岩石的工程性质范文

岩石的工程性质篇1

【关键词】岩石 岩巷施工 斜井施工 井巷工程施工组织设计标准

1 井巷工程中岩石的性质及其工程特点

1.1岩石的特点和力学性质

岩块是指从地壳的岩层中分离出来的小型块体，岩体是指工程中大范围的自然地质体，岩石则是部分岩块和岩体的总称。由于存在弱面，岩体强度通常小于岩块强度。在研究岩石的力学性质时，一定要敏锐的发觉岩块是非均匀，各向异性的和不连续的一系列问题。但岩块是不包含有显著弱面的岩石块体，相对岩体而言，可以把岩块近似地视为均质、各向同性的连续介质来处理，但是岩体不能以同样的情况来处理，除了少数岩体外，一般岩体均属于非均质、各向异性的不连续介质。

1.2影响岩石性质的因素

矿物质的组成对岩石的性质有很大的影响，一般来说，岩块中含硬度大的片状矿物如云母、绿泥石、滑石、蒙脱石及高岭石等愈多，这样的岩块强度比较小。岩石的结构和构造对岩石的性质也有重要影响。岩石的结构说明岩石的微观组织特征，是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状和颗粒之间的联系方式。岩石结构不同，其性质也各异。岩石的构造则说明岩石的宏观组织特征。

1.3解释岩石碎胀性的意义和表示方式

岩石破碎以后的体积将比整体状态下增大，这种性质成为岩石的碎胀性。岩石的碎胀性可用岩石破碎后处于松散状态下的体积与岩石破碎前处于整体状态下的体积之比来衡量，该值称为碎胀系数。

1.4岩石的变形和强度特征

岩石的变形主要是在三向压力的作用下形成的，其特点主要是。（1）弹性段与单轴压缩下基本相同。这一点有着很重要的意义，可以通过单轴试验确定复杂应力状态下的弹性常数。（2）岩石表现出明显的塑性变形。（3）极限、强度峰值和残余强度都与围压大小成正变关系。（4）岩石在一定的临界围压下出现屈服平台，呈现塑性流动现象。（5）达到临界围压以后继续提高围压，不再出现峰值，应力应变关系呈单调增长趋势。在大多数情况下，岩石表现为脆性破坏。同一种岩石的强度并非常数。还有在不同受力状态下，岩石的极限强度相差悬殊。

1.5岩石可钻性和可爆性

岩石可钻性和可爆性用来表示钻眼或爆破岩石的难易程度，是岩石物理力学性质在钻眼或爆破的具体条件下的综合反映。岩石的可钻性和可爆性，常用工艺性指标来表示。

2岩巷施工的掏槽模式

2.1斜眼掏槽

对于不同种类的岩层都适用，对自由面的利用比较大，并且逐步扩大爆破面积；掏槽面积适用于较大断面的巷道。但因炮眼倾斜，掏槽眼深度受到巷道宽度的限制。碎石抛掷距离较大，支护和设备容易受到损伤，当角度大时损伤尤为明显。

2.2直眼掏槽

各炮眼之间应该保持平行状态，炮眼深度不应该受到巷道断面的限制，同时也便于使用高效凿岩机和凿岩台车打眼，直眼掏槽炮眼的间距较近，其中每一个装炮眼的爆炸，都可以破坏两个炮眼之间的岩石；另外直眼掏槽一般都有不装药的空眼，它起着附加自由面的作用。当然这种技术也有一定的缺点，凿岩工作量比较大，对钻眼技术要求高，雷管数的需求比较多。

2.3混合式掏槽法

其特点是了加强了直眼掏槽的抛碴能力和利用率，形成了一种优势更明显的混合式掏槽。斜眼布置成垂直楔形，与工作面的夹角为80度左右。装药系数一般为0.5为宜。安排在所有垂直槽眼起爆之后起爆，来发挥其抛碴扩槽主要作用。

3 斜井施工的特点

3.1斜井破岩

斜井一般从上向下进行，与平巷施工相比，在破岩、提升、排水和安全等方面都有一定的优势。斜井破岩可以缩短工期，加快速度，这是提高斜井掘进经济效益的 重要途径，而破岩工作又是加快掘进速度保证工程质量的 关键环节。要提高工程的速度加速循环，对光面爆破进行有效的防治措施。

3.2斜井提升

斜井掘进时，为了排除歼石、下放材料，一般可用矿车 或箕斗提升，但是由于每次提升的矿车数目不能太多，矿车的容量有限，每次提升的矸石量不大；矿车的摘挂钩、调车、提升的休止时间次数多而长，每提升一个循环的时间也长。另外，矿车发生事故的概率较高容易影响产量。用箕斗提升就能克服这些缺点，正因为这样，我 国多数斜井施工都采用箕斗提升。

3.3斜井排水

斜井掘进时，井筒中的涌水多集中到工作面，工作面有水就会严重影响到凿岩爆破和装岩工作，使井筒的掘进速度显著下降。因此，在确定斜井位置时，应尽可能避开含水岩层，如果不可避免地穿过含水层时，应及时地排出工作面的积水，确保可以加快工程速度和质量。

3.4斜井安全

斜井采用石材支护时，其施工方法与平巷类似。当使用锚喷支护时与平巷不同的是，喷射混凝土施工设备常采取集中与固定式布置，从而形成远距离管路输料系统。

4井巷工程施工组织设计标准

4.1井巷工程施工中需要处理的问

（1）周密地研究与优选施工方案，施工方法；

（2）施工顺序要进行合理安排；

（3）加快井巷主要矛盾线的施工速度，缩短建井工程的施工工期；

（4）提出确保施工安全、质量的技术措施；

（5）有效地组织技术供应，安排施工力量，投资和设备材料的供应；

（6）妥善地布置地面工业场地施工总平面和提出井下巷道总体网络综合布置

4.2井巷施工的编制原则

认真贯彻执行国家的各项建设方针，技术和经济政策。在确保安全和工程质量前提下，合理安排工程进度，努力做到早出矿、早达产、尽早发挥经济效益。合理安排施工顺序，优选施工方案和施工方法，认真组织井巷、土建和机电安装三类工程平行交叉作业和均衡施工，抓主要矛盾线工程和重点工程的施工。积极合理地采用和推广国内外行之有效的先进技术和先进经验，选用成套的施工设备，不断提高机械化程度，改善劳动条件，提高劳动生产率。合理安排劳动组织，尽量保持劳动力平衡，确保工程连续均衡施工。用现有施工设备，提高机械设备利用率。根据当地的具体条件，因地制宜就地取材，采用积极措施，努力节约原材料，降低工程成本，节约国家建设资金。

参考文献：

[1]吴贤振.井巷工程.化学工业出版社[M]，2011

[2]牛文平.浅谈综采放顶煤回采技术[J].山西焦煤科技，2010（03）

岩石的工程性质篇2

关键词：花岗岩残积土及全、强（土状）风化带；明挖法、盾构法、矿山法、钻（冲）孔桩；

中图分类号： P634.2文献标识码： A

1、工程概况

广州市轨道交通二十一号线D标（朱村～增城广场）线路长14.34km，起迄里程YCK45+610.00～YCK59+950.00（共设4个车站、3个区间及一座停车场），本标段线路沿广汕公路布设，呈东西走向；本标段线路敷设方式分别为高架段与地下段；地下段隧道埋深约为15.03～23.81m，地下车站埋深约为17.8～20.10m。

2、工程地质与水文地质条件

覆盖土层为第四系松散沉积物，主要为冲洪积的砂、粉质粘土、厚度一般小于20m，下伏基岩为志留纪（S3ηγ）花岗岩及元古代（Pt）的花岗片麻岩。

地下水按赋存方式分为第四系松散岩类孔隙水和块状基岩裂隙水。第四系松散岩类孔隙水主要分布在冲洪积砂层及圆砾层，其富水性较好，透水性中等～强；块状基岩裂隙水主要赋存在花岗岩的强（岩块状）风化带和中等风化带，其赋存条件与岩石风化程度、裂隙发育程度等有关，岩石裂隙发育、破碎时，岩层渗透性较好，富水性较好，在裂隙不发育地段或当裂隙被充填时，地下水赋存条件相对较差，具弱透水性，富水性也较差，微风化岩其富水性较差，渗透性一般为弱。由于部分强～中等风化基岩上覆全风化岩和残积土等为相对隔水层，这部分基岩风化裂隙水具承压水特征。

3、花岗岩工程地质特征分析

3.1岩石全风化带在成因上属于岩石，但在物理力学性质指标方面具有土的特性，而岩石强风化又区分有成土状、岩状（可单独细分亚层），其力学特征有着明显的差别，应考虑两种状态下的力学参数值；岩石全、强（土状）风化带在可挖性方面考虑，它们与岩石强（岩状）、中风化带有明显的差别，即在垂直方向上岩石强（岩状）风化带的上界为岩土分界线。

3.2花岗岩残积土及全、强（土状）风化带在水平方向上分布广泛。残积土主要为砂质粘性土、砾质粘性土，土质的均匀性差。在天然状态下具有较好的力学性质，压缩性中等偏高，但遇水会软化、崩解，强度急剧降低。还具有颗粒组成“两头大，中间小”的特点，即颗粒成分中，粗颗粒（＞0.5mm）的组分及颗粒小的组分（＜0.005mm）的含量较多，而介于其中的颗粒成分则较少。这种独特的组分特征，使其既具有砂土的特征，亦具粘性土特征，同时也为小颗粒从大颗粒的孔隙中涌出提供可能性。

3.3花岗岩残积土及全、强风化带具有遇水软化、崩解特点，取样进行了湿化试验，其崩解量为6.3～100%，崩解状态为粉末状崩解～块状塌落；根据取样分析，其自由膨胀率为1.47～17.6%，一般不具膨胀潜势。

3.4由于风化不均匀，在花岗岩残积土、全、强（土状）风化带中可能夹有球状风化体 “孤石”，其“孤石”分布很不规律，而目前现有的勘察手段较难准确查明其“孤石”分布位置及大小。

3.5花岗岩残积土、全、强（土状）风化带部分物理指标偏离较大，导致一些所取的土样“失真”；如全、强（土状）风化花岗片麻岩C、φ一般偏小；压缩模量一般偏小；土的状态的判别，采用液限指数判别跟标贯实测击数判别有偏差；压缩系数一般偏大。

3.6花岗岩残积土及各风化带（包括岩石）应进行石英含量分析，根据试验分析其石英含量约为78.2～98.5%；岩石中、微风化的岩石强度高，根据取样岩石强度部分为62～95MPa，在施工时对盾构刀具影响较大。

4、设计施工的问题与对策

4.1明挖法

4.1.1增城广场站：采用明挖法，支护形式采用地下连续墙+内支撑。基坑侧壁：主要为冲洪积砂土、粘土及淤泥层以残积土层。基坑底板：主要为残积土层、局部为全、强风化岩。

4.1.2设计施工的问题与对策

（1）花岗片麻岩残积土或全、强风化带具有亲水性矿物较多，遇水后易软化、崩解，应防止基坑被地下水浸泡，降低地基土承载力。开挖后应及时封底或采用碎石垫层以予处理。

（2）当地下水动水压力过大时，容易产生管涌、流土等渗透变形现象，以及对砼底板有顶坏作用。可采用抗浮锚杆或抗浮桩。

（3）局部地段存在 “孤石”，地下连续墙端部应穿过“孤石”位于稳定的岩体，可采取补充勘察并结合物探方法查明其“孤石”分布情况。

4.2盾构法

4.2.1钟增区间：采用盾构法。洞顶：主要为冲洪积砂土、粘性土、残积土及全风化带 ；侧墙：主要为残积土、全、强风化、局部为中风化岩 ；底板：主要为残积土、全、强风化、局部为中、微风化岩。

4.2.2设计施工的问题与对策

（1）花岗岩中微风化带抗压强度大，石英含量高，一般情况下，岩石的耐磨性越高，对刀具、刀圈和轴承的磨损程度也越严重，刀具消耗和施工成本就越高，并造成停机换刀次数增加，影响正常掘进，相应的掘进效率也就越低。可根据岩石坚硬程度及岩石石英含量分析的成果，选择合适盾构刀具。

（2）隧道洞身范围内存在“孤石”，对盾构施工影响较大，特别是对盾构刀具的磨损及盾构姿态的影响。可采用盾构机开仓取走“孤石”或施工前预处理。

（3）隧道洞身上部为全、强（土状）风化花岗片麻岩，下部为中等风化花岗片麻岩，岩土性质差异很大，存在“上软下硬”对盾构施工影响较大，特别是掘进速度慢、盾构姿态容易偏离线位。 工程对策主要是控制土仓压力、控制出土量与掘进土方量的均衡，注意控制注浆压力和注浆量，控制掘进速度等。

4.3矿山法

4.3.1出入场线穿山隧道：采用矿山法。进洞口为隧顶全、强风化花岗岩、隧底为中、微风化岩；洞身段为中、微风化岩；出洞口为残积土、全、强风化花岗岩，局部为冲洪积粘土、“孤石”。

4.3.2设计施工的问题与对策

（1）洞口地质条件差，围岩级别为Ⅴ～Ⅵ级，洞口易产生管涌、流土、涌水问题以及隧道变形和坍塌问题，应进行清表处理并及时护坡或进行加固处理，防止围岩坍塌。采用新奥法开挖支护（初支），即打锚杆设钢筋网钢架支护喷射混凝土。

（2）隧道洞身段为中、微风化花岗岩，岩质坚硬，其开挖效率较低，但在爆破时应注意药量的控制。

（3）隧道后段范围内揭露有“孤石”，施工开挖时直接挖除。

（4）施工时应及时跟进支护衬砌工作和注意开挖面的动态观测，并作好超前预报工作。

4.4高架段

4.4.1象岭站：高架站采用钻（冲）孔桩，基岩埋藏较深，花岗岩残积土及岩石全、强风化带较厚。

4.4.2设计施工的问题与对策

（1）基岩起伏较大，不利于桩长控制和桩基稳定性，钻（冲）孔桩孔底及孔壁遇水软化崩解、垮塌影响桩体质量和桩基承载力的影响（大大降低承载力）。可对侧壁及桩底进行注浆加固处理。

（2）“孤石”对桩基施工影响较大，桩端应穿过“孤石”位于稳定的岩体，必要时，可采取逐桩进行超前钻。

（3）桩基施工时应在有代表性的地方按照要求进行试桩试验及载荷试验，从而确定桩型工艺的适用性及承载力是否满足设计要求。

5、结束语

在花岗岩地区勘察时，应详尽分析花岗岩的工程地质特征，在资料整理时，应针对其特征，提醒设计施工应注意其工程问题，合理建议其设计施工方法及措施。

参考文献

［1］国家标准《城市轨道交通岩土工程勘察规范》(GB 50307-2012)；

［2］国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001) 2009版；

［3］《铁路工程地质手册》（中国铁路出版社，2005）；

岩石的工程性质篇3

【关键词】岩溶地质；工程建设；影响

引言

岩溶也称喀斯特，它是一种可溶性岩石，碳酸盐类岩石（如石灰岩、石膏等）是典型的例子。它是受含有二氧化碳的流水溶蚀，有时并加以沉积作用而形成的地貌。它的形状往往比较奇特，像洞穴、石芽、石沟、石林、溶洞、地下河，甚至峭壁等地貌。此种地貌，在我国分布极为广泛，广西、云南和贵州是典型的分布地区。喀斯特按出露条件可划分为：裸型喀斯特、覆盖型喀斯特、埋藏型喀斯特。按气候带可分为：热带喀斯特、亚热带喀斯特、温带喀斯特、寒带喀斯特、干旱区喀斯特。按岩性可分为：石灰岩喀斯特、白云岩喀斯特、石膏喀斯特、盐喀斯特。此外，还有按海拔高度、发育程度、水文特征、形成时期等不同的划分等。 岩溶的发育和形成给建筑物、场地和地基的工程地质条件造成一定难度。因此，在岩溶地区进行各种工程时必须对岩溶进行地质研究，预测并解决因岩溶而引起的各种工程地质问题。

2 岩溶发育条件与特征

2.1 岩溶发育条件

岩溶发育的基本条件是具有可溶物质、流动性、具溶蚀能力的水流以及可供水流运动的通道。 针对碳酸盐岩岩体来说，水流通道、运动的水流、水流中二氧化碳的含量是影响岩溶发育的主要因素，当然也受到大气、土壤、地球深部及地质构造条件和气候因素的影响。首先，地质构造使碳酸盐岩岩体产生破裂、形变，提供水流运动的地理位置和通道；其次，是大气降水和气温的演变过程，提供水源和水流运动的梯度场等；再次，各种来源的CO2，溶入水之后变为碳酸，发生岩溶作用；再次，运动的水流加速岩溶过程，并使碳酸盐岩岩体产生“碳、水、钙”物质循环；最后，各种因素和作用综合集成，形成碳酸盐岩岩体岩溶的发育。

2.2 岩溶发育的特征

岩溶地质的发育较为规律，首先它是自上而下，由强变弱，基岩面上分布着溶沟、溶槽，浅部基岩岩溶发育较强，有的甚至呈串珠状自上而下分布，深部为古老溶洞，分布较少、暗河为古老溶洞连通而成。其次，浅部溶洞充填物多，深部充填物少，充填物呈全充填一半充填一无充填，一般呈流塑—软塑状态。造裂隙发育，地下水活动频繁地方溶洞较发育。

3 岩溶地质问题

3.1 生态系统脆弱

岩溶地区的成土速度非常慢，地表土壤十分缺乏。因为碳酸盐岩风华成土的过程在地表和地下是同时进行的，石灰岩差异性风化特性使土壤广泛分布于地表低凹处与地下空间，产生了地表坡面上土壤少，土被不连续，裸岩凸起的石质山地景观。在亚热带湿润气候区降水丰富的条件下，地表土壤随水流失到地下空间，造成地表土壤更为缺席。

3.2 岩溶地区石漠化

石漠化是南方山地荒漠化的特殊形式，也被称为喀斯特荒漠化或石质荒漠化。由于亚热带湿润地区岩溶地质分布较普遍，加上人类的工程活动频繁，造成森林植被覆盖率减少、基岩、沙砾堆积等，地表呈现类似荒漠化景观的土地退化，产生岩溶地区生态恶化的形态。石漠化已经成为岩溶地区最大的生态问题。当前石漠化防治形势仍十分严峻。2004年～2005年,国家组织开展了岩溶地区石漠化土地监测工作。云南石漠化土地总面积288.1万公顷、占我国石漠化总面积的22.2%。潜在石漠化土地172.6万公顷、占潜在石漠化土地总面积的11.6%。据2005年石漠化本底调查,曲靖市岩溶区面积141.96万平方公里,占国土面积的48.8﹪,石漠化和潜在石漠化面积占国土面积的26.8﹪。

3.3 引起工程危害

在岩溶地区，由于岩溶作用，建(构)筑物地基中广泛地分布有溶洞、土洞及其引发的塌陷，它们对地基的稳定性、承载力和变形都有着重要的影响，岩溶区地下水或地表水的活动，将对土层产生潜蚀作用及崩解作用，进而形成土洞。此外，地下水位的变化，将使土洞周围土体的应力状态进一步发生改变，并有可能导致土洞周围土体产生塑性破坏，使土洞进一步发育扩大甚至塌陷。地下水或地表水活动是影响土洞地基稳定性最重要的因素，其次在人工抽水过程

工程处理.《建筑施工》.2010.12.

岩石的工程性质篇4

关键词：岩土工程；勘察；探讨

1岩土的分类及其工程性质

1.1岩石的分类及其工程性质岩石的分类,岩石是天然产出的具有一定结构的矿物天然集合体,少数岩石也可由玻璃或生物遗骸组成。岩石构成地壳及上地幔的固态部分,也是地质作用的产物。目前岩石的主要按其形成原因来分,可以分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三类。岩石的工程性质,岩石的工程性质是指岩石的物理力学性质。岩石的工程性质的因素主要有矿物成分、岩石的机构和构造及分化程度。岩石的物理性质主要包括的指标有比重,重度,孔隙性,吸水性,软化性,抗冻性。岩石的力学性质主要包括岩石的变形特性,岩石的强度特性(抗压强度、抗剪强度、抗拉强度)。

1.2土的分类及其工程性质

土的分类土是一种三相体系,其主要物质成分包括作为土骨架的固体矿物颗粒(固相)、孔隙中水及其溶解物质(液相)和气体(气相)。根据地质成因土的工程分类主要包括残积土、坡积土、洪积土、冲击土、湖积土、海积土、冰水沉积土和风积土。土的工程性质土的物理性质指标有土的颗粒比重、重度、含水量、饱和度、孔隙比和孔隙率等。土的工程特性主要有渗透性、压缩性、抗剪强度、触变性和蠕变性、塑限性等。

2岩土工程勘察等级的划分及其要求

不同的建筑物的重要性也不同,其破坏后产生的后果严重性也不同。因此针对工程重要性的不同以及场地和地基复杂程度的差异,岩土工程的勘察也要划分不同的等级,针对不同的等级,各个勘察阶段的工作内容、方法及详细程度也会具有显著地差别。

2.1下面介绍几种岩土工程重要性等级的划分

(1)根据工程的规模和特征以及工程破坏或影响正常使用所产生的后果,将工程分为三个重要性的等级,如下所示:一级工程:工程性质是重要工程,破坏后引起的后果属很严重二级工程:工程性质是一般工程,破坏后引起的后果属严重三级工程:工程性质是次要要工程,破坏后引起的后果属不严重

(2)根据地基复杂程度,可按规定分为三个等级,具体划分如下:一级地基(复杂地基):特征是岩石种类多,很不均匀,性质变化大,需特殊处理,多年冻土,严重湿陷、膨胀,盐渍,需要专门处理,;满足前面一个特征及以上者。二级地基(中等复杂):特征是岩石种类多,不均匀,有特殊岩石;满足前面一个特征及以上者。三级地基(简单地基):特征是岩石种类单一,均匀,无特殊岩石;全部满足前面全部特征。

2.2岩石工程勘察等级的划分

确定了上面的工程的重要性等级、地基等级复杂程度等级以后,就可以进行岩土工程的勘察等级的划分了,具体划分如下,岩土工程勘察等级分甲、乙、丙三级。甲级:在工程重要性、场地复杂程度和地基复杂程度中,有一项或多项为一级。乙级:除勘察等级为甲级和丙级以外的勘察项目。丙级:工程重要性、场地复杂和地基复杂程度等级均为三级的。

3岩土工程地质勘测的测绘和调查及其它相关工作内容

工程地质测绘和调查一般在岩土工程勘察的早期阶段进行,也可以用于详细勘察阶段的对某些专门地质问题进行补充调查。工程地质测绘和调查能在较短的时间内查明较大范围的主要工程地质条件,不需要复杂设备和大量资金、材料,而且效果显著。

工程地质测绘和调查的主要任务是在地形地质图上填绘出测区的工程地质条件,其内容应包括测区的所有工程地质要素,即查明拟建场地的地层岩性、地质结构、地形地貌、水文地质条件、工程地质动力地质现象、已经有的建筑物的变形和破坏情况及以往的建筑经验、可利用的天然建筑材料的质量及其分布等方面,因此它属于多项内容的地表地质测绘和调查。

4工程地质测绘前的准备工作

(1)资料收集和研究。应收集的资料主要有区域地质资料、遥感资料、气象资料、水文资料、地震资料、水文及工程地质资料、建筑经验等。

(2)踏勘。现场踏勘是在收集研究资料的基础上进行的,目的在于了解侧区的地形地貌及其地质情况和问题,以便于合理的布置观测点和观测路线,正确选择实测地质剖面位置。

(3)编制测绘纲要。测绘纲要是进行测绘的依据,其内容应尽量符合实际情况。测绘纲要一般包含在勘察纲要内,在特殊的情况下可单独编制。测绘纲要应包括工作任务情况(目的、要求、测绘面积、比例尺等)、地理情况(位置、交通、水文、气象、地形地貌)、测绘区的地质概况(地层、岩性、地下水、不良地质现象)、工作量、工作方法及精度要求、人员组织和经费预算、材料物资器材、工作计划及工作步骤。

5测绘的方法

工程地质测绘的方法主要有两种,一是相片成图法,二是实地测绘法。主要介绍一下实地测绘法。实地测绘是工程地质测绘的野外工作方法,它由细分为三种方法。路线法:沿着一定的路线,穿越测绘场地,把走过的路线正确地填绘在地图上,并延途详细观察和记录各中地质现象和标志,如地层地层界线、构造线、岩层产状、各种不良地质现象等。布点法:不点法是过程测绘的的基本方法,也是根据不同的比例预先在地形图上布置一定数量的观测路线和观测点。追索法:它是沿着地层走向、地质构造线的延伸方向或不良地质现象的边界线进行布点追索,其主要目的是查明某一局部的工程地质问题。在完成了工程地质测绘的基础上,接下来完成的就是非常重要的工作了,主要包括工程地质的勘探和取样,岩土工程原位测试,室内试验,房屋建筑与构造物的勘察评价,地下洞室的勘察与评价,边坡工程的勘察评价,岩土工程分析评价和成果报告的编写。

6结语

岩石的工程性质篇5

关键词：内蒙古达茂旗 金矿 资源量

Ore-controlling factors and resource estimation of a

gold mineralization point in haliqi district, damaoqi,

Inner Mongolia autonomous region

LIU Yu1 HAN Xiao-zhong2 WU Zhao-jian3 HUI Xiao-chao2 ZHANG Bin2 ZHAO Yong-an2 WANG Ming-tai2

1.Department of Geology and Mineral Resources, China Nuclear Industry Group, Beijing 100029, China；

2.Beijing Research Institute of Uranium Geology, Beijing 100029, China；

3.China University of Geosciences, Beijing 100083, China

Abstract：As a result of the recent 4 years` geological exploring, one gold enrichment point comprising two quartz nervations and being constrained by two different sequences of faults has been detected in haliqi district , Damaoqi, Inner Mongolia autonomous region. Pilot studies demonstrate that approximate EW-rupture provide channels to deep hydrothermal source which uplift to the crustal surface and result in gold deposition in the upper NE-rupture. Resource assessment proposes about 871kg of gold.

Key words： Damaoqi Inner Mongolia autonomous region； gold mineralization； Resource assessment.

1．区域地质概况

本区位于白云鄂博矿区东北部，华北地块北缘早古生代大陆的边缘增生带。南以乌兰布拉格―呼吉尔图大断裂为界将本区与华北地台分隔开[1]。区内经历了漫长的构造运动、多期次变质作用和岩浆活动（图1）。

1.1 地层

据内蒙古自治区地质矿产局[4],区内以乌兰布拉格-巴音敖包断裂为界，北部属内蒙古中部地槽地层分区，南部属华北地台地层分区。出露的地层主要有中-上元古界白云鄂博群；中-下奥陶统包尔汗图群；上志留统西别河组；下泥盆统查干合布组；上石炭统阿木山组；下二叠统苏吉火山岩；白垩系及新生界第四系。

白云鄂博群：为地台盖层。被二叠纪侵入岩破坏和上白垩统二连组不整合覆盖，仅出露都拉哈拉组二段，尖山组，哈拉霍圪特组一、二段和呼吉尔图组及阿牙登组的部分地层。

（1）都拉哈拉组二段（Chd2） ：岩性组合为灰色变质中粗粒石英砂岩，夹砾岩透镜体，主体色调为灰白-纯白色。砂岩成熟度高，偶见少量长石碎屑，发育平行层理、低角度冲洗层理、砂坝砂丘的大型风成交错层理等。与都拉哈拉组整合接触。

（2）尖山组：分布于好庆一带，出露面积约1.5km2，受断裂切割和岩浆岩侵入破坏而残缺不全。按沉积旋回和岩性特征分为三段。尖山组一段（Chj1）：岩性组合上部为深灰色粉砂质绢云板岩、炭质粉砂质绢云板岩夹变质细粒石英砂岩；中部为炭质板岩、铁质粉砂质板岩夹绢云母长英质板岩；下部为变质石英砂岩夹绢云板岩、粉砂质板岩。本段由三种基本层序旋回组成，下部为向上变细型；中部岩性一致；上部为向上变细型。发育水平层理、透镜状层理、波状脉状层理等。为潮坪相-泻湖湘-潮坪相沉积。尖山组二段（Chj2）：与下伏一段呈断层接触，与上覆三段为整合接触。地层层序上部为暗灰色变质粗粒长石石英砂岩夹变质中粗粒长石石英砂岩；中部为暗灰色粉砂质绢云板岩夹变质粉砂岩；下部为灰色变质粗粒长石石英砂岩。本段由向上变细的基本层序所组成，据岩性、岩相标志为沙坝沉积。尖山组三段（Chj3）：其岩性为深灰色含炭质泥质板岩夹变质中粗粒长石杂砂岩透镜体，上部为灰色粉晶灰岩。本段底部岩性均一，中上部以侵蚀面为底，呈向上变细型，顶部则以多期暴露为标志的向上变粗变浅型。为滨外陆棚沉积-潮坪相沉积。

（3）哈拉霍圪特组：分为二段。哈拉霍圪特组一段（Jxh1）：地层层序上部为灰色钙质中粒石英砂岩夹含砾钙质粗砂岩及粉砂质泥灰岩，下部为灰色钙质巨粒石英砂岩夹暗灰色含粉砂泥晶灰岩。哈拉霍圪特组二段（Jxh2）：岩性上部为灰色岩屑灰岩夹钙质中粗粒石英杂砂岩；下部为灰色钙质中粗粒石英杂砂岩夹含炭质泥晶灰岩。

（4）呼吉尔图组：分布于白音敖包一带，总体呈北西西向展布，出露面积约5km2，据岩性组合特征可划分为4个段。1）呼吉尔图组一段（Qnh1）：岩性为暗灰色藻席纹层灰岩夹粉晶灰岩及编制粉细砂岩透镜体。2）呼吉尔图组二段（Qnh2）:岩性为浅灰色石榴石矽卡岩、暗灰色黝帘石角岩及灰黑色阳起石角岩，恢复原岩为钙质玄武质凝灰岩。3）呼吉尔图组三段（Qnh3）:岩性为暗灰色粉砂岩夹粉砂质泥岩及藻席纹层粉晶灰岩等，岩石在地貌上呈暗色调。4）呼吉尔图组四段（Qnh4）:岩性为浅灰色粉砂岩、钙质粉砂岩夹含粉砂泥晶灰岩及钙质微粒长石石英杂砂岩。

（5）阿牙登组（Qna）：岩性组合为灰色角砾状粉晶白云质灰岩及粉晶白云质灰岩，岩石较破碎，局部见水平层理及震动液化脉状构造。

包尔汗图群：包括布龙山组（O1-2b）和哈拉组（O1-2h）。

（1）布龙山组（O1-2b）：岩性组合为灰绿色安山岩、凝灰质粉砂岩、绢云母板岩，厚度大于686m。该组自下而上有6个相似的旋回结构，碎屑岩递减而火山岩递增，岩石具有强烈的次生蚀变，与哈拉组为整合接触，被三叠纪阿达盖百流图单元石英闪长岩侵入。据沉积-火山组合特征分析，布龙山组主要是靠近大洋一侧深水局限盆地沉积和岛弧型火山岩组合。

（2）哈拉组（O1-2h）：岩性组合为灰绿色碳酸盐化、绿泥石化安山岩，厚度为1，153m。被上志留统西别河组不整合覆盖。

上志留统西别河组：西别河组为一套滨浅海相陆源碎屑岩、碳酸盐岩组合。底部与包尔汗图群哈拉组呈不整合接触，被下泥盆统查干合布组不整合覆盖。据其岩性组合、生物特征分为两段。

（1）西别河组一段（S3x1）：岩性组合为灰绿色含砾粗粒长石砂岩、长石石英砂岩、灰黄色页岩、粉砂岩，夹数层深灰色中、薄层状生物碎屑灰岩和灰岩透镜体。厚度为391m。

（2）西别河组二段（S3x2）：岩性组合为灰白色结晶灰岩、生物碎屑灰岩、紫红色中粗粒长石砂岩、细粒长石砂岩、粉砂岩等。自下而上碳酸盐岩递减，陆源碎屑岩增加。厚度为279m。

下泥盆统查干合布组：泥盆系查干合布组（D1c）分布于西别河组南东侧，呈北西向出露，为深水浊积岩沉积及少量滨岸陆源碎屑岩沉积。底部不整合在上志留统西别河组之上。厚度大于1，329 m。查干合布组是重要的赋矿地层，Ⅰ号、Ⅱ号石英脉及其他金矿化点均产于该地层中。据岩石组合、岩相特征分为两个岩段：

（1）查干合布组一段（D1c1）：岩性组合为紫红色粉砂岩、灰白色（长石）石英砂岩、紫红色含砾粗粒岩屑砂岩，生物礁灰岩、生物碎屑泥晶灰岩，厚度943m。

（2）查干合布组二段（D1c2）：岩性组合为灰紫色粗中粒岩屑长石杂砂岩、中细粒岩屑长石石英砂岩、粉砂岩、泥岩等，厚度大于469m。

石炭统阿木山组（C2a）：阿木山组（C2a）分布于查干合布组（D1c）北东侧，呈北西西向出露。为一套海相碎屑岩、碳酸盐岩沉积建造。厚度大于875 m。本组横向变化大，自西向东由陆源粗碎屑岩细碎屑岩碳酸盐岩过渡。底部不整合在包尔汉图群及查干合布组之上，被白垩系二连组不整合覆盖。根据岩石组合、岩相特征分为两段：

（1）阿木山组一段（C2a1）：底部为灰白色含砾（巨）粗粒石英砂岩；中上部为灰白色粗粒长石石英砂岩夹紫红色泥岩、中细粒长石石英砂岩，向东过渡为泥岩、泥晶灰岩，厚度为557m。

（2）阿木山组二段（C2a2）：岩性组合为灰白色巨粗粒石英砂岩、紫红色中粗粒长石岩屑杂砂岩、结晶灰岩等。控制厚度大于242m。

白垩系（K）：白垩系岩层主要由李三沟组（K1ls）、白女羊盘组（K1bn）、二连组（K2e）组成。其中二连组分布面积最大。

（1）李三沟组（K1ls）：岩性组合为紫红色砾岩、含砾粗粒长石砂岩、中细粒长石砂岩夹泥质粉砂岩、泥岩等。控制厚度111m。

（2）白女羊盘组（K1bn）：岩性为灰黄色流纹岩夹灰色粗面岩。厚度大于50m。

（3）二连组（K2e）：为一套陆缘碎屑沉积。下部为浅灰色、灰绿色、褐黄色含砾粗砂岩、砂砾岩、长石石英砂岩、灰绿色砂质泥岩，厚度50m。上部为红褐色、砖红色、灰黄色泥岩、砂质泥岩平泥灰岩透镜体，厚度大于57 m。与下伏各地层、岩体均呈角度不整合或平行不整合接触。

1.2 构造

区内跨两个构造分区，以乌兰布拉格-白音敖包断裂带为界，北部为华北地台增生带，南部属华北地台。

对区内岩浆活动及成矿作用起主控制作用的是内蒙古海西古大洋-华北古陆块俯冲碰撞，组成了一系列主体近东西向深断裂构造，以及北西向次级断裂。近来的遥感工作表明，隐伏北东向断裂也有广泛分布，它们共同构成了测区基本构造格架。

本区构造基本上有两次较大构造事件发生。

1、早期东西向构造是海西期俯冲碰撞所表现出的构造线，此时形成多条断裂构造，如白云鄂博-达茂旗-镶黄旗深断裂（《内蒙古区域地质志》所称高家窑-乌拉特后旗-赤峰深断裂的一部分）、乌兰布拉格断裂等[5]。

2、中期南北向构造形成于印支运动。受太平洋构造域影响，区内发生东西向水平挤压，形成晚于东西向断裂构造的一组具有左旋剪切性质的断裂，对印支-燕山期岩浆活动具有一定的控制作用。

测区及相邻幅金矿化点大多位于两期构造断裂及次级断裂交汇处附近[5]。

1.3 岩浆岩

区内有两个不同的岩浆岩分区，受区域构造控制，以近东西向乌兰布拉格-白音敖包断裂带为界，南西为华北地台岩浆岩区，北部为华北地台台缘增生带岩浆岩区。以中酸入岩最为发育。区内火山熔岩（体）也见出露，主要分布于阿贵-乃木呼都格一带，在成因上可能与侵入岩体存在一点的内在联系。

（1）台区岩浆侵入受古蒙古洋闭合影响明显，呈北西向行分布于阿贵等地。其侵入时间晚于古蒙古洋闭合，出露有早二叠世扎木呼都格序列及晚三叠世霍布序列的部分单元：

1）晚泥盆世乌珠日音希热序列赛林呼都格单元，分布于白音敖包南西，仅见一个侵入体，面积小于0.5Km2，岩性为灰白色中细粒英云闪长岩。该侵入体被早二叠世哈布其勒高勒单元超动侵入。

2）早二叠世哈布其勒高勒单元，出露于阿贵一带，岩性为中细粒黑云母花岗岩。

3）晚三叠世霍布序列板申图单元，出露于阿贵一带，呈北西向条带状展布，长度达5Km，宽约0.4Km。岩性为中粒二长花岗岩。该侵入体侵入白云鄂博群阿牙登组及下二叠统苏吉火山岩。被上白垩统二连组不整合覆盖。

（2）台缘增生带各时代侵入岩与当时的构造环境密切相关，具有多期次、多阶段及多旋回性的特点。

1）浩勒包英云闪长岩，出露于白音敖包北西侧，呈捕虏体状分布于巴特敖包序列中，岩性为片理化中细粒英云闪长岩。岩石具灰白色、浅灰色，片理化、糜棱岩化强烈，表现在长石石英的拉长压扁与暗色矿物相间平行排列。

2）晚奥陶世巴特敖包序列，主要分布于巴音敖包北侧查干哈马尔一带。

2．矿体特征

区内金矿床类型为中低温热液石英脉型，测区泥盆系查干合布组地层中分布有大量的石英脉，大小形态各异。

核工业二队在普查过程中所发现的Ⅰ号金矿体，位于本次测量工作的41-45号勘探线之间（图2），侵位于O3W岩浆岩带北侧NEE向下泥盆统砂质板岩断裂破碎带附近。Ⅰ号金矿体脉体长约200m，呈长脉状，厚度较稳定。脉体宽约1.0~3.9m，走向近EW向，倾向SW，根据探槽揭露发现往深部有逐渐变宽趋势。据核工业二队资料，Ⅰ号石英脉平均品位6.85g/t，最高品位109.4g/t。

在本次1■5000地质填图测量中，于L49号勘探线另发现两条含矿石英脉。与Ⅰ号金矿体相对应，将其称之为Ⅱ号金矿体。新发现两脉与Ⅰ号金矿体行，与其呈雁列式分布。该金矿体主脉宽约1m，总体走向100°~108°，倾向S，倾角约80°，规模与Ⅰ号金矿体相当，最高品位可达191.5g/t；其S侧为另一条宽50~60cm 的石英脉，走向约100°，倾向SW，长度约100m，最高品位为2.7g/t。由于Ⅱ号带石英脉未设置探槽控制，其深部情况不明。基于其地表形态与Ⅰ号脉呈雁列式排列，且其产状相近，推断Ⅱ号脉形态及厚度稳定程度与Ⅰ号脉基本相同，故推测其平均品位与Ⅰ号石英脉可能相当。

通过上述深入的地质研究工作，发现了两条含矿石脉（带），且矿化品位最高值大于100g/t，从品位和规模上使得该区达到了小型金矿床的标准，金矿找矿取得了明显的突破。该工作也使该探矿权区由原来“鸡肋”地区提升为有成矿前景的区段，为进一步实施深部钻探评价工作打下了坚实基础。

3．控矿因素

根据图2分析，整个矿区夹持在F1和F3构成的三角地带，受断层控矿的特点比较明显，相邻金矿研究发现，此一带金矿床多具交点式控矿。因图2包括的面积较小，矿床定位的特点在图上显示并不是十分清楚，但交点式矿床定位的特点还是表现了出来。

图2中岩体为上奥陶统正长花岗岩和上奥陶统闪长花岗岩，后者侵位于前者之间，而石脉又侵位于其上的下泥盆统查干合布组碎屑岩中，显示金成矿与岩体的侵位时的热液活动关系不大，因为其相差的时代很大，但其成矿热液向上运移时是否萃取了这些岩体的金元素目前还不好定论。

根据安德森模式，逆冲断裂的逆冲方向平行于区域最大主压应力方向，而在与最大主压应力方向相斜交的区域往往存在应力拉张区。基于这一原理，我们对矿区构造特征进行了分析。

从断裂构造切割关系分析，F3形成时代要早与NE向断裂，被NE向断裂切割，另外从地层接触关系分析，F3断裂具逆冲性质，下泥盆统查干合布组逆冲至上奥陶统正长花岗岩之上。在两组断裂交汇区的地层接触关系分析，在NE向晚期断裂活动时，区域主压应力方向应为NE-SW向，造成断层卷入地层向W插入，在其相应的拉张区形成了近EW向的石英脉。与之相对应NE向石英脉形成时代可能与近EW向断裂为同期，即形成时代相对较早。

从多热液型矿床分析，成矿往往与晚期岩浆活动有密切的关系。根据地表取样分析发现，早期的NE向石英脉不含矿（至少是从目前的调查结果显示为这样），而晚期的近EW向石英发现了高品位的金矿化。

初步认为，早期近EW向断裂活动形成了深部热液向上运移的通道，从区域地质分析（图1）这一组断裂规模较大，切割深度较大，构造了本区主要的导矿构造。在晚期NE向断裂构造活动的作用下，形成了近EW向石英脉，深部热液沿早期近EW向断裂运移至浅部，在晚期的近EW向石英脉中形成金矿化。

4．资源估算

4.1 工业指标

根据测区金矿体情况，参考《岩金矿地质勘查规范》（DZ/T0205-2002）[6]中岩金矿工业指标，并与其邻区赛乌素金矿类比，拟定测区工业指标如下：

（1）边界品位：0.5×10-6；

（2）单工程最低工业品位：1.0×10-6；

（3）最低可采厚度：2.0m；

（4）夹石剔除厚度：4.0m。

4.2 资源/储量估算方法的选择

测区金矿体规模较小，呈长透镜状产出，倾角80°左右，近直立。尽管测区部分地段为特高品位，可高达191.5g/t，但品位较均匀且偏低，故选择算术平均法进行资源量估算。

4.3 资源量估算主要参数的确定

（1）矿体真厚度的确定：

探槽中矿体样段真厚度计算采用列昴托夫斯基公式：

M=L［sinαcosβcos (λ―φ)±cosαsinβ］ (1)

式中：

M：样的真厚度

L：样长(采样段的假厚度)

α：矿体倾角

β―样与水平线的夹角

λ―矿体倾向

φ―糟探工程(样品)方位角

（2）矿体水平厚度的确定

矿体水平厚度的计算公式采用：

MS=M/sinβ (2)

式中：

MS：矿体的水平厚度

M―矿体的真厚度

β―矿体倾角

（3）矿体铅垂厚度的确定

矿体铅垂厚度的计算公式采用：

MV=M/cosβ (3)

式中：

MV：矿体的铅垂厚度

M：矿体的真厚度

β：矿体倾角

（4）块段平均厚度的确定

块段的平均厚度为块段内所有探矿工程矿体厚度的算术平均法求得。

（5）平均品位计算

1）单工程中矿体平均品位：以工程中矿体内样品长度与样品品位加权平均法求得。

2）块段平均品位：以控制该块段面积内探矿工程平均品位与厚度(水平厚度及垂直)加权平均法求得。

（6）矿石体重确定

本次评估工作没有进行小体重测定，参照周边矿石，确定为2.65。

4.4矿体的圈定原则

（1） 矿体的圈定

1）按照DZ/T0214―2002《岩金矿地质勘查规范》工业指标要求进行圈定。

2）单工程从等于或大于边界品位的样品圈起，达到或大于最低工业品位圈定为工业矿体，如达不到可将其中达到最低工业品位及可采厚度的部分样品确定为矿体。

3）单工程中连续出现大于边界品位，小于最低工业品位的地段作为低品位矿体圈出。

4）在单工程中大于边界品位的样品中，其中出现厚度小于夹石剔除厚度，品位低于边界品位的样品加入在单工程样品圈定。

5）在单工程中圈定矿体时，矿体厚度小于最小可采厚度，允许将低于边界品位外矿样品圈入矿体，但平均后的品位不得低于边界品位。

6）矿体的厚度小于可采厚度，但品位较高，其厚度与品位乘积达到米百分值指标时按最低工业米百分值圈定矿体。

（2）矿体的外推

矿体外推用有限外推和无限外推确定矿体边界点，根据不同情况，按以下原则外推：

1）两相邻工程一个见矿，另一个不见矿时，按工程间距的二分之一尖推；四分之一平推。

2）两相邻工程一个见矿，另一个不见矿时（即品位大于边界品位二分之一以上）按工程间距的三分之二尖推；三分之一平推。

3）两相邻工程一个见矿，另一个工程矿体的单工程厚度小于可采厚度，但达到米百值分值指标时则该工程按最低工业米百分值作为工业矿体相连

4）矿体的有限外推长度依据不同条件，即按普查阶段的网度（工程间距）外推。如工程间距小于网度的按实际工程间距的二分之一尖推；四分之一平推；如工程间距大于网度的按网度的二分之一尖推，四分之一平推。

5）矿体的无限外推长度，最大外推长度不得超过勘查网度工程间距的二分之一尖推，四分之一平推。

4.5矿体矿石量及金属量估算

矿石块段的矿石量及金属量根据矿体块段、体积、体重、平均品位按下列公式估算[7]：

（1）矿石量计算公式：

Q=D・V （4）

=2.6×103kg/m3×（160+140）m×80m×2m

=1.272×108kg

=1.272×105t

式中 Q为矿体块段的矿石量，D为矿体体重，V为块段体积。

（2）金金属计算公式：

Q（Au）=Q・C （5）

=1.272×105t×6.85×10-6

=0.871t

=871kg

式中Q（Au）为金金属量，Q为矿体块段的矿石量，C为矿石平均品位。

因本区未进行深部钻探，依据上述资源估算原则，推测矿体深度较浅，只有80m，如果深部钻探能发现新的金矿化，上述金属量还会发生显著增加，且石英脉在横向和垂向均会出现尖灭再现，其总体产状与主张裂面一致，目前地表发现的两条石英脉带只是这一地质现象的缩影，相信随着勘探程度的进一步深入，其规模还会发生明显的增大。

因此，项目组认为该区金矿找矿前景乐观，值得进一步深入勘查。

参考文献：

[1] 杜少喜，周小康，孙健，等.内蒙古白云鄂博地区海相沉积―火山岩建造中金矿地质特征及找矿标志[J].陕西地质，2009,27（1）：11~18.

[2] 周建波，郑永飞，杨晓勇，等.白云鄂博地区构造格局与古板块构造演化[J].高校地质学报，2002，8（1）:46~61.

[3] 内蒙古自治区地质矿产局.达茂旗地区1：50000区域地质图（巴音敖包苏木幅）.

[4] 内蒙古自治区地质矿产局.达茂旗地区1：50000区域地质调查图幅说明书（巴音敖包苏木幅）：4~15.

[5] 张洪涛.内蒙古包头―白云鄂博地区花岗质岩浆系列及金的成矿作用（博士学位论文）.北京： 中国地质科学院，1991.

[6] 《岩金矿地质勘查规范》（DZ/T0205―2002）

[7] 李守义，叶松青.矿产勘查学（第二版）[M].北京：地质出版社，2006.

Reference：

[1]Du Shao―xi, Zhou Xiao―kang, Sun Jian, Peng Hai―lian, Liu You―qi, Zhao Peng―pin.2009.The geological characteristics and exploration indicators of the gold mineral occurrences in the submarine sedimentary-volcanic formation of the North margin of north china plate in the Bayan Obo area[J].Geology of Shaanxi,27(1):11―18(in Chinese with English abstract)

[2]ZHOU Jian-bo, ZHENG Yong-fei, YANG Xiao-yong, SHU Yong, WEI Chun-sheng, XIE Zhi. Paleoplate tectonics and regional geology at Bayan Obo in Northern Inner Mongolia[J].Geological Journal of China Universities,2002,8(1):46―61(in Chinese with English abstract)

[3]The First Geological Survey Team of Inner Mongolia. 1： 50000 Geological Report of Bayan Obo, 1996(in Chinese)

[4]Zhang Hong-tao. Granitic magma series and its gold mineralization in Bayan Obo, Baotou, Inner Mongolia. Beijing: Chinese Academy of Geological Sciences,1991(in Chinese)

[5]Ministry of Land and Resources of PRC.《Specifications for hard-rock gold exploration》（DZ/T0205-2002）

岩石的工程性质篇6

【关键词】岩溶地区 工程勘察 钻探技术

中图分类号：P634 文献标识码：A 文章编号：

1 岩土工程地质条件分析

工程地质勘察钻探是直接获取岩土工程第一手资料的基本手段。在岩溶发育区进行工程建设，拟建建筑物选用下部的石灰岩作为桩端持力层。桩端持力层的石灰岩必须具有一定厚度、完整性较好、无岩溶分布，应采用以钻探为主的勘察方法，按照设计桩位逐桩布置钻孔。方法主要有回转钻探、冲击钻探，振动钻探、冲洗钻探等。主要岩土体有：杂填土、粉质粘土、淤泥质土、卵石、砾石、粉质粘土和风化石灰岩等。岩溶上部为第四系孔隙潜水，主要含水层为卵石，富水性强，下部为石灰岩岩溶地下水，具有承压性，富水性强。

2不同地层的钻探施工技术

2.1 粘性土层钻进技术

开孔后的前若干次，一般采用锤击钻进，取土试样或原位测试的钻孔则采用回转钻进或泥浆护壁回转钻进，必要时采用套管护壁。

2.2 卵石层钻进技术

厚度不大时，一般采用回转钻进或泥浆护壁回转钻进。钻穿卵石层后，打人套管，起保护孔壁的作用。厚度较大、密实度较高时，主要采用回转钻进，由于卵石层中一般含有地下水，卵石间孔隙较大，钻进时孔内一般会出现孔内漏水现象，孔壁易坍塌，往往在钻孔中加入粘土。回转钻进中若未出现塌孔现象，则继续钻进，若出现塌孔现象，加大泥浆浓度或采用套管跟管钻进方法，即钻入卵石层一定深度后，起拔钻具，击入相应口径套管，如此反复。

2.3 软土层钻进技术

无论采用何种钻进方法，进尺都比较快，遇土洞或土洞充填物，一般会出现掉钻现象，即钻具在不加压、不转动时在自重状态下往孔内自动下落。由于淤泥质士塑性低，土质松软，提钻后一般会出现孔内缩径现象，第二次下钻时达不到原来孔深；土洞若元充填或充填物少．具有一定空间，第二次下钻时可能会偏移原孔位，若土洞呈充填状态，土洞一般与下部灰岩联系密切，钻进该层时孔内会出现大量漏水或全泵量漏水，地下水位急剧变化，孔壁易坍塌。因此，钻进至软土层时宜采用肋骨钻头，加大孔径，并在钻探至软土后，及时下入套管保护孔壁。

2.4 岩溶石灰岩钻进技术

在岩土工程勘察过程中，尤其是采用冲灌注桩基础的建筑物，由于桩端持力层应置于完整性较好、有一定厚度、无岩溶发育的石灰岩中。因此查明设计深度范围内石灰岩岩溶发育规律、基本形态、规模大小，洞体顶底板埋深、充填物情况和岩石完整性等情况就是岩土工程勘察重点任务。

3 工程实例

3.1工程概况

拟建工程为十八层高层住宅楼建筑群，设计采用框架一剪力墙结构，预估单柱最大轴力约为5000kN，场地内满铺一层地下室，基础型式拟采用桩基础。

本工程区域为灰岩分布区，在以往的工程建设中多次发现灰岩中分布有溶洞和土洞。勘察揭露的地层分布如下：第四纪地层：①—1素填土(Q44)、①—2塘泥(Q44)、④ 淤泥质粘土(Q42)、⑦ 粉质粘土(Q32 )、⑨—1粉质粘土(Q31 )、⑨一3含砾粉质粘土(Q31)。

基岩岩性特征：本区下伏基岩主要分布⑩层志留纪泥质粉砂岩和层寒武纪泥晶灰岩。基岩层理面倾角平缓，与上覆第四系呈角度不整合接触，现根据其岩石类型和风化程度的不同将该基岩划分为两类岩石各三个风化带，各风化带特征如下：

⑩—1全风化泥质粉砂岩：灰黄色、红褐色，手易掰碎，原岩结构已完全破坏，已风化成土状，可塑～硬塑状态，含少量未彻底风化的粉砂岩碎块。局部铁质浸染；

⑩—2强风化泥质粉砂岩：灰黄色、红褐色，母岩成份已强烈风化，局部铁质浸染，裂隙发育，场地北部泥质成分含量较高，厚度较大。夹有少量中等风化岩块，岩芯呈碎块状，锤击易碎；

—2强风化泥晶灰岩：灰色、青灰色，厚层状构造；母岩成份已强烈风化，局部铁质浸染，裂隙发育，并有方解石填充；夹有少量中等风化岩块，岩芯呈碎块状，锤击易碎；

—3中等风化泥晶灰岩：灰色、青灰色，厚层状构造，岩石具泥品结构，以方解石为主，泥质物少量，粉砂微量。方解石为隐晶微粒状集合体(

在钻探过程中，钻孔ZK82处于22.6—23.2米发现溶洞，溶洞深度约0.6米。层顶高程为-9.64 —19.29m，揭穿部位层厚0.5～14.8m。

如图1所示：

3.2岩溶发育基岩钻探方案

钻探采用XY—l型钻机，施工时根据以往钻探施工的经验，故在准备了一批不同直径的套管、普通岩芯管、双层岩芯管、合金钻头、金刚石钻头及膨润土的同时也准备了一些打捞工具，进入场地后又准备了些粘性较大的粘土。钻探施工难点主要是如何在岩溶裂隙发育区堵住泥浆渗漏、如何在具有多层溶洞的岩溶区成孔。

为了判断岩体的完整性，保证岩溶鉴别的可靠性，准确计算岩芯采取率，我们采用双层岩芯管金刚石钻头、泥浆护壁的钻进方法。

在钻进的过程中，当遇到岩溶裂隙发育区时，泥浆会迅速流失，即发生漏浆现象，泥浆无法返回孔口，有可能发生埋钻和烧坏钻头现象，使工程无法进行。针对上述情况，我们采取了相应的解决方法：采用优质膨润土泥浆护壁、水泥浆护壁成孔工艺，将泥浆、水泥浆的浓度调高，用来堵漏，但此法效果并不理想。

后经过多次尝试，采用的方法是向孔内回填粘土块，然后放下钻具挤压粘土，并上下震动，使投入孔内的粘土大部分挤进岩溶裂隙之间，部分成为泥浆，再开机扫孔，目的是让剩余的粘泥挤在孔壁上，达到护壁的目的，同时也为了造浆。用于堵漏的粘土，采用附近场地的老粘土层，其塑性大，粘结性强，堵漏后不容易被冲洗液冲刷掉造成第二次渗漏。这样施工的结果是堵住了岩溶裂隙，阻止了漏浆，对于小溶洞，操作方法同上。

3.3钻探施工其他注意事项

3.3.1在开工前编写好勘察纲要，勘察纲要内容要完整，对勘察目的和要求要具体，设计要详细，施工方案要合理。勘察工期安排要合理，不能太仓促，不能由于业主不太清楚勘察是由众多工序组成就一味的迁就。勘察纲要要经过审核审定后才能施工，在施工中要严格按照勘察纲要的指导施工，不能开工后就将勘察纲要置之不理。

3.3.2在野外施工中，严格把好质量关。为了保证野外第一手资料的正确性，在施工前，应专门对各施工机长进行了岗前质量、技能及安全培训，并在现场安排管理工作人员进行监督工作。在开工前，检查每台钻机的材料是否齐全，不齐全的决不允许开工。

3.3.3准确揭露岩溶形态的分布、形状和规模。项目负责人有针对性地参与一台钻机的工作。严格按有关规定指导钻机施工，对取样编录、原位测试过程严格要求，现场技术人员手要勤、眼要快，对地层变化观察要仔细，尤其是有软土和溶洞情况的钻孔。

3.3.4严格把好室内资料整理关，勘察报告除了要符合国家规定的深度要求，还要严格贯彻执行国家强制性条文的规定。所提参数要准确，保证工程勘察质量，正确反映工程地质条件。并由总工审核勘察成果。

4结论

岩石的工程性质篇7

关键词：岩爆 模型 能量 应力 预测

1． 前言

岩爆是深埋地下工程施工过程中常见的动力破坏现象，它是由于岩石积聚的应变能大于岩石破坏所消耗的能量时，多余的能量导致岩石碎片从岩体中剥离、崩出。强烈的岩爆常常带来灾难性的后果，如人员伤亡、施工设备毁损甚至地下工程报废等等。针对这一问题，很多学者根据现场调查及室内模型试验对岩爆的发生机理、预测方法、及控制手段等方面做了大量的工作[1-9]。但由于岩石固有的一些特性如各相异性、不均匀性，许多研究成果仅限于某些方面的事后验证，没有形成统一的认识。因此岩爆问题的研究还远没有形成系统的研究成果。

本文简要介绍了国内外目前在岩爆的数学描述、发生条件以及预测方面进行的工作，旨在为相关的研究工作提供借鉴。

2． 岩爆的数学描述

在分析岩爆发生机制时，人们注意到，地下洞室岩爆是岩体由于几何及力的边界条件发生变化导致岩石材料力学性质发生改变，从而导致岩体突然失稳。这种失稳是一种突变现象，它具有多个平衡位置、突跳、滞后、发散和不可达等特点。应用现代数学中的突变理论可以对此过程进行较好的描述，例如初等突变理论中的尖点突变模型[10,11]。

尖点突变模型的标准势函数为[12]：

（1）

式中，为势函数，为状态变量，为控制变量。

令，可以确定其平衡位置，如下式。

（2）

方程实根的数目由判别式决定。

根据突变理论，为稳定的平衡， 为不稳定平衡，为两者间的转折点。同时，在状态－控制变量空间中，曲面M: 称为平衡曲面，参数空间曲面B: 称为分叉集，如图1所示。在平衡曲面的上、中、下三叶分别代表可能的三个平衡位置，其中上下叶为稳定平衡，中叶为不稳定平衡。

图1 尖点突变模型[12]

用尖点突变模型可以对岩爆现象进行解释。设为表征洞室稳定状态的变量，为影响洞室稳定性的变量，在图1中可以观察到不同的路径上洞室的稳定状态发生的变化。

路径始终处于上叶，在该路径上洞室一直处于稳定的平衡状态。虽然该路径上洞室也有可能进入破坏状态，但这种破坏是一个连续的过程，如围岩较软，其单轴抗压强度较低，高地应力区的应力值超过了岩石的长期强度，洞室出现加速蠕变直至破坏的一种流变过程，而不是突然失稳。路径开始处于稳定平衡的上叶，当到达上叶与中叶的皱折时，系统由稳定向非稳定过渡。此时若围岩受到轻微的扰动，如爆破振动导致控制变量发生微小变化，路径继续往前时，洞室的状态不可能进入中叶，因为中叶是不稳定的亦即不可能达到的状态，洞室控制变量经过调整，其状态直接跳跃到下叶，发生岩爆，洞室失稳。该路径下洞室的状态的不连续变化称之为突变。

由于岩爆与围岩的储存和释放的能量有关，因此一般从能量角度对洞室和围岩组成的系统进行定量分析。

文献[10]根据最小位能原理建立圆形洞室的尖点突变模型并定量地研究了岩爆的发生过程，得出了岩爆发生时系统必须满足的条件。

假设外力作用在圆形洞室外的无限远处，在围岩应力作用下，围岩分为弹性区和软化区，相应的应变能分别为e和s。

（3）

（4）

总应变能：

（5）

系统的势能由应变能和外力功组成，外力作用点在无限远处，该处位移为零，故外力势能为零，。

当势能取极值时，系统处于平衡位置即，或

（6）

将（6）式变换成（2）相同的形式： （7）

（8）

（9）

各符号的意义见文献[10]。

为围岩弹性区广义刚度与软化区广义刚度绝对值之比。

发生岩爆时，系统处于非稳定平衡状态，此时，得。

由（8）可知，若，则。根据的定义，发生岩爆时弹性区广义刚度小于软化区广义刚度。广义刚度不仅与岩石参数，，而且与外荷载有关。由于该条件是在发生岩爆的前提下得出的，故称为围岩发生岩爆的必要条件。

3． 与岩爆事件相关的几个因素

岩爆的发生与很多因素有关，一般分为以岩性为主的内因条件和以围岩应力、结构及施工荷载为主的外因条件。

3.1 岩性因素

岩爆是由于围岩储存的弹性应变能大于岩石破碎所消耗的能量，引发岩石碎片从岩壁突然飞崩出来。因此，发生岩爆的围岩必然有较高的储存弹性应变能的能力。一般来讲，坚硬、完整的岩体，其储存应变能的能力高，发生岩爆的倾向性也高。

判断岩石发生岩爆的倾向性大小可以通过多种指标测试，目前较常用的指标有岩石的脆性系数，弹性变形能指数，岩石冲击能指标。

人们很早就注意到岩爆与岩石脆性有很大的关系，岩石的脆性越大，岩爆的倾向越高。现代细观力学通过室内试验及现场采样的断口扫描电镜分析[1，2]，也证明了这种关系。文献[2]研究发现，岩爆是一渐进破坏过程：劈裂成板剪断成块片、块弹射，在这个过程中，最基本的现象就是岩体脆性断裂破坏。从这个意义上讲，可以认为岩爆与岩石的脆性破裂有关。

岩石的破裂是岩石内部微裂纹产生、发展的宏观结果。脆性破裂是指岩石破裂之前末出现任何明显永久变形的破裂形态。由于岩石结构的复杂性（非均质、不连续），因此宏观破裂之前的岩石形态决不是纯弹性的，故脆性破裂概念指的是那种在很小(与弹性应变相比)的非弹性应变之后发生的破坏。岩石的单轴和三轴压缩试验均可以看出，脆性大的岩石峰值后很快发生宏观破坏，相对来讲破坏消耗的能量较少。

由岩爆的破坏过程可知，岩石的脆性破坏是岩爆发生的必不可少的先决条件之一，因此岩爆倾向性指数在很大程度上取决于岩石的脆性。

岩石的脆性系数用下式表示：

文献[14] 建议根据下式计算岩石的脆性系数，并划分岩石的岩爆倾向：

式中为调节参数，一般取0.1，、分别为岩石单轴抗压、抗拉强度（）， 、分别为单轴压缩条件下峰值前后的应变。

无岩爆；轻微岩爆；严重岩爆。

弹性变形能系数是通过岩石单轴压缩试验得出的结果。当轴向荷载时，卸载，求出卸载过程中试样所释放的弹性变形能及岩石发生塑性变形和微破坏所消耗的能量，如图2。两者的比值称为弹性变形能指数。根据Kwasnieski M 1994年研究结果[15]，越大，发生岩爆的强度越高。以下是根据煤岩试验得出的指标：

当时，无岩爆;

当时，弱到中等程度岩爆；

当时，强岩爆。

图2 岩石的加载卸载曲线[15]

岩石的冲击能指标是指岩石在单轴压缩的应力应变全过程曲线中，以应力峰值为界的左右部分曲线与应变坐标所围成的面积，亦即岩石加载过程中所吸收的能量与破坏过程中所消耗的能量，，如图3

图3 应力应变全过程曲线

冲击能指标旨在建立岩石在破裂过程中释放的能量与消耗能量的关系，当时，认为该岩石有发生岩爆的倾向。实际上，该指标仅对坚硬的岩石才有意义，如前所述，中包含岩石发生塑性变形和微破坏所消耗的能量，而不是峰值后区岩石破裂所释放的能量。对坚硬岩石才几乎等于岩石中储存的弹性应变能。因此，该指标在预测岩石的岩爆倾向时较弹性变形能系数方法偏保守。文献[9]建议在中减去岩石加载过程中所消耗的能量，即取卸载曲线下的面积代替加载曲线下的面积，见图3，用该方法确定的冲击能指标的更能反应岩石的岩爆倾向。

除了上述三种关系外，有些学者还提出其它方法确定岩石的岩爆倾向，如松弛试验法，能量比及动态法等等，并建立了相应的判别准则，这些方法在一定程度上预测岩石岩爆的倾向。

3.2 岩爆发生的应力条件

在有岩爆倾向的岩体中进行地下工程施工时，高的地应力使岩体聚集较高的应变能，在满足一定的条件时导致岩爆的发生。根据国内一些工程统计，地应力场中最大主应力与单轴抗压强度满足以下关系时有可能发生岩爆[14]：

地下工程施工过程中，开挖卸载使围岩应力重新分布，和按一定的比例同步上升，洞壁上，岩爆在和上升的过程中发生[6]。此时控制洞室稳定的主导因素为洞室的切向应力，据文献[4]的研究结果，切向应力与岩石单轴抗压强度间满足以下关系时有可能发生岩爆：

3.3 工程地质与水文地质因素

由于围岩是一个复杂的结构体，其结构面对地下工程的稳定性将产生严重的影响。就岩爆而言，岩体的结构及结构上的各相异性对岩爆起控制作用，表现为不同结构面的岩体其储能和释放能量的差异很大，文献[3]称之为岩体的“岩爆的结构效应”。当主节理与最大主应力夹角为时，储存与释放的能量较小，常产生剪切破坏，而不产生岩爆；时，储能能力越强，产生剧烈岩爆；或大于时，由于能量被结构面本身的永久变形所消耗，储存下来的弹性能量较少，即使产生岩爆，强度不高。

岩爆的发生与围岩的水文地质情况也有关。相同岩性及构造的围岩，干燥的围岩较存在裂隙水的围岩更容易发生岩爆。这是因为结构面中的裂隙水使岩石的破裂强度降低，其储存与释放能量的能力比围岩处于干燥环境下的能力低。

另外，岩爆还与地下空间的剖面形状，施工顺序，支护方式及爆破、地震有关，这些因素表现为影响围岩的应力分布，或是当围岩处于临界平衡时，动力扰动使围岩失稳。

4． 岩爆的预测预报

以上分析可知，岩爆的影响因素很多。虽然各判别准则都是建立在室内试验或现场调查的基础上，但仅凭一两个岩石指标就对岩体岩爆进行准确预测很不现实。因此，在预测岩爆时有必要全面综合考虑这些因素。

众所周知，岩体是一种多相不连续介质，其工程力学行为及变形和破坏机制在主客观两方面的相当程度上都是随机的，模糊的，也就是不确定的，且更由于获取信息与数据等方面限制和不完全，不充分，它又是不确知的，因此通过经典的力学方法对其描述往往不完备[17]，对于岩爆尤其如此。冯夏庭教授开创的智能岩石力学在岩爆预测方面独树一帜，它撇开数学力学对岩体的精确描述，通过专家经验及工程实例，建立输出模式到输出模式的非线性映射，再通过网络推理待识别岩爆发生的可能性及烈度。该方法综合考虑了各方面的因素，如岩石的性质、岩体结构、洞室结构、开挖和支护方式等等，是其它方法无法比拟的。采用智能岩石力学方法开发的综合智能系统成功地预测了南非金矿中的一些岩爆事件[16，17]。

根据对一些岩爆事件的统计，岩爆一般发生在洞室开挖后几小时到几十小时，因此洞室开挖过程中的岩爆监测预报对保证施工安全有重要的意义。

从岩爆发生的机制可知，岩爆发生的过程实际上是围岩应变能释放、应力重新分布的过程，可以通过对洞室的微地震事件（或声发射）的监测来反映能量释放过程[18,19]。然而现场监测表明，微地震事件的频度与岩爆事件并不存在对应的关系。文献[20]发现，地下洞室开挖过程中的微地震事件的位置分布具有分形特征，其分形维数与能量释放率间存在某种关系。用分形几何对岩爆描述为：岩爆实际上等效于岩体内破裂的一个分形集聚，这个破裂的分形集聚所需能量耗散随分形维数的减少而按指数率增加，即：

如果将其监测结果采用分形几何进行处理，可以较准确地预报岩爆事件。

5． 结语

现有的研究结果表明，岩爆的产生过程是一个突变过程，可以通过尖点突变模型进行解释；岩爆产生的最主要因素包括岩石性质，围岩应力状态，水文与工程地质条件等；地下工程岩爆预测必须综合考虑各种相关因素。

随着能源地下储存、核废料深埋处理、深部矿产资源开采及高地应力地区的隧道建设等大量地下工程建设的发展，岩爆问题成为人们成为目前岩石力学研究的焦点问题之一。深入分析岩爆发生机理、条件、提出岩爆的预测和控制方法对于确保工程安全具有非常重要的意义。

参考文献

1． 张梅英，李廷芥 等. 岩爆形成机理的细观力学实验分析[J]. 内蒙古工业大学学报，16（3）112－117.

2． 谭以安. 岩爆岩石断口扫描电镜分析及岩爆渐进破坏过程[J]. 电子显微镜学报，1989年第2期，41－48

3． 谭以安. 岩爆特征及岩体结构效应[J]. 中国科学B辑，1991年9月第9期，985－991

4． 王文星，潘长良. 现场岩爆发生条件探讨[J]. 西部探矿工程，2002,74（1），54－56.

5． 唐礼忠，王文星. 一种新的岩爆倾向性指标[J]. 岩石力学与工程学报，2002，21（6），874－878.

6． 许东俊，章光 等. 岩爆的应力状态研究[J]. 岩石力学与工程学报，2000，19（2）167－172.

7． 李长洪，蔡美峰 等. 岩石全应力－应变曲线及其与岩爆的关系[J]. 北京科技大学学报，1999，21（6），513－515.

8． 冯涛，王文星，潘长良. 岩石应力松弛试验及两类岩爆研究[J]. 湘潭矿业学院学报，2000，15（1）27－31.

9． 唐宝庆，曹平. 引起岩爆因素的探讨[J]. 江西有色金属，1995，9（4），4－8.

10． 潘一山，章梦涛，李国臻. 洞室岩爆的尖角 突变模型[J]. 应用数学和力学，1994，15（10），893－900.

11． 费鸿禄，徐小荷，唐春安. 地下洞室岩爆突 变理论研究[J]. 煤炭学报，1995，20（1），29－33.

12． 钱伟长主编，非线性力学的新发展－稳定性 分叉 突变 混沌[M]. 华中理工大学出版社，1988年.

13． 冯涛，谢学斌 等. 岩石脆性及描述岩爆倾向的脆性系数[J]. 矿冶工程，2000，20（4），18－19.

14． 陶振宇，潘别桐 著. 岩石力学原理与方法[M]. 中国地质大学出版社，1991年.

15． J.A.Wang, H.D.Park. Comprehensive prediction of rock burst based on analysis of strain energy in rocks [J]. Tunneling and underground Space Technology, 16(2001) 49-57

16． 冯夏庭. 地下洞室岩爆预报的自适应模式识别方法[J]. 东北大学学报，1994，15（5），471－475.

17． 冯夏庭 著. 智能岩石力学[M]. 科学出版社，1999年.

18． C.Srinivasan, S.K.Arora, R.K.Yaji. Use of mining and seismological parameters as premonitory of rockburst[J] . Int. J. Rock Mech. Sci. Vol. 34,No. 6.pp1001-1008,1997

19． V.A.Mamsurov. Prediction of rockbursts by analysis of induced seismicity data[J]. Int. J. Rock Mech. Sci. 38(2001) 893-901

岩石的工程性质篇8

5000字工程地质实习报告范文

一、实习概述

实习目的：

工程地质实习是港航专业重要的实践性教学环节，实习实践教学和课堂理论教学具有同等重要作用，工程地质实习的目的在于通过实习使学生具备分析、解决在实际工程中出现的简单条件下的地质问题的能力。

实习任务：

1、固课堂所学的基本理论，理论联系现场实际，再回归到理论上来，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、解矿物和岩石的形成过程、结构、产状等，掌握野外判断能力，加深对其认识

3、运用自己所观察到的具体的实际资料进行分析总结，加深对地质学习的系统理解。

4、培养学生吃苦耐劳、团结协作、积极主动的优良品质和提高学生的人文素质。

实习时间：

2016年4月23日

实习地点：

南京市汤山地区

南京地质博物馆(各类矿物、岩石等)

实习路线：

文天学院陡山北坡采石公路剖面(火石峰背斜)小铁路人工剖面南京地质博物馆文天学院

二、习地区地质概况

1、地层岩性(部分)

青龙群(T1+2q)

厚度约500m，与大隆组整合接触。

在棒槌山西端人工剖面其下部暴露清楚，称为下青龙组(T1x)，可分为三部分：

下部为黄绿色页岩、泥岩，夹薄层微晶灰岩，产蛇菊石、克氏蛤。

中部为灰色薄层微晶灰岩与黄绿色页岩，黄褐色泥岩互层，层理清晰，产佛来明菊石等。

上部为灰色中厚层、薄层微晶灰岩夹黄褐色泥质微晶灰岩、钙质页岩及薄层瘤状微晶灰岩、微晶砾屑灰岩。

顶部为厚层微晶灰岩，被覆盖，在死虎岩附近山包上出露清晰。

在各层灰岩中，缝合线构造均很发育。

青龙群上部称为上青龙组(T2s)，厚度约300m。剖面在死虎岩附近山包上出露完整，可分为三部分：

下部为灰色中薄层微晶灰岩，泥质微晶灰岩夹紫红色泥质微晶灰岩及瘤状灰岩数层(4～7层)，产多瑙菊石、荷兰菊石等化石。

中部为灰色中薄层微晶灰岩，蠕虫构造及其发育。

上部为灰黄色中层泥质微晶灰岩夹厚层及薄层微晶灰岩。

顶部为纹层状白云质灰岩。

在各层灰岩中缝合线构造极其发育。

2、地形地貌

湖山地区位于南京城东28km，地形上由三列山组成，走向北北东。北列山海拔120～169m，包括排山、棒槌山。中列山山势较高，包括黄龙山、团山、纱帽山、土山、陡山、狼山等，主峰孔山海拔341、8m。南列山简称汤山，主峰海拔292、3m，著名的猿人洞(葫芦洞)和雷公洞(裂隙式溶洞)即发育于南列山。三列山之间是两个纵向次生谷地，北侧湖山谷地是龙潭煤系地层经地表水侵蚀形成，南侧谷地是志留纪高家边组页岩被剥蚀而成。湖山次生谷地两侧的谷坡上，发育有二级阶地。第一级阶地海拔4060m，即农田、煤矿所在地，二级阶地海拔6070m，主要为残积、坡积之碎石，夹少量冲积成因的粉砂质粘土。

3、地质构造

汤山位于青龙山汤山仑山复式大背斜中段，背斜轴在这一带昂起，构成一个短轴穹隆状背斜。背斜核部出露寒武系、奥陶系地层。背斜北翼陡，南翼缓，西端向西倾伏，东端向东倾伏。汤山背斜北翼发育有次一级的向斜(陡山向斜)和背斜(孔山背斜)。向斜构成中列山主体，向斜南翼陡，地层倾角常达 70～80，局部直立甚至倒转，北翼倾角25～35，向斜轴面向南倾斜。陡山顶为向斜核部，现采场平台仍可见部分向斜核部地层(栖霞组)出露。背斜紧靠向斜北侧，严格与向斜平行展布，组成大部分中列山之北坡，仅孔山主峰位于背斜核部。背斜南翼地层倾角缓，北翼地层倾角陡，通常为80～90，背斜轴面南倾。在陡山北坡雪浪庵大冲沟西侧石榴庵背斜核部出露地层为五通组。从地貌发展阶段看，该区域剥蚀作用进行得相当深刻，背斜成谷，向斜成山的现象比较普遍。实习区域断裂构造出露也较清楚。横向平移断层、正断层以及纵向的逆断层相当发育，陡南逆冲断层、陡西平移正断层以及陡山北坡的地垒构造出露都很清楚。在陡山北坡采石公路沿线，可以观察位于背斜南翼近核部位置顺层侵入的闪长玢岩出露，为燕山早期的产物。

4、其他地质现象

实习路线沿途还可见滑坡、重力折曲、风化分带、岩溶等地质现象，可拍摄照片或绘制信手剖面图。

泉水有孔山寺泉和棒槌山泉出露，均为上升泉。

5、地壳运动与地质发展简史(部分)

宁镇地区是下扬子断裂拗陷带的东段。从震旦纪到早古生代末，这里地壳比较稳定，运动缓和，只有多次轻度的升降;整个环境是浅海，堆积了厚度 3000余米的石灰岩、白云岩、页岩、砂岩地层，化石丰富。有时有硅质物供应，在震旦、寒武、奥陶及志留系等地层均或多或少出现过薄层的硅质岩或燧石结核(后者在碳酸盐地层中)。志留纪末期，华南发生了强烈的加里东运动，本区受到深刻的影响，海水退却，成为陆地，接受剥蚀。早中泥盆世的沉积物很不发育。到晚泥盆世初在准平原化的条件下，开始堆积了平原型河流沉积，随着出现了大型的湖泊沉积。这就是上泥盆统的石英砂岩和页岩地层。局部地区堆积了薄薄的赤铁矿层。早石炭世，本区处于海陆交互地带，海水时进时退，堆积了具有滨岸沉积特征的下石炭统的灰岩、页岩、砂岩。从中石炭到早二迭世，本区地壳稳定而缓慢的持续下沉，在沉陷得到沉积物补偿的条件下，堆积了浅海的碳酸盐沉积，这时气候温暖，海中生物繁盛，化石丰富。从远处周期性地运来的硅质物质，它成为薄层硅质岩或燧石结核形式堆积下来。在早二迭世末期还堆积了含锰磷的沉积物，这就是下二迭统孤峰组，在局部地方有开采价值。早晚二迭世之交，地壳有一度重要的上升、隆起过程，称为东吴运动，使本区海水退却，成为滨海沼泽环境，从而堆积了上二迭统的含煤地层，这就是龙潭煤系地层。东吴运动毕竟还是短暂的，到二迭世后期，海水复行侵入，直到中三迭世后期为止，本区又堆积了浅海特征的上二迭统大隆组，下、中三迭统青龙群。青龙群沉积过程中，整个下扬子拗陷已经有明显的收缩，海水逐渐变浅，青龙群的顶部出现了在海湾、泻湖环境下形成的石膏沉积。青龙群沉积完毕以后，本区发生了印支运动的第一幕，这是地壳运动性质的一次突变，有古生代以来长期的升降运动性质转化为褶皱的性质，青龙群以及以前的老地层全部参加到褶皱中，形成了宁镇山脉的雏形。整个下扬子的山脉淮阳山脉也是因为这一运动而奠定轮廓，地质上称这一运动为淮阳运动，在宁镇地区称为金子运动。由于金子运动结束了下扬子地带长期海侵的历史，使之成为陆地。在金子运动形成的山间盆地中堆积了中、上三迭统的黄马青群沉积，它与青龙群在许多地方是明显的不整合接触关系，它的底部普遍堆积有数十米到一二百米厚的碳酸盐质角砾岩。黄马青群堆积的晚期，气候由干热转为湿热，地势变为比较平坦，在局部地方形成含煤沉积，这就是黄马青群上部局部出现的范家场组含煤地层。此后，地壳运动再次剧烈进行，使包括上三迭统在内的所有地层褶。这次地壳运动是金子运动的继续和发展，属于印支运动的第二幕，称为南象运动。在南象运动的作用下，宁镇山脉的格架全面完成。地貌上是山脉和山间盆地相交织。在山间盆地中堆积了下、中侏罗统的象山群砂岩、页岩沉积，其底部是河流沉积，中上部过渡为湖泊沉积，局部地点有煤的形成。象山群与下伏地层在许多地方都是明显的不整合接触，如栖霞山附近的南象山，它不整合地盖在下二迭统栖霞组之上，有的地方，如西岗附近它不整合地盖在中、上三迭统黄马青群之上。

象山沉积以后直至白垩纪末期，这里地壳运动频繁，主要形式是差异性质的断块运动。断裂极其发育，沿断裂的垂直位移量很大，在断裂下落的部位形成盆地，堆积了很厚的上侏罗统到白垩系的洪积与河湖沉积，形成很厚的砾岩、砂岩和页岩。同时，由于断裂切割相当深，地壳深处的岩浆沿断裂带上升、侵入和喷出，因而陆相地层中同时产出很多的中酸性的火山熔岩、凝灰岩。此外，大量的中酸性侵入岩也侵入到前第三系地层中。侏罗纪、白垩纪是本区岩浆活动高潮时期，形成了内生金属矿床，如栖霞山大型铅锌矿，汤山附近的铜矿等。

侏罗纪到白垩纪的地壳运动统称为燕山运动。相应的地层之间出现了不整合接触关系，但地层的褶皱比较缓和而开阔。

第三纪以来，地壳仍有大幅度的差异升降，在内陆盆地中堆积了厚度很大的陆相砾岩、砂岩、页岩地层。第三系的一些层位是有利的生油地层和找油对象。由于地壳运动和缓、微弱，第三系地层产状极其平缓。但第三纪末期第四纪初期，发生了一些重要的断裂，它切割到地壳深部，有的甚至与某些深达上地幔的断裂相沟通，使深部的玄武质岩浆上升、喷溢，形成了南京附近的一些中心式火山喷发及玄武岩层的堆积，例江宁方山和六合方山都保存了较好的火山地形。

三、实习内容成果

早上十点钟我们来到南京东郊汤山镇湖山地区并于火石峰集合。首先老师让我们调整罗盘，当地的磁偏角为4，并教会我们怎样使用罗盘一级岩层表面不平整时怎样样量岩层的产状。

我们徒步走上山去，看到了背斜、向斜、褶皱。通过现场观察回归课本，对地质构造现象有了更深的认识。了解到背斜岩层向上弯曲，两侧岩层相背倾斜，核心岩层时代较老，两侧依次变新并对称分布，向斜岩层向下弯曲，两侧岩层相向倾斜，核心岩层时代较新，两侧依次变老并对称分布。背斜，向斜是褶皱的两个基本类型，褶皱就是多个连续的背斜，向斜。老师还给我们讲了一些背斜成谷，向斜成山的道理。在野外为了识别褶皱，我们一般可沿垂直于岩层的走向进行观察，首先根据岩层是否对称重复，判断褶皱是否存在，然后对比褶皱核部和两翼的岩层的新老关系，判断褶皱是向斜还是背斜，最后根据两翼岩层的产状，判断褶皱是直立的、倾斜的，还是倒转的。通过观察和聆听老师讲解，我们对地质构造现象有了更深的认识。

通过老师的介绍，研究宁镇山脉湖山地区已有多年的历史，早在李四光时代，现在有日本的小野家族，该地区的地质构造为三山夹两谷地貌，低山丘陵。我们实习路线由北向南前进，地质年代越来越新，通过沿途学习，我们看见第一个岩层为老虎洞组(C11)，老虎洞组的演示成分为白云岩，表面有刀砍装溶沟，俗称刀砍纹，为灰色、浅灰色结晶白云岩，致密，较坚硬，遇酸仅微起泡，风化面有刀砍状溶沟。含有灰黑色、灰白色、肉红色、燧石结核，呈透镜体或团块状，产不规则石柱珊瑚等化石。

接下来是黄龙组(C2h)，但只有很少的一块岩石。黄龙组与船山组假整合接触，黄龙组底部有白云岩砾岩，砾块半棱角、半滚圆状到不规则状，直径3～5cm为主，由方解石胶结，其晶粒达1cm以上，厚约5m。

黄龙组下部为白色微晶灰岩，斑块巨粒结晶灰岩，晶粒可粗达0、1～1cm，厚约5m。

黄龙组主体部分为灰白色略显肉红色微晶生物屑灰岩为主夹生物屑灰岩、砂屑灰岩，厚层到块状，层理不清，仅能根据缝合线构造来判断其层面产状。产布克小纺锤虫筳、筒形纺锤虫筳、刺毛螅、莫斯科唱贝、满苏分喙石燕、犬齿珊瑚，厚度约55m。

在此之后我们看到了河州组(C1h)，和州组厚度为5m，与老虎洞组假整合接触。为灰黄色泥质及白云质微晶灰岩，含少量生物碎屑。可见袁氏珊瑚、贵州珊瑚、巨长身贝、不规则石柱珊瑚、轮状轴管珊瑚等化石。

在河州组不远处为高骊山组(C1g)，但我们所看到的高骊山组覆盖，呈沟状分布，纵深2m左右，厚度约36m，假整合于金陵组之上，金陵组顶面颜色发红，有铁锰质薄层堆积。下部为灰白色、深灰色、紫红色页岩夹夹薄层砂岩，含灰褐色泥质生物碎屑微晶灰岩透镜体，见腕足类化石碎片。中部为灰黄色石英砂岩、粉砂岩夹数层灰紫色、灰绿色、灰色页岩。上部为灰白色、灰绿色、紫红色及灰黑色粘土质及粉质页岩，夹少量薄层砂岩。

金陵组(C1j)厚约6m，与五通组假整合接触。为灰黑色微晶生物碎屑灰岩，厚层状，生物碎屑中主要是海百合茎及腕足类碎片，含有机质及泥质成分较高，底部有一层铁质粉砂岩与五通组接触。盛产假乌拉珊瑚、笛管珊瑚，始分喙石燕、金陵穹房贝等化石。

随后张老师带领我们来到了一处平缓的山坡，山坡侧面为明显的背斜构造，是汤仑复式背斜，北翼较陡，南翼缓，层次清晰，此为五通组(D3w)，岩石主要成分为石英砂岩，五通组厚约150m，可分为四部分：底部为为灰白色石英砾岩、石英砂岩，厚层状，层次清楚。石英砾岩有三层以上，砾岩成分为白色石英、黑色燧石、浅色具纹理之硅质岩等，滚圆或半滚圆状，砾径1～3cm为主。砾石可排列成单向斜层理。下部为灰白色石英砂岩，厚层状，间夹粉砂岩薄层。砂岩中石英含量可达95%以上，硅质胶结，具缝合线构造，具单向斜层理。上部为黄褐色砂岩、粉砂岩，夹有较多的灰白色粘土岩及灰黑色碳质页岩，局部夹扁豆体状薄层赤铁矿。在灰黑色页岩及灰黄色砂岩中可找到斜方薄皮木、亚鳞木、楔叶木等化石。顶部为灰白色中厚层状石英砂岩，缝合线构造非常发育。

我们还看到了断层，了解到断层是岩石受力发生断裂，断裂面两侧岩石存在明显位移的断裂构造。断层的规模大小不等，大者沿走向延伸可达上千公里，向下可切穿地壳，常由许多断层组成，称为断裂带﹔小者可见于手标本。几何要素，断层由断层面和断盘组成。断层面是岩石沿之发生相对位移的破裂面，简称断面，可以是一个单一的面，也可以是一个有一定宽度的带。断层面与地面的交线称为断层线。断盘指断层面两侧的岩块。位于断层面之上的一盘称为上盘，断层面之下的一盘称为下盘。如断层面直立，则按其相对于断层走向的方位来描述。

断层是地壳上部构造层次脆性剪切变形的典型产物。有的大断层向深处其倾角逐渐变缓，使断层面成凹面向上的弯曲，其剖面似铲形或犁形，称铲状断层或犁式断层。在地壳深处的韧性变形域，相当于断层的两盘作相对剪切位移的变形带称为韧性剪切带。

研究方法主要是在野外如何识别断层，确定断层面的产状，判断断层的运动性质，测定其两盘相对位移的距离，分析断层形成的时代及活动历史。常见的识别断层及其两盘相对运动方向的标志有﹕地质体的不连续。地层﹑岩脉和矿脉等在平面或剖面上突然中断或错开，表明断层的存在，并可求其断距。地层的重复或缺失。走向断层常见的一种效应。结合地层与断层两者产状的关系，可以判断是正断层还是逆断层。一般正断层造成垂向上的地层缺失，逆断层造成垂向上的地层重复。擦痕是断层面上两盘岩石相互摩擦留下的痕迹。断层面有时被磨光，并附有铁质或硅质的薄膜，光滑如镜，称为摩擦镜面。其上的平行细纹指示了两盘相对运动的方向。断层面上生长的石英或方解石纤维状晶体，貌似擦痕，称为擦抹晶体。它们是在断层运动过程中平行运动方向生长的晶体，纤维方向代表了断盘相对位移的方向。牵引构造。断层运动时断层近旁岩块受到拖曳造成的岩层局部弯曲，或岩层由塑性变形进一步发展而破裂成断层时留下的弧形弯曲。弧形凸出的方向大体指示所在盘的相对运动方向。断层岩。断层带中因断层动力作用被搓碎﹑研磨而改造的岩石。有断层角砾岩﹑碎裂岩及断层泥等，是脆性变形的产物，常见于一般断层中。糜棱岩是另一种常见于大断层带中的岩石，它是深处韧性剪切变形的产物(见韧性剪切带)。此外，地貌现象(断层崖﹑错断山脊﹑水系突然改向等)也有助于识别断层，尤其是活动断层。

在湖山地区的考察实习在忙碌中结束，下午我们来到了位于珠江路上的南京地质博物馆，博物馆的门外存放着几块大的岩石。老师就在外面给我们讲了一些关于矿物岩石的基本知识，让我们对他们有个大概的了解。

博物馆里的岩石和矿物琳琅满目地陈列在展柜里，有关地球科学的图画也挂满了墙。这里的岩石和矿物有的在学校的实验室里见过，但更多的是从未见过的，只见于书本上介绍，自然也没有那种感性的认识。这里有常见岩石，如花岗岩、玄武岩、石灰岩、片麻岩、辉绿岩、混合岩、大理岩等。也有常见的矿物，如石英、萤石、长石()、刚玉和云母等。薄片状，鳞片状，块状，土状，球状，钟乳状，黄的，绿的，红的给了我们无限的视觉冲击。我们一边仔细观察这些矿物和岩石的颜色和形状，一边看标本下面关于这些矿物和岩石的结构和构造的讲解，以及他们的工程地质评价。看到了灵璧石，雄黄雌黄，孔雀石，内蒙的鸡血石章石雕，吉林的松花砚。还看到不少钻石，玉和翡翠。如金绿宝石，红宝石，绿宝石，祖母绿，和田玉，南阳玉，珍珠等等。不过这里最吸引眼球的要数沙漠玫瑰了，

沙漠玫瑰又称戈壁石、风雕石，常见的有球状的和块状的，主要产于浩瀚隔壁，沙漠玫瑰是自然形成物，是沙漠的细石经风吹雨打后形成类似玫瑰般的结晶石，这种岩石在天然奇石市场上占有特殊的地位，具有极其珍贵的研究和收藏价值。博物馆里同样陈列这大量的生物化石，有硅化木，中华鲟鱼，潜龙，古蜻蜓化石，大型的恐龙化石和恐龙蛋化石，以及第四纪全新世的鹿角，也有小型的植物和动物化石，如距今数亿年的震旦角石、莱德利基虫、创孔海百合、狼鳍鱼、拟蜉蝣等，不一而足。

在博物馆参观的过程中，我们也看到了一些老科研人员在以前搞野外科研的时候所用过得的物品，很难想像他们是如何在那么恶劣的环境下去从事科研工作的。不过也正是因为他们几十年来为发展地球地质事业做出的努力，才有今天的成果。

在展厅中，我还了解到我国近代地质学发张历程。萌芽时期(18401910)，草创时期(19111921)，成长时期(1922 1936)，动荡时期(19371949)，发展时期(1949现在)。参观了一楼和二楼，最后我们又去参观了三楼。三楼分为两厅，左厅为矿产资源厅，右厅为地质环境厅。了解到我国矿产资源的丰富和人均资源的不足。在右厅中我山体滑坡，地面塌陷，岩溶塌陷，泥石流等地质环境。

通过这次实习，使我在诸多地质构造性质方面有了更深层次的了解。沿途我们见到了许多地质构造，捡了许多卵石。

四、小结

实习的日子我们虽然有些累，但收获了大学的课堂里没有的许多东西，不仅学到了地质方面的许许多多的知识，也学到了为人处世的许多道理与方法，学会了怎样学习，也学会了把书本的知识与实际结合，在未来的日子里我会继续关心地质情况，继续学习，为将来的工作打下良好的基础。

为期一周的实习很快过去了，在老师的耐心讲解下我们学到了很多，基本的认识并能清晰判断以地质构造，相信在以后的学习工作中都会对我大有帮助。

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