东南大学工程地质实习报告.docx

东南大学工程地质实习报告

东南大学工程地质实习报告

东南大学交通学院

工程地质实习报告

学 号 21110134

姓 名 刁天逸

2012年9月9日

目录
第一章 绪言 ..................................... 3
1.1 实习时间 ................................... 3
1.2 实习地点 ................................... 3
1.3 实习人员 ................................... 3
1.4 实习任务及目的................................ 3

第二章 实习路线及实习地区简介.................. 3
2.1 安徽马鞍山凹山铁矿 .......................... 3
2.2 燕子矶 .................................... 4
2.3 宜兴善卷洞 ............................. 6
2.4 浙江长兴金钉子国家地质公园 .................. 8
2.5 宁镇山脉排山，棒槌山 ........................ 9
2.6 南京阳山碑材 ............................... 9
2.7 南京地质陈列馆，南京古生物博物馆........ .....12

第三章 专题论述 ................................ 14
由宜兴善卷洞引发的思考—岩溶地区的主要工程地质问题及处理措施 ............................................... 14

第四章 实习总结与感想 ........................ 20

第一章 绪言：
实习时间：2012年8月27日~8月29日
实习地点：8月27日 安徽马鞍山铁矿；燕子矶
8月28日 宜兴善卷洞；浙江长兴金钉子国家地质公园
8月29日 宁镇山脉排山，棒槌山；南京阳山碑材；南京地质陈列馆，南京古生物博物馆
实习人员：211101全班人员
实习任务及目的：
1.通过实习巩固课堂所学的工程地质基本理论，联系现场实际，培养我们独立思考的能力以及现场判断、解决实际问题的能力。
2.了解岩层的产状，形成过程和发展状况，分析沿途的岩石性质以及地区的地质发展演变史。
3.了解矿物和岩石的形成过程、结构等，初步建立对某一种岩石的工程地质评价。
4.学会通过观察、分析矿物与岩石的外貌特征来判别其种类。
5.学会野外观察地质现象和分析评价工程地质问题的初步能力。
6.学会分析工程地质条件对基坑设计与施工的影响和地质灾害与边坡工程的治理。
实习要求：
1.注意安全，野外实习不得穿拖鞋、短裤，以免弄伤脚腿。不要随意爬坡登高，以免摔伤造成不必要的伤害。在旅游风景区要遵守风景区规则，以免造成不必要的麻烦。
2.认真观察沿途地质现象，进行分析，撰写实习报告。
第二章 实习路线：
1.安徽马鞍山铁矿
8月27日上午，我们前往了安徽马鞍山凹山采矿场。凹山采场是全国八大黑色冶金露天采矿场之一，也是华东地区最大的露天铁矿，素有马钢“粮仓”之称，位于马鞍山市区8公里处。
凹山铁矿场最早开采与1917年。凹山矿床是由一亿二千万年前濮黄“断裂火山带形成”。以铁，硫矿为主，属高温热液型矿床。矿体呈东北-西南走向。凹山铁矿属山坡和深凹复合型露天矿采场。
我们可以很容易地观察到层层叠叠颜色各异的岩层，采场深部矿石全铁占29.85%，工业类型属于混合贫磁铁矿，呈酸性。自然类型主要分四类：闪长玢岩角砾浸染状磁铁矿、磷灰石阳起石磁铁矿、高岭土化闪长玢岩浸染状磁铁矿、绿泥石化闪长玢岩浸染状磁铁矿。主要岩石为闪长玢岩。了解了边坡岩土体工程地质性质后我们又观察到南山矿凹山采掘场采用选进的边坡开采技术，一层层开采面被有序剥离后形成梯台，运送矿石的铁路就直接铺设。下图描绘了梯台的形态特征。

从上至下剥离，从顶部看犹如一节节巨大的楼梯向凹坑推进。

2.燕子矶
8月27下午，我们去了南京燕子矶公园。燕子矶作为长江三大名矶之首，有着“万里长江第一矶”的称号，位于南京市主城区北郊观音门外，长江三大名矶之一，是岩山东北的一支。海拔36米，山石直立江上，三面临空，形似燕子展翅欲飞，故名为燕子矶。
从燕子矶公园门口登山到燕子矶头观察白垩系，为浦口组地层。岩石成紫红色，厚块状砾岩为主，夹紫红色砂岩，粉砂岩。砾岩中砾石成分比较复杂，主要为石英，玛瑙，少量为周围地层中岩块，如灯影组中的白云质灰岩角砾。我们登上了燕子矶头，可以观察长江边地貌。在燕子矶头遥望东，南，可见长江三级阶地以及河漫滩地貌。向北望，可见八卦洲。在长江对岸亦可见长江三级阶地。向西南遥望，可以看到一系列陡崖。这是长江断裂造成的断层崖。沿江断层崖是沿江大断层作用而成的陡崖。此断层崖延伸较长。由于横向冲沟的切割，使断崖变成一系列断层三角面。
在燕子矶西南方沿江的悬崖上有若干个石灰岩溶洞，古时游记中称为岩山12洞，大都是悬崖绝壁，为江水冲击而成。其中主要的有头台洞、观音洞、二台洞和三台洞。头台洞距燕子矶约1 公里，洞内钟乳石奇形怪状，观音洞与之毗邻。其他诸洞景观亦大同小异。三台洞中有观音泉、小有天等名胜；洞右有石梯，可达一线天；再上有石阶百级，飞阁凌空，别开境界。

3.宜兴善卷洞
8月28日上午的实习地点为宜兴善卷洞，它是著名石灰岩溶奇洞，位于宜兴西南25公里，张渚镇东北2.5公里的螺岩山中。远古时代，这一带的海底岩石随着地壳慢慢上升，后经水流的长期冲刷，在二叠纪或三叠纪成为喀斯特洞穴。洞四周出露的地层均为中下三叠统青龙群（T1+2）灰岩，产状向南倾，倾角20度，洞沿NE60度方向延伸，据资料分析这几乎平行于燕山晚期的煌斑岩脉，与一组断裂构造有关。另外，洞顶有北北东和北西西两组裂隙呈网状切割地层，洞内沿这两组裂隙滴水、渗水，形成石钟乳。善卷洞开始形成要从距今约2亿1千万年的三叠纪时算起，那时这里还是一片汪洋大海。由于富含碳酸钙，并逐步沉积，形成石灰岩沉积地层，地壳变动，水的冲刷，先形成上洞；而后地壳再变动，再形成中洞；最后形成下洞和水洞；约在100万年前基本定形。善卷洞总的形成于青龙群石灰岩生成以后，所以洞的规模大，地质地貌丰富，地层分明。
(1)中洞。为善卷洞入口处。 洞穴形态为天然的弯形大厅，长60—70米，宽14—15米，高11—12米，可容纳二、三千人。 洞穴堆积，洞顶岩层裂隙处有近期堆积物。洞口兀立的大石笋高达7米多，如中流砥柱，故名“砥柱峰”。经考查，其生长速度为1cm/30—50年据此推算该石笋已形成三万多年。左右洞壁上灰华堆积形似狮象，故中洞又称为“狮象大场”。洞顶、洞底均经人工修饰，洞穴堆积不发育。在中洞的东南侧，有北东向裂隙，现今上洞之水仍流经中洞转入地下，说明洞穴的发育与谚组断裂构造有关。
(2)上洞。原属中洞，因崩塌后经人工处理而成上洞。 洞穴形态：宽度大于高度，为一倾斜状扁形溶洞，形似螺壳，规模比中洞还要大一倍。 洞穴类型：上洞仅一出口，向高处封闭，为一盲洞。由于该洞正处在螺岩山的中心部位，洞中不见曦日，常年气温保持在23摄氏度—27摄氏度，冬暖夏凉。洞内霞雾迷漫，烟云缭绕，故又称“云雾大场”。 洞穴堆积：洞内石钟乳、石柱、石幔等堆积物，形态怪异，琳琅满目。特别是洞中央的两株五、六人才能合抱的石柱，连绵到洞顶，享有“万古双梅”之誉。上洞东南侧北东向裂隙以及沿此裂隙排列有序的堆积形态，证明溶洞延伸方向与此断裂构造的密切关系。
(3)下洞与水洞。这里最大的特色是水。 洞穴形态：长度>高度>宽度，为裂隙状和锥状溶洞。长180米，宽18米，高度20米。洞穴类型：有进口与出口，为一穿洞。 穴堆积：发育良好，形态各异。

善卷洞的产生源于喀斯特地貌，因此洞中多是奇石怪乳，始一进洞，便是左青狮，右白象的迎宾格局，顺着导游小姐的手电光束，大家一一识别着狮子的血盆大口，大象的象鼻、象腿、象尾等等，再顺着光束，只见头顶上“狮象大场”四个大字赫然醒目。深入洞中，还有很多鬼斧神工的奇观，白鹤、苍鹰、狗熊等等栩栩如生、惟妙惟肖。记得有一处钟乳林立，从下面一摊浅水看其倒影，竟是深不见底，而且诸多钟乳的倒影在水中看起来犹如夏日盛开的莲花，美不甚收。
  上洞里云雾弥漫，据称常年温度在23度左右，冬暖夏凉，人在其中感觉的确比较惬意。记忆比较深刻的还有下洞洞口处的一道瀑布，飞泻而下落入深潭之中。水声隆隆，溅起的水花扑打在脸面上，让人顿生拥抱瀑布的冲动。
  出洞没有沿着原路返回，而是乘坐一叶轻舟，穿过一条幽深并且伸手几欲触顶的隧道。艄公以桨撑天，驱动小船前行。头顶上还险境连连，我们不时俯首以避开山石。偶有几点从石壁渗透的水珠滴落下来。
4. 浙江长兴金钉子国家地质公园
地层的年代分为前古生界、古生界、中生界和新生界。每个界又分为多个系。系与系之间的全球标准就俗称为“金钉子”。显然，“金钉子”不止一个，但却有大小之分、主次之分。二叠系是古生界最末一个系，三叠系是中生界最早一个系。所以，浙江煤山的“金钉子”既是二叠系与三叠系界线的标志，又是中生界与古生界之间的标志，被认为是地质历史上三个最大的断代“金钉子”之一。
对于古生界和中生界的划分，地质学界100多年来，一直沿用耳菊石化石作为标志，但由于耳菊石分布的局限性，无法充分解释全球范围内的地质现象
2001年3月，国际地科联在阿根廷通过投票，正式将浙江长兴灰岩剖面确定为全球二叠―三叠系界线层型及点(即 “金钉子”)。全球二叠―三叠系界线层型剖面是地球历史上最重要的三个断代界线之一，位于浙江省长兴县槐坎乡葆青村，自西向东共分为A、B、C、D、E、 Z六个剖面。其中，D剖面为标准剖面，即“金钉子”点位所在地。“金钉子”是一种永久性纪念标志的代名词。经国际地质科学联合会认定，长兴灰岩代表了世界晚二叠纪的最高层位，是全球二叠系至三叠系界线层型标准剖面，在国际地质学界具有至高地位。这里的九米塔型建筑是“全球二叠系－三叠系界线层型剖面”的标志性建筑。这是经我国科学家多年研究，由国际地质科学联合会申报，联合国教科文组织同意的“世界标准”的永久性标志。通俗地说，全世界所有地方的二叠系到三叠系的地层，都以这里作标准来进行比较，好像大英博物馆珍藏的那把铂金米达尺，是世界上测量长度的“权威”，长兴的界线层型剖面也是一段地质年代的地层“权威”。长兴灰岩-"金钉子"地质公园是长兴三大古生态奇观之一，在地质学界具有无可替代的至高地位。
在长兴地质公园里，我们参观了地质博物馆，经过导游的讲解，学习了各大行星在宇宙中的地位，了解宇宙的历史与变迁。我们还观看了4D电影，关于物种的起源，身临其境，体会了生命的产生，繁衍，消亡，物种的发展。
5. 宁镇山脉排山，棒槌山
8月29日上午，我们前往了宁镇山脉排山，棒槌山。这里的地质构造运动导致岩层变形非常明显。汤山—棒锤山地区从震旦纪到总体的沉积环境比较的稳定。前期沉积以海相的石灰岩和白云岩为主，后期则主要沉积形成页岩，粉砂岩，砂岩。志留纪后期发生海退运动，该地区到晚泥盆世发生沉降，出现陆相（滨海相和湖泊相）沉积环境，许多地方由于风化作用没有沉积。我们可以在实地观察到褶皱、风化等地质现象，差异性风化尤为明显，棒槌山西面为灰黄色页岩岩和泥质灰岩的互层，西南部为页岩和泥灰岩的互层。对于硬度不同的岩石，风化产生了显著的差异较硬的灰岩渐渐显得突出，而较软的页岩则凹进。
排山采石场在阳山的东南隅，其延伸方向与灰岩地层的走向一致，为东北—西南向，长500米，宽约100米。这里分布的是下二叠统栖霞组石灰岩。下二叠统栖霞组与船山组为假整合，厚度约130米。分为四部分：
上硅质层：灰黑色燧石岩夹生物屑微晶灰岩，露头零星。
栖霞本部：深灰色微晶生物屑灰岩，中厚岩，产生黑色燧石结灰。
下硅质岩段：为灰黑色燧石岩夹同色具纹层构造的含硅生物微晶灰岩，露头零星。
臭灰质岩段：为灰黑色富含沥青质生物微晶灰岩，中厚层，发育缝隙构造，产米氏蜓。
6.南京阳山碑材
离开排山后，我们的目的地是阳山碑材。阳山位于汤山镇西北，碑材系明成祖为其父朱元璋树碑而开凿的巨型石材。公元1405年明成祖朱棣起兵夺得他侄儿的帝位，为笼络人心，稳定政局，就决定要一巨型石碑以表朱元璋的功德。于是，他征集了全国万余工匠依阳山南麓开凿碑材三块。其中碑座石材高13米，宽16米，长30.35米，重达1.6万吨；碑身石材长49.40米，宽4.4米，高10.7米，重约8700吨左右；碑额石材高10米，长20.3米，宽8.40米，重约6千吨左右。若此碑立起总高为73米，重3.1万吨，是当之无愧的世界第一碑。为取此石材，古代劳动人民付出了非凡的艰辛与血汗，数千民工累死采石场，今碑石附近坟头村即是当时民工的合葬地。这三块石材都已成形，其中碑额已与山体分开，碑身、碑座也仅有一端相连。此石材又为何遗弃不用？说法有二：一说明朝国势渐衰，朱棣又迁都北京，故不用；一说因南京地理与气候所了限，不适古代的滚木与冰运的方法，无法运输而不用。
阳山碑材又名孝陵碑材，是明成祖朱棣为颂扬其父朱元璋功德而凿的。碑材分碑座、碑身和碑额三块，如果将它们拼合后竖立起来，总高度可达78米，堪称绝世碑材。但这一绝世碑材最终未被使用，依然留存在原地。此次新建的明文化村，就是以开采阳山碑材为主脉设计建造的，力求再现历史场景。

7. 南京地质陈列馆，南京古生物博物馆
8月29日下午，地质实习最后一站我们主要参观了南京地质陈列馆和南京古生物博物馆。南京地质博物馆位于南京市珠江路 700 号， 是我国历史最悠久的自然科学博物馆之一， 也是我国第一个以地质矿产为主要内容的专业博物馆。 历经半个多世纪的发展，南京地质博物馆现已成为涵盖地学各个领域的综合性展馆， 它以历史悠久、 馆藏丰富而享誉海内外。南京地质博物馆由老馆（改造完成）和新馆（建设中）组成。老馆为一幢具有德式风格的红色 3 层建筑物， 占地面积约 2500 平米。展出标本 1 万余件，设有《地学摇篮》、《中国石文化》、《矿产资源》、《地质环境》4 个展厅。
（一）、生物进化史主题展
　　1）门厅：大型生命进化浮雕，大型地球仪，“进化中的生命、演变中的地球”主题展台。另包括博物馆简介，展览内容布局和参观路线示意图，总服务台。
　　2）上山之路：展示南京地区震旦系-侏罗系地层的仿真岩层剖面（镶有许多南京地区的化石）。
　　3）化石奥秘：介绍化石定义、化石类型、化石形成、化石作用和达尔文进化论的展墙，大型展台和相间分布的动植物化石以及一些大型古生物化石的展示。
　　4）前寒武纪：地球在太阳系中的位置展墙，早期地球环境展墙，生命的起源和早期演化油画展墙和展台，早期火山喷发展墙，最古老岩石展墙和最古老岩石和化石展品，生物的五界分类展墙，瓮安生物群展墙和展台，埃迪卡拉动物群展墙和展台。
　　5）古生代：各纪古地理展墙，梅树村动物群展墙，澄江动物群景观橱窗，寒武纪大爆发展墙，寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪展墙和展台。
　　6）中生代：三叠纪、侏罗纪和白垩纪展墙和展台，菊石时代展墙和展台，爬行动物和恐龙时代展墙，白垩纪末恐龙绝灭事件展墙。
7）新生代：古近纪、新近纪、第四纪和第四纪气候展墙、展台以及大型绘画和大型骨架化石。
（二）、生命进化专题展
　　1）澄江动物群特展厅：包括主题墙：澄江动物群-揭示寒武纪大爆发的独特窗口，澄江动物群大型地层剖面，澄江动物群景观复原图：寒武纪早期海洋生物世界，奇虾Anormalocaris等模型，海底景观隧道，反映澄江动物群生态的三维动画，放大镜展墙，复原图展墙，化石照片展墙等。展出澄江动物群代表性化石：12个大类，80多个种，约240块标本。
　　2）恐龙天地：大型岩石地台，知识展台，恐龙景观箱，侏罗纪和白垩纪恐龙生态模拟岩石，展台。展示了以马门溪龙，沱江龙、禄丰龙和翼龙构成的群体造型。
　　3）微观世界：直径6m仿颗石藻的圆形展厅，内设显微镜四台、投影仪一台。　
　　4）菊石展台，展示震旦纪到第四纪的代表性化石。
　　5）无脊椎动物化石大观展墙，展示十一个门类的化石。
　　6）二叠纪末的生物大灭绝：模型景观、大型喷绘画与展台、展墙。
　　7）恐龙时代的海洋（关岭生物群）：大型模型景观，展台。
　　8）海百合化石幕墙，展示28块大型海百合化石。
　　9）热河生物群：展墙、展台、大型绘画、大型模型景观窗。展示以东方叶肢介-狼鳍鱼-三尾拟蜉蝣为代表的热河生物群以及中华龙鸟，孔子鸟，孔子鸟，尾羽鸟，娇小辽西鸟等
　　10）鸟类的起源和早期演化：模型景观和展台。
　　11）山旺生物群：岩石展台和图文展台。
　　12）南京直立人：大型溶洞，展板。南京直立人头骨模型和其它古人类头骨复原模型以及与南京直立人共生的展示，南京直立人在人类演化历史上的地位等。
　　13）南京地史演变：展示南京地区地层表和南京地区数字地质图的展墙，大型南京地形模型。
14）我从哪里来：大型喷绘，展墙和影象展示。

第三章 专题论述
宜兴善卷洞—岩溶地区的主要工程地质问题及处理措施
岩溶也称喀斯特（karst）,是指以碳酸盐为主的可溶性岩石（石灰岩、白云岩、石膏、岩盐）地区，由于地表径流和地下水流对岩石的溶蚀作用和机械破坏作用，在岩体中形成洞穴，或在岩层的表面形成奇峰异石等独特的地貌景观。南斯拉夫的喀斯特高原是典型地区，并因此得名“喀斯特”。1966年5月在中国第二次全国岩溶学术会议上将“喀斯特”以“岩溶”作为中国的通用术语。
凡是以地下水为主，地表水为辅，以化学过程（溶解与沉淀）为主。机械过程（流水侵蚀和沉积，重力崩塌和堆积）为辅的对可溶性岩石的破坏和改造作用都叫岩溶作用。这种作用所造成的地表形态和地下形态叫岩溶地貌。岩溶作用及其所产生的水文现象和地貌现象统称岩溶。
就整个岩溶地区来说，地貌的发育与地下水面有密切关系，而地下水面又随当地河流或海平面的变化而变化。因此，可以认为整个岩溶地区地貌发育的基面是河流或海平面，但就岩溶地区地下岩溶来说，其发展深度是以可溶性岩石底板为下限。因此，可溶性岩石的底板就是地下岩溶发育的基面。假定有一个上升的宽平高地，地壳上升以后，长期稳定，且由产状平缓、岩性致密和厚层的石灰岩所构成，则岩溶地貌的发育大致如下：
开始发育成石芽、溶沟、漏斗和落水洞。地表水部分转入地下，循裂隙进行溶蚀。此时裂隙扩大不多，地面河流仍居优势。随着裂隙的不断扩大，岩体内形成许多独立的洞穴系统。在较大的洞穴系统内，地下水面的位置较低；较小的洞穴系统内，地下水面的位置较高，一般无统一的地下水面。随着地下洞穴充分发育，独立的洞穴逐渐归并，成为一个完整的系统，并形成一个统一的地下水面。地下水面以上的溶洞干涸，地下水面附近的洞穴内有地下河。此时，地下水的垂直分带十分明显，地面河流已大部转入地下，成为非常缺水的蜂窝状地面。后来，由于长期的溶蚀和侵蚀，地面逐渐被蚀低，离地面较浅的溶洞，因洞顶崩塌而出露地表，地下河的某些河段，也因地下河不断扩大和顶板的崩塌，出露地表，成明流与暗流交替出现。
最后，地下河就逐渐转变为地面河。在地下河转化为地面河的过程中，地下河的顶板崩塌愈多，破坏及搬运作用也愈强烈，地面破碎，形成大型的溶蚀洼地和峰林等地貌。由于地下河道及溶洞的大量崩塌形成了地表水系，岩溶盆地不断蚀低扩大，这时地面降低了，在岩溶盆地底部或平原上堆积石灰岩残余堆积物——红土，溶蚀平原上残留有石灰岩残丘及孤峰，地面起伏已很小，接近于准平原。
由于岩溶的发育致使建筑物场地和地基的工程地质条件大为恶化，因此在岩溶地区修建各类工程建筑物时必须对岩溶进行工程地质研究，以预测和解决因岩溶而引起的各种工程地质问题。归纳起来，岩溶区的工程地质问题主要有以下几类：
1.地基稳定性及塌陷问题
在岩溶地区，由于地表覆盖层下有石芽溶沟，岩体内部有暗河、溶洞，建筑物的地基通常是很不均匀的。上覆土层还常因下部岩溶水的潜蚀作用而塌陷，形成土洞。土洞的塌陷作用常常是突然发生的。土洞出现的地区往往就是地下岩溶发育的区域。
工业与民用建筑物的压力作用范围多在地面以下10m左右。所以，建筑物的地基既涉及上覆土层，也涉及下伏基岩。岩溶区的土层特点是厚度变化大，孔隙比高。因此，地基很容易产生不均匀下降，从而导致建筑物倾斜甚至破坏。
根据岩溶发育的特点，岩溶地区可能遇到以下几类地基：
（1）石芽地基
由于地表岩溶作用，石灰岩表层溶沟发育。纵横交错的溶沟之间多残留有锥状或尖棱状的石芽，致使石灰岩基面高低不平，形成石芽地基。石芽间的溶沟常被土充填，因此强度较低，压缩性较高，易引起地基的不均匀沉降而影响建筑物的稳定性。因此，在石芽地基上修建建筑物时，必须查清基岩的埋深、起伏情况、覆盖土层的压缩性及石芽的强度。
（2）溶洞地基
溶洞地基的稳定性取决于溶洞的规模、埋深及充填情况。当溶洞的规模大、埋深浅、溶洞顶板承受不了建筑物的荷载时，就会使溶洞顶板坍塌、地基失稳。当建筑物地基直接遇到溶洞时，可视溶洞的规模及充填物情况，进行适当处理。规模小，可采用清除或堵塞，或盖板跨越；规模大，则不宜作为建筑物的地基。为了确保溶洞地基的稳定性，必须根据溶洞的规模、溶洞顶板岩层的性质确定洞穴离地面的安全深度，即溶洞顶板的安全厚度。当溶洞埋深大于安全厚度时，地基是稳定的；否则地基不稳定，必须进行处理。实践中，对溶洞顶板安全厚度的确定常采用以下方法：
a.对洞顶完整的溶洞，顶板安全厚度采用厚跨比法确定。认为当溶洞顶板厚度h与建筑物跨过溶洞的长度L之比h/L>0.5时，溶洞顶板安全。
b.对顶板不完整、洞顶坍塌的溶洞，顶板安全厚度洞顶板坍塌堵塞计算法。所需塌落高度(H)按下式计算：
H=H0/(K-1)
式中 H0——洞体最大高度（m）；
K——岩体松散（涨余）系数，石灰岩K=1.2，粘土K=1.05。
c.若溶洞顶板不完整，裂隙、节理发育，则可按裂隙节理分布特征采用受力的梁（板）计算弯矩，根据弯矩和岩体应力求洞顶板的厚度。
（3）土洞地基
在覆盖型岩溶地区，可溶岩的上覆土层中常常发育着空洞，一般叫土洞。当土洞顶板在建筑物荷载作用下失去平衡而产生下陷或塌落时，则危及建筑物的安全。因此，凡是岩溶地区有第四纪土层分布的地段，都要注意土洞发育的可能性，应查明土洞的成因、形成条件，土洞的位置、埋深、大小，以及与土洞发育有关的溶洞、溶沟的分布。
由于溶洞的形成与地表水和地下水的关系极为密切，土洞的处理首先措施是治水，然后根据具体情况，可采取以下方法处理：
a.当土洞埋深较浅时，可采用挖填和梁板跨越；
b.对直径较小的深埋土洞，因其稳定性好，危害性小，故可不处理洞体，而仅在洞顶上部采取梁板跨越；
c.对直径较大的深埋土洞，可采用顶部钻孔灌砂（砾）或灌碎石混凝土以充填空间。
渗漏和突水问题
地区的岩体中有许多裂隙、管道和溶洞，在进行水库、大坝、隧道、基坑等工由于岩溶程活动时，如存在承压水并有富水优势断裂作为通道，则可能会遇到地下突水而导致基坑、隧道等工程的排水困难甚至淹没，也可能因岩溶渗漏而造成水库无法蓄水。
库区应选在地势低洼，四周地下水位较高，上游有大泉出露而下游无大泉出露，上下游流量没有显著差异的河段上，要避免邻区有深谷大河。如果发现库底有渗漏，可采用堵（堵落水洞）、铺（铺盖粘土）、截（筑截水墙）、围（在落水洞四周建围墙）、引（引入库内或导出库外）等方法进行处理。
对岩溶突水的处理，原则上以疏导为主。对隧道中的岩溶水，可用水管引入隧道边沟或中心排水沟排出。水量过大时，可用平行导坑排水。
岩溶地基变形破坏主要形式有地基承载力不足、不均匀沉降、地基滑动、地表坍塌等。目前对岩溶洞体稳定性评价方法有定性、半定量和定量之分。对稳定围岩,将洞体顶板视作结构自承重体系,可用结构力学分析法;对不稳定围岩,一般用散体理论分析法。岩溶地基处理方法视具体情况采取“不处理”、“绕避”、“处理”三类措施。
1．岩溶地基可不加处理的场合
属于下列情况的,岩溶地基可不加处理:
岩溶在基础影响范围以外;溶洞处于地基压缩层深度以下或垂直附加应力与洞顶地层自重应力之比≤10%时,洞顶板无破碎现象,受力地基边缘无土洞、漏斗、落水洞地段;基础位于微风化硬质岩表面且宽度小于1m的竖向洞隙旁,洞隙被密实充填且无被水冲蚀可能地段;洞体厚跨比大于1,围岩完整性好或洞体小于基础底面。
2　可采取绕避措施的场合
当遇到以下情况时,宜采取“绕避”措施:
岩溶区。断裂、孔隙发育,宽度和密度较大,其底与溶洞、暗河相通的地段;溶洞、暗河发育地区,溶洞的洞径大、顶板薄、裂隙发育、基岩破碎,暗河水流较大且洞内无或少充填物的地段;岩溶水以表流和暗流交替出现,岩溶发育复杂无规律;落水洞分布较密且漏水严重,塌陷时常发生的地段;基岩起伏、流塑或可塑软土分布广且厚度变化大、地下水活动强烈地段;地基处理费用太高的地段。
土洞区。土层薄、裂隙发育且地表水入渗条件好,其下伏基岩有通道、暗河或呈负岩面的地段;石芽或出露岩体与上覆土体交接处,岩体裂隙、通道发育为地表水集中入渗的地段;地层下岩体两组结构面交汇或处于宽大裂隙带上的地段;隐伏深大岩溶洞、隙、沟、槽、漏斗等,其临近基岩面以上有软弱土层分布地段;人工降水降落漏斗的中心地段及地面低洼、地面水体近旁的地段。
当岩溶体地基的强度和稳定性不能满足工程要求,常据岩溶具体情况、工程要求、施工条件,按照安全性与经济性原则选择适当的地基处理方法。
3．常用地基处理方法
3.1　填垫法
该法可分为充填法、换填法、挖填法、垫褥法等几类。
充填法适用于裸露岩溶土洞,其上部附加荷载不大的情况。最底部须用块石、片石作填料,中部用碎石,上层用土或混凝土填塞,以保持地下水的原始流通状况,使其形成自然的反滤层。
当已被充填的岩溶土洞,如充填物物理力学性质不好,可采用换填法。须清除洞中充填物,再全部用块石、片石、砂、混凝土等材料进行换填。石横电厂厂房岩溶地基处理采用此法取得了很好的效果。
对浅埋的岩溶土洞,将其挖开或爆破揭顶,如洞内有塌陷松软土体,应将其挖除,再以块石、片石、砂等填入,然后覆盖粘性土并夯实,称挖填法。此法适用于轻型建筑物,并且要估计到地下水活动再度掏空的可能性。为提高堵体强度和整体性,在填入块石、片石填料时,注入水泥浆液;对于重要工程基础下或较近的溶洞、土洞,除去洞中软土后,将钢筋或废钢打入洞体裂隙后再用混凝土填洞,对四周的岩石裂隙注入水泥浆液,以粘结成整体,并阻断地下水。
对岩溶洞、隙、沟、槽、石芽等岩溶突出物,可能引起地基沉降不均匀,将突出物凿去后做30-50 cm砂土垫褥处理,称为垫褥法。
3.2　加固法
该法通常包括灌浆法、顶柱法、强夯法、挤密法、浆砌法等。
对埋深较大的岩溶土洞,宜采用密钻灌浆法加固。应视岩溶洞隙含水程度和处理目的来选择材料。用于填塞时,可用粘土、砂石、混凝土、水泥砂浆等;用于防渗时,可用水泥浆和沥青作帷幕,灌浆顺序可先外围后中间,先地下水上游后下游;用于充填加固时,用快干材料或砂石等将洞隙先行填塞,开始时压力不宜过高,以免浆料大量流出加固范围。在对广州白云机场候机楼扩建工程岩溶地基处理过程中,程鉴基运用双液化学硅化法对复杂多层含水溶洞成功进行加固。
当洞顶板较薄、裂隙较多、洞跨较大,顶板强度不足以承担上部荷载时,为保持地下水通畅,条件许可时采用附加支撑减少洞跨,称顶柱法。一般在洞内做浆砌块石填补加固洞顶并砌筑支墩作附加支柱。贵州一铁路构筑物以半挖半填形式通过一顶板厚2—3.2 m的大型溶洞上方,在洞内砌筑4根浆砌片石柱以支撑溶洞顶板,即获解决顶板稳定问题。
在覆盖形岩溶区,处理大面积土洞和塌陷时,强夯法是一种省工省料、快速经济且能根治整个场地岩溶地基稳定性的有效方法。一般夯击遍数1—8遍,夯点距3 m。如无地下水影响,两遍夯击间歇时间可不受限制,在夯击过程中,如果夯锤突然下陷,说明下部有隐伏土洞,此时可随夯随填土或砂砾土料处理。
对岩洞土洞中软土较深地段,适宜于挤密性。采用砂柱、石灰柱、松土桩、混凝土桩或者钢管等打入洞内,形成复合地基,提高地基稳定性和强度。
3.3　跨越法
此法包括板跨法、梁跨法、拱跨法等。
深度较大、洞径较小不便入内施工或洞径虽大、但因有水的溶洞,可据建筑物性质和基底受力情况,用混凝土板或钢筋混凝土板封顶,称板跨法。桂林某厂车间柱基基础下面采用钢筋凝土板跨越下伏溶洞或土洞,在各杯口周围同样预留灌浆孔,保证了各柱沉降比较均匀;宜春市张坊大桥3号桥台也用钢筋混凝土板跨越溶沟,处理效果良好。
对埋藏较深但仍位于地基持力层内的规模较小的塌陷或土洞,可用弹性地基梁或钢筋混凝土梁跨越土洞或塌陷体。贵州某影剧院岩溶地基的处理采用倒挂式沉井墩式基础作支承,然后在沉井、墩基及基岩上架设20.6 m的弹性地基梁跨越溶洞处理效果甚佳。
在地下建筑工程的边墙、堑式挡墙、堤式坡脚挡墙及桥墩、桥台等地基下常见洞身较宽、深度又大、洞形复杂或有水流的岩溶地基,宜采用拱跨形式。拱分浆砌片石拱、混凝土拱、钢筋混凝土拱。
3.4　桩基法
溶洞、塌陷漏斗较深较大或溶洞多层发育,可采用桩基础。在基岩起伏处,其上覆土层性质较软弱、厚度又大、不易清除时,宜采用钻孔或冲孔灌注桩、爆扩桩,视工程需要作支承桩或摩擦桩,桩头锚入基岩内;采用打入桩时,桩尖应锚入基岩,采用人工挖孔桩时,多数情况开挖时宜设护壁。湖南某厂锅炉房采用钻孔灌注桩有效处理了深达12.3 m、宽4.8 m的溶洞。广西某市中心广场24层贸易大厦采用冲孔和挖孔要结合,解决复杂、多层、含水岩溶地基强度和稳定性问题。
第四章 实习总结
短短三天的地质工程实习让我们学到了很多的知识。工程地质实习不仅仅是简单的“公费旅游”，而是要我们在游览的过程中思考工程地质课程中学习的知识，对应到眼前所见。例如我们在宜兴善卷洞，观察到的溶洞现象是我们在教材中无法领略到的，所谓实践出真知，正是我们切身的投入到实践中才更好的巩固了我们的知识。这三天的学习我们收获了很多。首先，我们巩固了上学期工程地质课上所学到的知识，对课本上理论介绍有了更深刻的理解。其次，我们了解了很多常规的地质工作基本方法与技能，练习了编写实习报告的能力。同时，在实习过程中发现了自己的不足，地质作用不是像书上所写的那样简单的，而是复杂的多样的，只是通过书本上的东西来进行研究，不到现场去观察了解，是不能真正弄清一个地质现象的。
另外，这次难忘的经历增进了同学老师之间的交流与了解。我坚信通过这一次的实习，所获得的实践经验对我终身受益。或许我们这两天学到的知识对将来的工作作用不大，但是，学习的过程和方法我们可以借鉴到工作过程中。多实践，多思考，多感悟，这样我们才能获得真正属于自己的知识，只是书本上的知识不能让我们真正了解一门科学。实践出真知。

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