目录
一. 序言……………………………………….. 1
1.略阳概况………………………………..1
2.略阳实习概况…………………………2
二. 地层与岩性……………………………..2
1.岩层………………………………………2
2.岩性………………………………………………3
3.地层接触关系………………………………8
三. 地质构造…………………………………9
⒈略阳地区大构造单位……….9
2.断层
四. 不良的地质现象………………………
1. 崩塌
2. 滑坡
3. 泥石流
4. 岩溶
五. 地貌与构造、岩性的关系………
六. 河流的地质作用…………………………
1.河流的侵蚀作用
2.河流的搬运作用
七.收获与体会…………………………….
一.序言
1.略阳概况
略阳县位于陕西省的西南端,汉中市西缘,秦岭南麓,嘉陵江上游,处于陕甘川三省交界地带。东南与本省汉中市宁强、勉县交界;西北与甘肃省的康县、成县、徽县相邻。全县幅员面积2831平方公里。
略阳县城区位于“三水(嘉陵江、八渡河、玉带河)汇流、五山(凤凰山、狮子山、象山、雨山、南山)环抱”之间的沟谷狭窄地带,城区由沿河两岸的10余块滩地或台地组成,呈“X”状布置。
略阳县城海拔660m左右,四周由低中山环绕,为低中山河谷地貌特征,西部为雨山、东部为凤凰山、狮子山、南为南山、北为象山,山顶海拔高程800~1500 m。嘉陵江由北而南转而向西穿过县城,地貌属于风化剥蚀构造山地,山面浑圆,山脊起伏连绵,山高坡陡,切深300~400 m。山坡地形坡度35°~40°,河流湍急,宽谷与狭谷相间,在县城附近较为开阔。
县境内山大沟深,平地稀少,山地占97.7%,平坝地仅占0.86%。全县地形地貌总体轮廓为高山峡谷特征,岩土体为块状坚硬岩、层状较坚硬岩、碎裂半坚硬岩和松散软弱岩四大类。由于特定的地质地貌特征,滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害发生频繁,属地质灾害多发县。
2.实习概况
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,以以提高教学质量。
实习地点在秦岭山区略阳县城附近。本次实习为认识性学习,重点在于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作出正确的评价。
本次略阳实习至20##年10月29日起到11月1号截止共四天。由长安大学公路学院李治平老师带队,11级道路桥梁与渡河工程(卓越工程师)专业一班(2011210901)全员参与本次为期四天的略阳野外地质实习。实习开始的前三天天气晴朗,第四天当地下雨。
二.地层与岩性
1.岩层
现在从老到新的顺序将略阳当地出露地层及其主要岩性特征。
①.下古生代的变质岩系(PZ1)(千枚岩,板岩,片麻岩,绿泥石石英片岩,薄层石灰岩,变质砾岩,花岗片麻岩),主要分布在略阳城至城北高家峡一带。
②下石炭纪略阳石灰岩(C1),灰色、深灰色至灰黑色,多为厚层,结晶质,晶粒粗细不一,构造裂隙发育,多为方解石填充,主要分布在略阳城南至灵岩寺和峡门子一带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。主要分布在略阳城南至灵岩寺和峡门子一带
③中石炭纪板岩、千枚岩(C2),灰色,石英、绢云母千枚岩夹灰质千枚岩,仅在城北吴家营一带露出。
④第四纪松散冲积层(Qa1)、坡积岩(Qd1),主要分布于河谷及两岸斜坡一带。
2.岩性
①千枚岩:灰色,由于含有较多的绢云母而呈丝绢光泽,矿物结晶肉眼不可见,千枚岩构造。易开裂成薄片,因岩性松软,经长期剥蚀在千枚岩分布地带多呈现出浑缓地形。
如图3,左侧即为略阳当地钙质千枚岩,而右侧则是钙质千枚岩风化以后的图片。可以明显的看出,千枚岩风化以后的碎屑颗粒直径很细小,对公路工程稳定性的威胁很大。其中,公路路线和千枚岩走向正交,保证了千枚岩的稳定,不会因公路的建设和千枚岩本身的特性而产生的滑坡,堵塞并毁坏公路。如果沿线公路存在千枚岩构造的山体,需要定期清理公路沿线的排水沟,以防止千枚岩风化后形成的碎渣堵塞排水沟,影响公路的正常使用和寿命。
如图4是粘土千枚岩
②片岩,变晶结构,颗粒大,肉眼可见,片状矿物。片岩的片理一般比较发育,片状矿物含量高,强度低,抗风化能力差,极易风化剥落,岩体亦极易沿片理坍落。修筑公路时需考虑公路走向与岩层走向正交,以期稳定片岩斜坡。略阳县县城的狮子山主要有片岩构成。
绿泥石石英片岩:绿色,成分有绿泥石、石英及绢云母等,片理清晰,结晶定向排列呈片理结构,是由砂岩变质而成。绿泥石石英片岩属于绿泥石矿物,绿泥石易风化,而石英不宜风化且易形成高而陡的山坡;且属于片岩,变质程度高,有重结晶现象,其结晶颗粒较大,肉眼可见,多呈不规则块状。片岩工程性质取决于组成矿物,本次实习看到的绿泥石石英片岩是由于石英含量比较高,属于酸性岩石,硬度高。如图5
绿泥石片岩:呈块状或鳞片状,片理明显,绿色至暗绿色岩石,呈鳞片状或鳞片粒状,常具有小褶皱,有时含有白色条带,片理面触之有滑腻感。绿泥石一般很细肉眼不易辨识,其质地很软,用指甲便可刮伤,易风化成细小岩屑,并产生风化裂隙。
如图6是金洞隧道 十天高速略阳连接线的一个隧道,位于有绿泥石片岩组成的山岭地貌,绿泥石片岩属于软质岩石,从下往上变质。从外边我们可以看到挖出来的,围岩不稳,隧道开挖受影响,变形坍塌。开挖后,不能及时进行一次称嵌,不能成环封闭,只称上部,下部向上拱起。没有构造应力,基本都是自重应力。
③变质砾岩,属于沉积岩,变余结构,变余层理构造。变质砾岩一部分碎屑颗粒未变质,呈定向排列,一部分胶接颗粒发生变质,局部夹有石灰岩。如图7为变质砾岩。
变质砾岩是由先成岩石风化剥蚀的碎屑物质经搬运、沉积、胶结再经内力变质作用而形成,在变质过程中不仅产生新的特征,而且还常常保留砾岩的某些特点,因此一般成分比较复杂。观察到的变质砾岩,在风化作用下呈破碎状,形状浑圆,灰绿色砾状结构,为角度不整合的伴生现象。石灰岩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。
④石灰岩,层理构造,主要含有方解石,抗碱性强,抗风化能力强,易形成高而陡的山坡。例如略阳县的南山是由石灰岩构成。
薄层石灰岩:矿物成分以方解石为主,其次有少量白云石和粘土矿物。颜色深灰至灰黑,层厚一般在2至10厘米,晶粒极细,很难用肉眼分辨抗,分化能力弱,有的已呈现凹状。薄层石灰岩与千枚岩、石英片岩呈互层,有变质现象。石灰岩分布广泛,岩性均一,易于开采加工,是很广的建筑石料。如图8
深灰石灰岩,含有较多的有机质,故岩石颜色呈深灰色。如图9
⑤花岗片麻岩:由花岗岩严重变质而成,主要矿物为正常石、石英、云母,粒状矿物和片状或柱状矿物相间平行排列,呈条带状,沿片理面不易劈开,强度很高。
在略阳至吴家营的观察路线上可见到花岗片麻岩。矿物成分与花岗岩相似(主要矿物成分为钾长石、石英、黑云母,可含少量角闪石),包括三种不同类型:①区域变质作用形成的碱性长石片麻岩;②混合岩化作用形成的花岗质混合片麻岩;③与造山运动同时在强应力作用下,由压力结晶作用形成的片麻状花岗岩。
结构中粒到粗粒,特点是具不连续的明暗交替层,石英和长石形成浅色层,并呈粒状结构,铁镁矿物构成深色层呈片麻状构造。在略阳的花岗片麻岩含有大量铁矿、镁矿,略阳钢厂附近就遍布大量花岗片麻岩。花岗片麻岩强度大,还可以用于路牙石等。
⑥阳起石:硅酸盐类矿物,它是闪石系列中的一员,这类矿物常被称为闪石石棉。
阳起石的晶体为长柱状、针状或毛发样。颜色由带浅绿色的灰色至暗绿色。具玻璃光泽。透明至不透明。晶体的集合体为不规则块状、扁长条状或短柱状。大小不一。白色、浅灰白色或淡绿白色,具有丝一样的光泽。比较硬脆,也有的略疏松。折断后的断面不平整,断面可见纤维状或细柱状。
阳起石是透闪石中的镁离子2%以上被二价铁离子置换而成的矿物。铁含量高的称为铁阳起石,颜色深绿色黑色。石棉状的阳起石可呈白色或灰色。成分:Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2晶体为扁平柱状、粒状或针状聚集。见于片麻岩、千枚岩。可与滑石、石棉、蛇纹石等其他矿物共生。如图10即为和花岗岩共生。
⑦断层角砾岩是指在应力作用(断层作用)下,断层的俩个端盘移动时,上、下俩盘之间的岩石不断的被糅合,原岩破碎成角砾状,被破碎细屑充填胶结或有部分外来物质胶结的岩石。如图是吴家营断层所形成的断层崖,断层岩石可见黑色的断层角砾岩和擦痕(如图11)。图12是红色断层角砾岩为泥质或钙质断层角砾岩。
断层角砾岩分布着断层带上。由于断层角砾岩不稳定,易风化破碎,需进行钢筋骨架防护。
⑧松散堆积层:分为坡积层和冲积层,极易形成坍塌、沉陷、滑坡等。如图松散堆积层堆积层没有进行分选,且搬运距离短,呈未分层状,岩石的棱角仍很明显。如图13。松散堆积层极易形成滑坡,如略阳电厂滑坡。
冲积层
坚硬岩石经过风化、剥蚀等外力作用,破碎成大小不等的岩石或矿物颗粒,这些岩石碎屑物质在斜坡重力作用、流水作用等作用下被搬运到别处,在适当的条件下沉积成各种类型的土体。沉积过程中呈现规律变化。如图14
冲积层的特点从河谷单元看可分为两大部分:河床相和河漫滩相。河床相沉积物颗粒较粗,河漫滩相下部为河床沉积物,颗粒粗,上部为洪水期沉积物,颗粒细,以粘土为主。在山区,河床的纵坡度陡,流速大,侵蚀能力较强,沉积作用较弱,河床的冲积层多为蚀余相,松散堆积物较薄,以巨砺、卵石、和粗砂为主。其承载能力较强,地基条件较好,对于略阳的冲积层其工程条件大多较好。
第四纪是地球发展的最新阶段,第四纪沉积物形成时间短,成岩作用不充分,冲击层于略阳处主要由嘉陵江、八渡河、东渡河等河流的长期作用搬运、堆积至此,在河漫滩地区可见到颗粒呈下大上小的分层分布。
坡积层
雨水和融雪水等一部分被蒸发,一部分渗入地下,剩下的部分则形成无数的网状坡面细流,从较高处缓慢流动,时而冲刷,时而沉积,进行洗刷作用。当雨水和融雪水等洗刷山坡时,将山上的石屑顺着斜坡搬运到较平缓的山坡或者山麓处,逐渐堆积成坡积层。图15。
坡积层是由自然界搬运作用而产生的外来堆积层,并不是原岩风化而成。其成份多为强风化、氧化过的转石。由于其搬离距离较短,故其层理性不明显。
坡积层工程特性:①抗风化能力差,容易发生坍塌,容易发生滑坡;②作为建筑物地基,易发生不均匀沉降;③坡脚坡积物堆积,坡脚缺失,易发生滑坡
影响坡积层稳定性的因素主要有以下三个方面:下伏基岩顶面的倾斜程度、下伏基岩与坡积层接触带的含水状况和坡积层本身的性质。
3.地层接触关系
①、中石炭纪(C2)与下石炭纪(C1)在吴家营呈断层接触
②、下石炭纪(C1)与下古生界变质岩系(PZ1)在吴家营呈角度不整合接触。如图,左侧为软质岩层(千枚岩、板岩),呈竖直倾斜,而右侧的石灰岩为吴家营断层的北翼,倾向向北,左右两侧岩层呈不整合接触状态。如图16
③、下古生界变质岩系(PZ1)与下石炭纪(C1)在略阳城南呈断层接触
④、下石炭纪(C1)与下古生界变质岩系(PZ1)在灵岩寺南呈角度不整合接触。如图?左侧是由变质砾岩构成,其岩石倾角竖直,而右侧则是大向斜的左侧,向北倾斜。图17
三.地质构造
在大构造上本区属于秦岭加里东复背斜褶皱带。出露的主要构造有略阳大背斜及处于不同部位的高角度断裂构造。构造线方向呈东西向延伸。如图18
⒈略阳地区大构造单位
①略阳大背斜
布满全区,大致在略阳大断层和高家峡角度不整合之间,构成本区构造的主要框架,轴向东西。核部地层是下古生界千枚岩及绿泥石英片岩,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型的背斜和向斜及不整合地形。
②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。
③灵岩寺南背斜
位于灵岩寺南,嘉陵江右岸,由于江水侧蚀,使得沿与背斜轴垂直方向呈现出明显的断面,十分便于观察。
④断层
断层识别方法:存在断层崖、断层三角面地形、山脊错断、错开、河谷跌水瀑布、河谷方向突然发生转向、岩层发生重复或缺失、岩层沿走向线发生中断等等。
1)吴家营正断层(如图???)
位于略阳诚北高家峡口处,断层走向NE85o,倾向NE355o,倾角70o。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。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,同时决定着一个地区的地形地貌。同时山脊线的变化,也可根据这一点来判断断层可能存在的位置。
2)略阳大断层 (如图???)
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,出露峡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。
2.略阳主要地质构造
①褶皱
布满全区,大致在略阳大断层和高家峡角度不整合之间,以穿越法垂直与岩层走向进行观察。褶皱分为直立、倾斜、倒转、平卧,略阳大背斜为倾斜褶皱,构成本区构造的主要格架,轴向东西。核布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型的背斜和向斜几不整合地形。褶曲的两个基本形态:向斜、背斜。褶曲要素:核、翼、枢纽、转折端、轴面、轴线。
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,称为褶皱构造。
1)按褶皱横剖面形态分类:
直立褶皱:轴面直立,两翼岩层倾向相反,倾角大致相等。(如图?出露地表的部分很明显的是直立褶曲)
倾斜褶皱:轴面倾斜,两翼岩层倾向相反,倾角不相等。如图。
倒转褶皱:轴面倾斜,两翼岩层倾向相同,其中一翼为倒转岩层。
平卧褶皱:轴面近水平,两翼岩层近水平,其中一翼为倒转岩层。(如图???)
2)按褶皱纵剖面形态分类:
水平褶皱:枢纽近水平,呈直线状延伸较远,两翼岩层界行。
倾状褶皱: 枢纽向一端倾斜,另一端昂起,两翼岩层界线不平行,在倾伏端交汇成封闭弯曲线。
如图??是经过两次变形以后,平卧褶曲与其他岩层的角度不整合接触,拍摄效果非常明显。
如图?为山嘴,是倾斜、直立褶曲形成的;
②断裂
1)裂隙
裂隙按生成原因进行划分:①原生裂隙②构造裂隙(剪切裂隙,张拉裂隙)③次生裂隙(风化,岩石减荷)
A、剪(切)裂隙:比较长,裂隙面光滑紧闭,一般没有充填物,有挫动,一般呈X型,层理分明。
B、张(拉)裂隙
张裂隙比较短,弯曲,表面破碎,一般有充填物。
2)断层
识别的断层的主要标志:断层构造线不连续、断层面、擦痕和断层角砾。可能出现断层的地理特征:①直线山坡突然变凹,凹陷的地方有可能是断层②地表流水的突然转向可能也与断层有关③河谷两边不对称,可能形成断层谷④泉水成串珠状出露,沿线状出露,肯定有断层。判断断层的方法:①穿越法:出露哪些岩层,各岩层之间的关系,及出露范围,如略阳大断层的发现,南北方向穿越②追溯法,如吴家营断层的发现。略阳存在的断层的详细介绍请看“略阳主要地质构造”之断层。
③层理构造
层理是沉积岩在行程过程中,由于沉积环境的改变,所引起的沉积物质的成分、颗粒大小、形状或颜色沿垂直方向发生变化而显示出的成层现象。
四.不良的地质现象
略阳县境内山大沟深,平地稀少,山地占97.7%,平坝地仅占0.86%。全县地形地貌总体轮廓为高山峡谷特征,经常发生崩塌、滑坡、岩溶等不良地质现象发生。
1.崩塌
在陡峻的斜坡上,巨大岩块在重力作用下突然而猛烈地向下倾倒、翻滚、崩落的现象,称为崩塌。崩塌经常发生在山区的陡峭山坡上,有时也会发生在高陡的路堑边坡上。
1.1崩塌形成的条件:
①地形条件
斜坡高而陡是形成崩塌的必要条件。规模较大的崩塌,一般多产生在高度>30m,坡度>45°(大部分在60°以上)的陡峻斜坡上。
斜坡的外部形状,对崩塌的形成也有一定的影响。一般在上缓下陡的凸坡和凹凸不平的坡陡上易于发生崩塌。
②岩性条件
由坚硬的岩石组成的高而陡的斜坡或由软硬岩石相间分布的坡面凹凸不平的斜坡易发生崩塌。如略阳县境内的石灰岩构成的云峻山,抗风化能力强,形成了高而陡的斜坡,经常发生崩塌现象,为此,才给经过云峻山山脚的宝成线修筑明洞、棚洞、拦石坝、安装铁丝网等(图???),以防落石影响铁路线的正常通行。而千枚岩易风化,形成的山都很低,如凤凰山和象山。
③构造条件
一般来说,如果岩层存在大量的裂隙面、断层面、层面、软弱夹层或其他的软弱岩性带等等形成的抗剪性能较低的“软弱面”,破坏了岩层的连续性和完整性,易于发生崩塌现象。
④风化作用
风化作用会在岩石层面形成大量的风化裂隙,促使斜坡岩体发生崩塌现象。(图????吴家营断层那张)
⑤人为因素
人类不合理的工程活动,如公路路堑开挖过深、边坡过陡,也经常引起边坡发生崩塌。此外,如坡顶弃方荷载过大或不妥的爆破施工,也常促使斜坡发生崩塌现象。
⑥地震
地震使斜坡岩体突然承受巨大的惯性荷载,并会在岩石脆弱出发生裂隙面等,从而影响岩体稳定,引起大规模的崩塌现象。例如,略阳县是20##年汶川地震受灾区,多处发生崩塌现象,造成重大人员和财产损失。如图??即为地震时崩塌下来的岩石块堆积在山脚。
⑦地表流水的冲刷
大规模的崩塌多发生在暴雨、久雨或强震之后。这是因为降雨渗入岩体裂隙后,一方面会增加岩体的质量,另一方面能使裂隙中的填充物或岩体中的某些软弱夹层软化,并产生静水压力及动水压力,使斜坡岩体的稳定性降低;或者由于流水冲掏坡脚,削弱斜坡的支承部分等,都会促使斜坡岩体产生崩塌现象。
1.2防治原则
①勘察地形。查明斜坡的地形条件、斜坡的岩性和构造特征、地面水和地下水对斜坡稳定性的影响以及当地的地震烈度。
②选线时,应注意根据斜坡的具体条件,认真分析崩塌的可能性及其规律。对有可能发生大、中型崩塌的地段,有条件避绕时,宜优先采取避绕方案。
③在设计和施工中,避免使用不合理的高、陡边坡,避免大挖大切,以维持山体的平衡。在岩体松散或构造破碎的地带,不宜使用大爆破施工,以免由于工程技术的错误而引起崩塌现象。
1.3防治手段
①清除坡面危石;
②危岩支顶(支柱、支跺、支墙、支墩、护臂等);
③坡面加固(护面墙、抹墙、灌浆、勾缝、镶嵌等);
④拦截与防护(拦石坝、拦石网等用来拦截小石块,明洞、棚洞等用来拦截崩塌和泥石流);
⑤调整水流(截水沟、排水沟、护坡)
2.滑坡
斜坡大量土体和岩体在重力作用下,沿着一定的滑动面(带)整体向下滑动的现象,成为滑坡。
2.1滑坡产生的条件
①岩性:在软性岩石如千枚岩、片岩和泥灰岩等由于风化作用会引起岩层滑坡;若坡面有松散堆积层,则会引起堆积层滑坡;对于易产生胀缩的土质,如粘土、黄土等,易引起粘土或黄土滑坡。
②水:水对斜坡土石的作用,是形成滑坡的重要条件。地表水可以改变斜坡的外形,当水渗入滑坡体后,起到“润滑剂”的作用,不但可以增大滑坡的下滑力,而且将迅速改变滑动面(带)的性质,降低其抗剪强度,剪切裂隙成为滑动面。滑坡多发生在雨季,而略阳的五次大型滑坡,如略阳电厂滑坡,云峻山、阁老岭滑坡、将军涧滑坡和鹿光坪滑坡等等都是在雨季发生的。
③滑动面(带)
滑坡的发生,必须要有滑动面。而能构成滑动面(带)的包括的结构面(裂隙面)和构造面。
2.2滑坡的分类
⑴按滑坡的主要物质分类:
①由千枚岩或片岩构成的滑坡,称为岩层滑坡;
②由松散堆积层构成的滑坡,称为堆积成滑坡;
③由粘土引起的滑坡;称为粘土滑坡;
④由黄土引起的滑坡,称为黄土滑坡;
其中后三种又称为土质滑坡。
⑵按受力方式划分:
①牵引式滑坡:前沿冲刷变形失稳(公路建设和山区中很常见)
②推动式滑坡:上层加载过大导致滑坡体失稳引起滑坡
⑶按照滑坡的深度划分:
①浅层滑坡<6m
②中层滑坡6~12m
③深层滑坡>20m
⑷按照滑坡的规模划分
①巨型滑坡>300万m³
②大型滑坡20~300万m³
③中型滑坡3~50万m³
④小型滑坡<3万m³
1.3滑坡的辨别
野外识别滑坡的地形标志包括马刀树、坡面裂隙、坡面房子倾斜,墙壁开裂、滑坡体周围的水流态不同等等。当地层不连续,且局部地形改变的话,可以推断滑坡在此处存在过;
三面环山且较陡,呈围椅状地形的易形成滑坡;
簸箕状地形也易形成滑坡;
两条冲沟交汇,即双沟同源现象,表明此处曾发生过滑坡。
1.4防治措施
滑坡的防治,要贯彻“以防为主、整治为辅”的原则。
①排水
排水又分为排地表水和地下水。排地表水时多采用在地面修建排水沟(如截水沟)、排水渠等,把地表水排除滑坡体外,防止地表水下渗。排地下水时,多修建盲沟、渗沟,以降低地表水位。
②力学平衡法
在滑坡体下部修建挡墙、重力抗剪石跺、抗滑桩、锚索、刷方减重(载)等。如图?是略阳钢厂采石场处一处滑坡,红线上部的堆积层人为的清理掉,减轻了滑坡体下部的荷载,有效地防止了滑坡的再次发生。
③改善滑动面的性质
焙烧(适用黄、粘土)、压浆
以上工程实际中多采用前两种方式。
1.5略阳滑坡实例
①将军涧滑坡
简介: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。1956年修建宝成铁路时开始滑动,从成因上看属于牵引力滑坡。
治理措施:
1)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。
2)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。
3)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。
4)用盲沟和渗沟排除地下水。
5)在宝成铁路经由的上方修筑拱形骨架护坡
6)窗式挡墙——用于护面,防止风化,窗口可种植草皮。
7)双沟同源——排除地表水,是判断野外滑坡的重要依据。
8)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。
②鹿光平滑坡
简介: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、防护网,在坡体设置截水沟、排水沟。
③略阳电厂滑坡(图?)
位于略阳电厂的一侧,山体由千枚岩构成,山坡有松散堆积物,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,滑坡体厚度平均6m厚,体积25万方当时防护时,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,第二年滑坡体在八一年洪水作用下与挡墙一同滑下,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。厂在选址时未对产区内的工程地质条件进行详细的勘探和勘察。
④阁老岭滑坡
简介: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。有“马刀树”。
⑤云峻山滑坡
简介: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。
3.泥石流
泥石流是一种突然爆发的含有大量泥沙、石块的特殊洪流。它主要发生在地质不良,地形陡峻的山区及山前区。
3.1泥石流形成基本条件
①该地区植被少,风化作用强烈,有大量固体物质来源。
②存在易于汇集水流的地形条件。完整的泥石流流域,它的上游多是三面环山、一面出口的漏斗状圈谷,这样的地形既有利于储积来自周围山坡的固体物质,也有利于汇集坡面径流。
③ 气象气候条件。雪融化成水形成大量的地表水,这种情况多发生在新疆的3、4月份。降雨,特别是大到暴雨易在我国广大山区诱发泥石流。由于略阳地处山区,但是其年降雨量较小,不容易发生泥石流现象。
④人类不合理的工程活动。例如植被破坏、矿山剥土、工程弃渣处理不当等。如图???金洞隧道十天高速略阳连接线的弃渣由片岩千枚岩组成,渗水性强。且弃渣堆积在山谷中间,在大雨的时候,大量地表水会冲刷下渗到堆积层,可能会引起严重的泥石流。由于堆积层的下方就是八渡河,一旦发生泥石流地质灾害,将会堵塞河道,引起堰塞湖,并影响国道的正常通行。
3.2泥石流的组成及其发育特点
发育完全的泥石流沟,一般可以分为形成、流通和堆积三个动态区,如图??
我国泥石流具有明显的区域性,如在西南、川西、青藏等地多发;具有明显的周期性或间歇性。
3.3泥石流的防治措施
①从长远考虑,需要大力提倡植树造林;
②架桥跨越冲沟;
③建设排导、排水槽;
④滞留与拦截:
⑤在冲沟上修建若干拦淤坝,降低泥石流流速;
⑥修建明洞、棚洞防治泥石流对生命线的破坏。
3.4泥石流的防治原则
①路线跨越泥石流流沟时,首先应考虑从流通区或河床比较稳定、冲淤变化不大的堆积扇顶部架桥跨越;
②当河谷比较开阔,泥石流沟距大河较远时,路线可以考虑走堆积扇的外缘;
③如果泥石流分布较集中,规模较大,发生频繁、危害严重的路段,应通过经济和技术比较,在有条件的情况下,可以采取跨河道绕走对岸的方案或其他绕避方案;
④如果泥石流流量不大,在全面考虑的基础上,路线也可以在堆积扇中部以桥涵或过水路面的形式通过;
⑤通过散流发育并有相当固定沟槽的宽大堆积扇时,宜按天然沟床分散架桥,不宜改沟归并;
⑥加固沟底、坡面。
4.岩溶
岩溶作用是指地表水对地表及地下可溶性岩石所进行的以化学溶解作用为主,机械侵蚀作用为辅的溶蚀作用、侵蚀—溶蚀作用以及与之相伴生的堆积作用的总称。
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。在岩溶地区修筑公路时,路线应选择在难溶岩石分布区或土层覆盖较厚的地段通过,路线不宜与岩层构造线方向垂直,而应与之斜交或垂直通过,路线应尽可能避开岩溶与非岩溶或金属矿床的接触带。
4.1溶洞发育条件:薄层石灰岩,裂隙发育,地下水渗透快,冲刷显著。可能会有断层,水沿断层渗透。
4.2形成条件:岩石可容性、岩石透水性、岩石溶蚀性、水的流动性。
4.3岩溶的工程处理方法:避开岩溶地貌的地区、清除回填和加深基础与扩大基础、向溶洞注水、充填,如果溶洞的密封性很好,则还可以充气。
如图是略阳第一天实习时所看到的石灰岩溶洞,由于地应力作用太高岩层,使溶洞出露地表。
在薄层石灰岩与非石英岩交界处岩溶发育较好的地方和在断层破碎带存在大量裂隙的地方容易形成溶洞。
五.地貌与构造、岩性的关系
地壳表面的各种地貌都在不断形成和发展变化,促使地貌形成和发展变化的动力是内力作用和外力作用。内力作用形成了基本起伏,对地貌的形成和发展起决定性作用。外力作用根据其作用过程分为风化、剥蚀、搬运、堆积和成岩等,根据其动力可分为风化、重力、风力、流水、冰川、冻融、溶蚀等。外力作用对内力作用形成的基本形态进行雕塑加工,起着改造作用。地貌的形成和发展取决于内、外力的作用之间的量的对比。
1.地貌与构造的关系(褶皱、断裂构造)
地质构造对地貌的影响,明显见于山区及剥蚀地区,各种构造破碎的地方往往是外力作用表现最强烈的地方。略阳当地地质构造复杂,所以在修建交通线的时候必须充分的给予重视。
秦岭山脉是由于地球南北应力相互挤压形成的,存在大量的褶皱。如略阳城处在一个大背斜谷上,称为略阳大背斜,该构造原来是背斜,由于顶部裂隙发育,岩层破裂,容易受到剥蚀,再加上河流的侵蚀作用和搬运作用逐渐形成背斜谷。略阳城南为略阳大向斜,本为向斜,成谷,但由于岩层完整不易侵蚀,不断堆积形成向斜山。
略阳当地地质发育成熟,各种构造因素和非构造因素活跃导致岩层裂隙广发的存在,并对岩体的稳定性影响很大。
裂隙的大量存在有利于路基边坡的开挖,但对岩体的强度和稳定性均是不利的存在。裂隙破坏了岩体的稳定性,促进的岩石的风化;增强的岩体逇透水性,使岩体强度和稳定性降低。若裂隙的主要发育方向与路线走向一致,倾向于边坡一致,不论岩体的产状如何,路堑边坡都容易发生崩塌。在路基施工时,还会影响爆破作业的效果。
在实习的过程中,略阳当地岩层的剪裂隙和张裂隙等等构造裂隙大量存在,这可能正当地风化作用及其强烈,并形成大量松散堆积层的形成成因。
断层对地貌的影响:形成陡峭的断层崖(如吴家营断层崖),若经过剥蚀,则会形成断层三角面地形;于断层破碎带岩石破碎,易于侵蚀下切,可能形成沟谷或峡谷地形;山脊错动错开;河水跌水瀑布;河谷方向发生突然转折(如吴家营断层导致大渡河河流方向转折);岩层发生重复或缺失;岩脉被中断,与不同性质的岩层突然接触;断层伴生现象等等。
断层会降低岩层的稳定性,对工程建筑造成了很不利的影响。尤其是在建设大型桥梁或隧道的时候,要尽量的避开大的断层破碎带。
在断层破碎带修建隧道,不仅困难很大,而且施工也存在很多的不稳定因素。由于岩层的整体性遭到破坏,若还有地下水或地表水的作用,那么岩石的稳定性将会更加地大打折扣,及其容易产生洞顶坍塌,影响施工的安全和进度。因此,当隧道轴线与断层走向平行时,应尽量避免与断层破碎带接触。当无法避免的时候,必须采取相应的保护措施,确保施工安全和正常的施工进度。
在断层带修建桥梁时,需考虑路线与断层破碎带走向正交。
2.地貌与外力的作用(水,风化,人类活动)
略阳处于山岭地貌,在略阳城南有嘉陵江、八渡河等的交汇处,其河流冲刷作用强烈,形成河谷地貌。在建设略阳钢厂铁路桥的时就考虑到了河谷地区的侵蚀作用。
在修建公路时,公路路线与河流走向基本重合。但是由于河流的水位变化及侧蚀,常使路基发生水毁现象,特别是河湾凹岸处,最为显著。因此,在确定路线具体位置是,必须加以注意。由于在河湾处横向环流作用明显加强,容易发生坍塌并产生局部剧烈冲刷和堆积作用,河床容易发生平面摆动,因此对公路桥梁等是很不利的。
人类的活动也会对地貌带来很大的影响,如植被的破坏导致水土流失,在山区地带可能引发泥石流或滑坡的等不良地质灾害;过度的开采地下资源,会导致地震、地表下沉等;过度使用化石燃料,引起温室效应等…………
3.地貌与岩性的关系
地貌的形成和发展有很大一部分受岩性的影响,岩性决定了外力作用的强度,影响外力作用改造地表形态的能力。不同的岩石,其抵抗风化和剥蚀的能力不同,从而决定了不同的地貌。影响岩石的抵抗风化和剥蚀能力的主要因素是由岩石的成分、结构和构造等决定的坚硬程度。
略阳城北的凤凰山、象山和狮子山低而缓,城南的南山、云峻山高而陡,就是岩性不同造成的。凤凰山、象山和狮子山大多为千枚岩构成,易风化剥蚀,易受流水侵蚀,经过不断的侵蚀,使山坡矮而缓。南山、云峻山是由石灰岩构成,碱性岩石碱性岩石,坚硬,抗风化能力强。
在修建金洞隧道的时候(如图??),由于隧道窑穿过绿泥石片岩组成的软质岩石。由于该处绿泥石片岩已经从下往上发生变质,围岩不稳,隧道开挖受影响,变形坍塌。开挖后,不能及时进行一次称嵌,不能成环封闭,只称上部,下部向上拱起。没有构造应力,基本都是自重应力。故在施工前选线时不仅要注意路线的合理性,还要尽量考虑地质因素,采取合理的措施,减少经济开支,避免因为选线不合理造成的工程量增加。
4.岩体结构与地质构造
岩体结构面的倾角和倾向:同向缓倾边坡的稳定性叫反向边坡要差;同倾向边坡中,结构面的倾角愈陡,稳定性愈好;水平岩层组成的边坡稳定性也不错。
结构面的走向:结构面走向之间的关系,决定了失稳边坡岩体的运动的临空程度,当同倾向坡的结构面和坡面平行时,整个坡面都具有临空自由滑动的条件。因此,对边坡的稳定性最不利。
在山区修建公路时,若边坡陡峭,就需将公路走向与岩体的走向正交,如图?即使是山坡非常高陡或垂直,仍能保证岩层的稳定性不受到破坏,避免边坡岩体坍塌,安全修建公路。
结构面的组数和数量:边坡受多组结构面切割时,切割面、临空面和滑动面就多些,整个边坡变形破坏的自由度就大些,组成滑动块体的机会也就多些;结构面较多是,为地下水活动提供了较多的通道,降低了结构面的抗剪程度,对边坡稳定性不利。另外,结构面的数量影响到被切割岩块的大小和岩体的破碎程度,它不仅影响边坡的稳定性,而且影响到边坡的变形破坏的形式。
另外,影响边坡稳定的岩体结构还包括:结构面的连续性、粗糙程度,及结构面胶结情况、填充物性质和厚度等。
六.河流的地质作用
河流普遍分布在不同的自然地理带,是改造地表的主要地质营力之一。
1.河流的侵蚀作用
河水在流动的过程中不断加深和拓宽河床的作用成为河流的侵蚀作用,并可划分为下蚀作用和侧蚀作用。下蚀和侧蚀是河流侵蚀作用过程中相互制约和相互影响的两个方面。
下蚀作用:河水在流动过程中使河床逐渐加深的作用,称为河流的下蚀作用。河水夹带固体物质对河床的机械破坏是使河流下蚀的主要因素。其作用强度取决于河水的流速和流量,同时也与河床的岩性和地质构造有关。很明显,河水的流速和流量大时,则下蚀作用的能量大,如果组成河床的岩石坚硬且无构造破坏现象,则会抑制河水对河床的下切速度。反之,如岩性松软或受到构造作用的破坏,则下蚀现象非常明显,河床下切过程加快。
侧蚀作用:河流以携带的泥、砂、砾石为工具,并以自身的动能和溶解力对河床两岸的岩石进行侵蚀,使河谷加宽的作用成为侧蚀作用。河水在运动过程中横向环流的作用,是促使河流产生侧蚀的经常性因素。在天然河道上能形成横向环流的地方很多,但在河湾部分最为显著。当河水进入河湾以后,由于离心力的作用,表层水流以很大的流速冲向凹岸,产生强烈的冲刷,使凹岸岸壁不断坍塌后退,并将冲刷下来的碎屑物质由底层水流带向凸岸堆积下来由于横向环流的作用,使凹岸不断受到冲刷,凸岸不断发生堆积,结果使河湾的曲率增大,并受纵向流的影响,使河湾逐渐向下游移动,因而导致河床发生平面摆动。这样整个河床被河水的侧蚀作用逐渐地拓宽。
河水通过侵蚀、搬运和堆积作用形成河床,并使河床
的形态不断发生变化,河床的形态反过来又影响着河水的流速场,从而促使河床发生新的变化,两者相互变化,相互影响。
由于略阳地处秦岭山区,山区河流对沿河路基的长时间持续的冲刷,可能沿路基坡脚形成较深的冲淘,从而导致边坡坍塌。如图7.1,山区河流流经峡谷的时候,凹岸处不断受到水流的侵蚀,凸岸处不断发生堆积。河床狭窄,流水转向急弯,河漫滩上的石块较大。当暴雨季节来临的时候,河流水位上涨,水流速率加快,河流的侵蚀作用加强,破坏能力加大,河床相对阶地的高度增加,河湾凹岸处的冲刷更加严重,致使路基边坡坡脚淘空, 造成路基坍塌, 甚至引起山坡滑坡,对设在凹岸处的国道威胁很大。从图上可以看出河床到阶地的高度将近有4米,而且坡度很大,河流的下蚀作用非常强烈,易使上部边坡因重力作用而坍塌,形成坡脚冲刷;如果没有浆砌片石护坡,河流的持续侵蚀将会严重威胁到建设在阶地的国道的安全。
沿河流铺设公路时,需要利用河谷阶地。对此需迫切提高沿河路基坡脚抗冲刷能力。如对坡脚进行防护,建设浆砌片石护坡或沿河挡土墙,以保证边坡的稳定性。
2.河流的搬运作用
河流在流动过程中夹带沿途冲刷下来的物质(主要来自姑婆洗刷、崩落、滑塌下来的产物和重构内洪流冲刷出来的产物,其次是河流侵蚀河床的产物)离开原地的移动作用,成为搬运作用。
其搬运方式有可分为物理搬运和化学搬运两大类。物理搬运的主要物质是泥沙石块,化学搬运的物质则是可溶性的盐类和胶体物质。在拍摄图???位置处,周围全部是千枚岩,但是河道里面却分布有石灰岩等等,这是由于上游石灰岩被河水以物理搬运的方式搬运过来,而且,河流流水成碧绿色状,个人觉得绿泥石千枚岩溶解以后在河水中形成胶体颗粒所致。
河流在搬运过程中,随着流速逐渐减小,被携带物质按其大小和质量陆续沉积在河床中,上游河床中沉积物较为粗大,偏向下游的沉积物颗粒愈细小。如图????,两侧河漫滩沉积的砾石直径大,数量多,存在棱角。但是在其下游到金洞隧道处,砾石直径逐渐减少,且磨圆度增加,变成浑圆形状;细小的沉积物覆盖在砾石上面(图????)。
河流向下游方向搬运大量的砾石、泥砂,会威胁到桥梁、公路和水坝的安全。在洪水期,大量的搬运物质会加重水流对桥台基础、路基边坡和水坝的侵蚀作用,影响交通及水里设施的使用寿命。
七.收获与体会
本次略阳实习为期四天。时间虽短,但是在这比较短的时间内,我却有很到的收获。
和李老师走在一起,听他为我们讲述略阳当地的地质状况,收获颇多。
地质对公路工程的建设影响很大,如金地隧道,在施工的过程中未考虑到绿泥石片岩的岩石特性,导致在修建金洞隧道时不断发生塌方,严重滞留工程进度。金地隧道所产生的工程弃渣,也没有堆积在合理的地方,在未来的雨季,弃渣可能会发生滑坡,影响山下的公路通行。所以,在公路建设的时候,必须考虑到当地工程地质条件、工程地质问题和对工程地质环境的影响,采取预防为主,整治为辅的手段。
在实习的过程中,我严重意识到实习笔记和照片的重要性。实习笔记可以记下一些关键性信息,以方便回想工程实习过程中所遇到的问题。照片能更加形象的解释地质特征,给人以主观形象的认识。实习结束以后,要多加注意笔记记录的科学性。拍摄照片时应记录下来是在哪个地方拍摄的,拍摄时间是多少,对应了笔记记录中的哪一条。
团结协作是这次略阳实习取得圆满成功的重要原因。在李治平老师的耐心解说下,大家对公路工程地质有了更加深一步的认识,对毕业以后的工作打下了坚实的基础;本班同学细心聆听李老师的解释,仔细记录实习要点等等。
在记录实习重点的时候,不能拘于文字的形式,可以将老师所讲的内容录制下来,以音频的形式保存,这样可以在实习结束以后还能感到熟悉,回想实习中所遇到的种种。