬运冲积，多为圆滑的卵石和砾石。可以看出这里是古代河流流经的地区，河流流向由西向东，这些砾石磨圆度好，而分选性不好，大小不一，体现了河流搬运能力的不同。砾石的粒径以5-8cm的最多，也有超过30cm的石块以及1-2cm的砂子和小砾石，为近代的地质层，分布紊乱松散无胶结。砾石冲积物的成分很是繁杂，颗粒以灰绿灰黄色岩浆岩居多，另有紫红色铁质砂岩及粉砂岩、石灰岩、安山岩、角砾岩、砾岩、石英岩、页岩、花岗岩等，往往从这些河流冲积物的成分就可以推断出上游为何种地层。山的整体为石灰岩的钙质胶结，较结实但易漏水。这里曾经是永定河的河床的部分，现在的河床由于地壳上升，河床下切，导致现在的河床高出了斜地40-50米，而这里成为高出河床的第四级阶地。古河床堆积物中由于含有小至砂大至砾石等各种物质，是很好的天然建筑材料料场。同时河流阶地也是很好的建筑地基，适用于一般的建筑物。下部的冲积物和上部的坡积物相叠现象的图示如下：
沿着山路往下走很长的一段路，看过漫山遍野的碎石鲜花，我们来到了野溪采石场，是第二级阶地的一部分。在这里，我们看到了奥陶纪石灰岩中发育的褶皱形成的连续背斜、向斜和背斜。奥陶纪石灰岩之上，地表覆盖着河流冲积物。石灰岩中发育有侵入岩脉，特征描述如下：岩脉中白色主要为方解石和石英，还含有角闪石和黄铁矿等。岩脉中有白色横向的小脉，那是方解石沿裂隙侵入石英而形成的。上部新鲜的石灰岩，呈黑色、灰黑色，成分为方解石，为致密的化学结构，巨厚层状，层理构造，纵向解理发育，岩石致密性脆，还有大量的方解石等矿物，是很好的建筑材料，因此此处以前为采石场。在整个华北地区，奥陶纪的石灰岩成分最好，要优于寒武纪的石灰岩，大多数应用于工业的石灰岩均为奥陶纪石灰岩，由于其成分较纯，故在烧制水泥以及石灰的时候都很好，大块的可用于公路铁路等的建设，碎石则可用于制作水磨石。侵入岩脉的示意图如下：
继续前行的路上，我们还看了一处岩石中裂隙被方解石贯入而形成方解石脉，另有一处有基性侵入岩脉，主要岩石成分为辉石和斜长石，斑状结构，隐晶质，块状构造，脉状产出。岩石表面有擦痕现象，由此可以推断出此处有断层，且为平移断层，且发生断裂构造。
由于昨天下过雨，我们又经过一段漫长而泥泞的路途，大约11点半来到了野溪桥西侧，远观对面奥陶系石灰岩中发育的大褶皱带。最左边为一个背斜，上部被人工采石挖掉了；中间的一大片为一个斜轴的向斜；紧邻的背斜上部较平，因此称为箱形背斜，而右边山沟旁的向斜则下部较平，因而称为屉形向斜，相对较陡；最后的一个背斜沿树木的走向延伸到山的边际，这个背斜的走势相对较缓。由于石灰岩钙质的溶蚀作用，山中还发育了很多的溶洞。素描图如下：
早晨的行程大概如此。中午大家在野溪桥下野餐加休整，虽然没有看见“溪”在哪里：）
休息后我们顶着正午的阳光继续出发。继续前行我们来到了铁道旁奥陶系石灰岩中的断裂破碎带。这里的岩石多为碎裂的石灰岩，破碎后胶结在一起，形成断层角砾岩。这里有碎砾岩、糜棱岩、断层泥等几种破碎程度不同的岩石。这里的碎裂岩易风化，为了周边铁路的安全，施工人员采用砌墙、加铁护栏和建造护坡的方式防止山体滑坡。这里的支固工作较为复杂，两端使用的是混凝土沉隙，中间是铆杆。外面使用的是混凝土墙，由于里面更加破碎需要更强的支固，在里面做了一个很强的混凝土堆用来抵挡。
继续前行我们遇到了一个处于破碎带中的隧洞。这个洞的两端由于灵活面较多故其更加不稳定，所以两边用钢筋混凝土浇注以加固。我们可以看到突出的混凝土铆杆，其作用之一是使其表面松动的岩体能够在内部连接起来，在外表通过钢丝网可以使其形成一个整体，具有更好的整体性，并防止局部掉块。混凝土加固层的厚度大概在30-40厘米。这里的表面不是自然表面，是水泥砂浆喷层后锚固的。这种方法通常使用于加固隧道以及边坡。在岩石破碎更严重的部分，如里面有断层泥或断层糜棱岩的部分，就加砌了混凝土以加固。
而前面的三号隧道的石灰岩则非常完整，里面有些层理以及解理没有使岩层发生破碎，因此没有做加固措施。在隧道的边上有很多相互平行的面，这些就是剪切解理。通常层理出现，剪切面很平直。野外的解理大部分都是剪切解理。层理以外的很闭合的，延伸很远的都属于剪切解理。这里存在的一个断层对隧道强度没有什么影响。
前行到二号隧道南口，仍旧是奥陶纪石灰岩。小树下面的岩层颜色发黄，上面具有一个小薄层，大概1米左右的厚度。这里有一个错断，在地应力的作用下，断层发生错动，这种断层在形态上比较少见，为镶嵌式断层。断层标志层的下面主要为奥陶纪的石灰岩，灰白色，化学结构，巨厚层状构造。当岩石在围压很大，温度很高的情况下也会变得很柔软。这两个凸层在这种情况下都被石灰岩充满了，并未出现空洞，填充的很满。在温度很高压力很大的情况下，岩石很容易发生弯曲和褶皱。这个水平断层上盘下降，下盘上升，故为正断层。示意图如下：
二号隧道的洞口，这里同样处在破碎带中，地质构造很不稳定，可见进口处岩石破碎严重。我们发现针对这一现象，施工人员增设了一系列措施。这里的隧洞是用水泥和混凝土砌筑，现浇灌筋，洞口两边砌墩和矮墙保护。由于地处断裂破碎带，因此采用喷锚、洞口混凝土衬砌等的加固措施。穿过洞口，我们发现另外一面左边使用了护坡，右边则砌了牛腿形的墩，这都是为了对隧洞起到加固作用。当然，为了施工的便利及工程的安全，工程师会尽量选择工程地质条件较简单，利于施工且安全系数高的地方，但是有时由于地域限制，在所难免要遇到一些工程性质较差的区域，这时就要求设计者们要冷静分析，选择合适的方法，采取一系列措施来改进这一现状。自然界千差万别，我们的力量微不足道，但我们仍要想尽办法，充分发挥主观能动性，以克服困难。这在我们以后的设计施工中同样重要。
随后我们上车前往今天的最后一站，位于野溪村南的蜂窝煤场。这里有距离北京较近的第四纪黄土层堆积地。未分层的黄土堆积物在无外力影响下可以形成很陡的崖壁。这里的土呈黄色，不分层，纵向裂隙垂直发育。含有大量的碳酸钙，有结核，结核为姜石，一般结核多的土地为高碱地，较为贫瘠。这里的黄土为粉砂性，非粘性，且具有湿陷性，遇水会变软易失陷，但干后又会变的很坚硬。早期黄土的成因多为风成，从第四纪后期（第四层，第三层）开始有很多是由于水的作用而被侵蚀，堆积而形成的。黄土有一个很特殊的功用就是徐变性。在干燥的时候黄土的硬度很大，但是当饱水的时候就会发生塌方等，如差异沉降，道路塌方等。因此在西北等地区黄土丰富的地方作建筑一定要考虑防水的问题。有黄土的地方可能会存在强度隐患。此外黄土和粘土不同的是黄土粘性不足，显现出的是砂性，无法搓成泥球。黄土里大于60%的成份为粉砂，还有一部分砂和粘土矿物以及少量的有机质。黄土还容易发生液化，若地下水较多的话，稍遇震动黄土就会完全失去硬度。
第一天的实习就到此为止。两点半左右，我们安全返回：）虽然感觉有些累，但是学到了很多知识，收获多多^-^
期待着明天是一个好天气&更加精彩：）
时间：2007年8月28日
地点：灰峪—军庄铁道旁—香峪大梁—三家店
天气：多云间晴
本以为今天可以延续前一天的好运气，然而早上出师不利，半路上一辆车出了故障，司机师傅们花了半小时修车，而我们十点半才到达预定的地点，充分印证了那句好事多磨。今天的路程也比从前艰苦的多，我们从奥陶纪一直走到了侏罗纪，由于站与站之间相隔较远，我们步行的距离格外的长，穿过村庄，走过铁道，品尝林中的矿泉，越过车来车往扬起的尘。虽然今天的太阳没有昨天那么刺眼，但气温仍旧较高，一天走下来体力的消耗还是很大的。在这里说一句老师同学们辛苦啦：）
第一站的地点距离下车地点较远，位于灰峪村北口。此处的岩石为石炭纪的砂岩和页岩，砂岩表面为灰色和灰黑色，砂状结构，为硅质、泥质胶结，因显黑色可能有炭质胶结，硅质的硬度相对高（可用锤子划痕分辨），表面有清晰的解理面，相对比较发育，特点为抗风化能力差，表面较为平整。页岩表面为黑色，泥质结构，薄层理构造，颗粒比砂岩更小，解理发育，岩石易破碎，并不结实。石灰纪地层含煤和各种生物化石丰富，是全世界产煤最多的时期，森林大量生长，粗大的乔木在高温高压下碳化形成煤层。远处灰白色的是奥陶纪石灰岩山体，山体产状倾向南，这里的石灰岩纯净无杂质，其中的岩土杂质非常少。奥陶纪和石炭纪之间相差200万年左右，中间缺失了志留纪和泥盆纪，而此处两纪的岩层共存，说明存在着一个平行不整合面。
第二站在灰峪村南的半山坡，和第一站的距离也比较远。这里的山体也是奥陶纪的石灰岩，产状变为倾向北，与灰峪村北口地层组合称为一个向斜。这里的石灰岩是很好的建筑材料，其中较纯的可以烧制白灰，制作水磨石、水泥、化纤等。石灰岩的成分为方解石，具有硬度低、易加工等优点。
我们走下山，沿着公路继续向南，我们的第三站就位于灰峪村南口的岔路边一个农家院的对面，这里仍然属于同一地层产状却又变为向南倾，与我们在灰峪村南半山坡上看到的山体又组合成为一个背斜。这里的岩石表面风化十分严重，颜色呈灰褐色，主要组成矿物为方解石，为化学隐晶质结构，垂直解理较发育，硬度较低，还有溶蚀现象发生。
再走过一段很长的路，沿着铁路一路向南，军庄火车站北的铁路旁是我们的第四站。这里主要是石炭纪的砂岩和页岩，新鲜的砂岩呈棕黄色，解理较发育，页岩多为黑色，易风化，故此处山势相对较缓。石炭纪主要以陆相沉积为主，沉积物变化大，砂岩为河流沉积，页岩则为河流下游漫滩、沼泽、湖泊或滨海三角洲沉积，所以颗粒较细，含碳量较多。
继续向南，这里的岩石是二叠纪的砾岩，主要为硅质岩和燧石等，呈灰黑色，硅质胶结，产状倾向南。这里的砾岩具有大小均匀，滚圆度好，分选性好，致密稳定等优点。此处主要是陆相沉积，属于河道上游沉积，故颗粒较粗，而且尽管与上述地层的位置很接近，时代却相差数千万年。
继续向前，我们看到了二叠纪以及三叠纪的砂岩和页岩，砂岩为硅质胶结，同时因含铁而显红色，故又称红庙岭砂岩。页岩呈黑色，且山脚层较厚，山顶层较薄，这是岩层的渐灭现象。同时我们还可以看到由于球状风化留下的风化晕。这里的岩石解理不发育，是很好的建筑材料。
砂岩和页岩的工程地质性质：
砂岩——砂岩中胶结物成分和胶结类型不同，抗压强度也不同。硅质砂岩抗压强度为80-200MPa；泥质砂岩抗压强度较低，为40-50MPa或更小。由于多数砂岩岩性坚硬，性脆，在地质构造作用下张性裂隙发育，所以在修建水工建筑物时，应注意通过裂隙、破碎带缠身的渗漏问题。
页岩——基本不透水，通常被作为隔水层。但性质软弱，抗压强度一般为20-70MPa或更低。浸水后强度显著降低，抗滑稳定性差。
此处有一断层构造，断层面呈一弧状，一直从山体侧面延伸至底部。断层间错断一米多。砂岩以硅质胶结为主，呈浅黄色或浅黄绿色，而页岩则呈土黄色。山体上盘下降，下盘上升，形成一个正断层。断层面较陡，倾角大于45度，断层面附近的岩石几乎没有由于受到挤压而产生的变形和破坏现象，而且断层带宽度不大。断层示意图如下：
沿着铁路一路向南，又到了一个垭口，此处有大量的玄武岩，属于侏罗纪早期，呈暗紫色，隐晶质结构，有块状构造和被填充的杏仁状构造，填充物为方解石条带，解理发育，致密坚硬，山势较陡。它是很好的建筑材料，不软化不透水，但抗风化能力较沉积岩差。对面的一侧为加固浇注了钢筋混凝土的护坡，上面多是“前人”到此一游留下的痕迹。
岩浆岩和玄武岩工程地质性质：
岩浆岩——致密，强度相对较高，性质均一；
玄武岩——岩石致密坚硬、性脆。岩块抗压强度为200-300MPa，具有抗磨损、耐酸性强的特点。
然后我们继续前行，就到了一处山泉边享受了午餐。大家坐在铁道边吃着面包饮着山泉，不知这农夫山泉是不是有点甜呢：）
短暂的休息过后，我们接着出发，终于告别了铁路，走上了公路。而此时距离工程地质实习的结束也不远了。下一站是三家店水泥厂南的公路旁，此处为侏罗纪晚期的砾岩和砂岩，产状倾向南，由此可知从灰峪村南口到此处山体均为单斜。砾岩中砾石为硅质岩，风化面为红褐色，裂隙成对出现，呈交叉式裂纹。裂隙可分为张裂隙和剪裂隙。张裂隙是岩石受拉应力破坏而产生的裂隙，它具有张开的裂口，裂隙面粗糙不平，延伸一般不远，产状不很稳定。剪裂隙是岩石受剪力破坏产生的裂隙。它一般是闭合的，裂隙面平直光滑，延伸较远，产状稳定。
由于前面为建设六环路正在施工，我们未能到达三家店，而我们地质实习的最后一站停在了香峪大梁的向斜开始处。这里为侏罗纪的砂岩，颗粒较细，呈绿色、紫红色，砂状结构，层理构造，主要为火山凝灰质胶结，为厚层状、巨厚层状层理，致密坚硬，解理和裂隙都很发育，容易渗水。这里的产状倾向北，和之前的产状相反，是一个由背斜到向斜的过渡区。虽然常常是背斜成山向斜成谷，但香峪大梁的向斜却成为这一带的最高处，这主要是由岩石的受力破碎程度和风化难易决定的。
这一天的地质实习到此为止，我们充满疲惫回到了车上，在回来的路上大伙都睡着了。今天考察的地层从北向南依次为奥陶纪、石炭纪、第四纪冲积层和堆积层、石炭纪、二叠纪和三叠纪、侏罗纪早期地层以及侏罗纪晚期地层，共有三条向斜和一条背斜。地质剖面示意图如下：
总结：
工程地质实习是将理论付诸实际的过程，通过实地的观察，我进一步加深了对课堂所学知识的理解，作为结构专业的学生，在今后的设计或实地施工过程中，这些知识对于我们是很重要的。实习的过程虽然艰苦，却学到了很多，不但对岩石识别等基础知识有了形象的学习知识，更对以后工程中会遇到的问题有个初步的理解。看着那些岩石让人觉得几亿年就在弹指一挥间，沧海桑田的变化是那么的奥妙，都浓缩在坚硬的岩石里，在亘古不变的时间里慢慢审视这个世界。这也算是一次对我们意志品质的锻炼，尤其让我感受到了老一辈地质工作者的不易。几位带我们的老师虽然已经退休，行动比我们年轻一代还要灵活，实在令我们自叹不如。总的来说，这次地质实习寓教于乐，在山水之间畅游，既学到了知识，也锻炼了身体，一举多得，给我的收获和感触都很多。同时在此感谢老师们，您辛苦了！
结51 傅爱华
2005010103