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秭归教学实习报告

来源:赴品旅游
秭归教学实习报告

在我们学完专业课之后,和北戴河地质认识实习、北京周口店地质教学实习的基础上,在三峡地区进行为期四周的以水文地质、工程地质调查和填图为主要内容的综合性教学实习,目的是: (1)在教师的指导下,通过对野外典型的水文地质、工程地质、地质灾害和库岸工程治理现状及其他工程实例的观察、认识、描述、分析来获得感性认识,从而加深对本专业所学课程理论知识的理解,培养学生的专业思维能力。

(3)培养学生艰苦奋斗的生活作风,实事求是和团结协作的工作作风,开阔眼界,激发专业兴趣。同时增强体质,以适应野外工作环境。

教学任务三峡地区野外实践教学资源丰富,区内地层发育齐全,地质构造发育,且存在较多的典型物理地质现象和工程地质问题。

三峡教学实习的基本训练内容有: (1)辨识地形图及位置定点;

(2)测量产状,矿物,岩石的肉眼鉴定、描述及命名;

(4)绘制地质信手剖面和实测地质剖面;

(6)构造地质现象的观察、测量及描述;

(7)第四系地质现象的观察调查;

(8)水文地质现象的观察调查;

(9)物理现象的观察调查;

(10)水利水电工程、矿山、岩土工程实例的考察;

(11)独立填图。

全县境域面积2400余平方公里,县辖7镇5乡,202个行政村,总人口39.5万人(2022年)。水、陆交通比较发达,长江自古以来是黄金交通水路要道,自三峡水库建成后,水路交通更加便捷,容量大幅提升;

陆路有江宜高速公路、汉宜铁路、沿江公路干线及通往各乡镇及邻县的公路,如下图1-1。

第二节气候水文实习区地处大巴山、巫山余脉和八面山坳会合地带。长江自西向东流经该区。形成狭谷型河谷地貌。境内地形起伏,山峦叠嶂,总体地形自北西向东南、两岸分水岭向长江河谷呈阶梯状下降。周边相对较高地形为南部的云台荒。

1.气候秭归地处中纬度,属亚热带大陆性季风气候,温暖湿润、光照充足、雨量充沛、四季分明、初夏多雨、伏秋多旱,冬春少雨雪。受峡谷地形影响,区内气候垂直变化明显,海拔1500m以上高山区基本无炎热夏季,海拔1800m以上地带,寒冷天气达226天。不同海拔地带气温相差较大,年平均气温6~18.3℃之间。其境内气温呈现中间高,南北低的趋势,极端最高气温达42℃,极端最低气温-8.9℃,最高温多出现在7月,最低温出现在1月。最多风向与河谷走向一致,多偏南风,受地形影响,风速一般较小,年均风速1.2m/秒,年均日照1619.6小时,夏多冬少。

2.降水及蒸发秭归县内年降水量950~1590mm,平均1439.2mm。长江河谷地带平均1000mm左右,降雨随海拔升高而增加,每升高100m,降雨增加35~55mm。

最大年降雨量为63年,1430.5mm,最小年降雨量为66年,733mm。每年6~8月降水量最大,11、12、1、2月份降水量最小,月降雨量及峰期随不同海拔高程而不同。年均蒸发量多于降水量,河谷区平均蒸发量1428.4mm。8月份蒸发量最高,平均为214.8mm。

3.水文区内河流水系发育,在未建库前,境内长江水宽150~300m,流速1.5~2.0m/秒,正常流量0.3~0.5万m3/秒,多年平均流量1.4万m3/秒。

区内溪流网布,长江流域二级河谷有青干河、童庄河、九畹溪、茅坪河,龙马溪,香溪河、吒溪河、泄滩河。几条河流基本情况如表1-2-1(建库前)。

表1-1二级河谷形态水文特征河流名称全长(km)河床均宽(m)平均水深(m)平均坡降(%)平均流量(m3/秒)青干河境内53.950.01.010.919.06童庄河36.650.00.622.06.36九畹溪

42.340.0~110.00.830.617.5茅坪河境内23.940.00.242.02.47龙马溪10.02.598.01.11香溪河境内11.180.01.55.1247.4吒溪河境内52.440.013.58.34泄滩河17.6120.063.01.93第三节资源与经济状况全县境内矿产资源丰富,主要有:

1)煤:分布于下二叠统的栖霞马鞍山、上二叠统吴家坪、上三叠统沙镇溪和下侏罗统香溪组4个层位。

2)金与金银矿:县内产地有4处,均为合金石英脉型产,富集于断层破碎带,具一定规模,品位较高。

3)铁矿:主要贮存于上泥盆统写经寺组地层中,属于低磁高磷赤铁矿。

4)地热:县内有温泉点1处,位于平睦河东,唐家堡对岸,处庙垭温泉(又名五龙温泉),出露于奥陶系灰岩中。

5)水力资源:境内水系发育,除长江外,发育多条河溪,其中8条水系水能蕴藏量17.20万千瓦,可开发量6.06万千瓦。现已建成水电站多座,火电装机容量3万千瓦,年发电量1.8亿度。

全县耕地面积2.39万公顷,以多种经营、农林、果、蔬并举。农特资源丰富各样,盛产柑桔、橙、茶叶、烤烟、板栗等,其中脐橙、锦橙、桃叶橙和夏橙号称“峡江四秀”,尤以脐橙盛名,有“中国脐橙之乡”的美誉。正在努力实现“特色农业大县,精品工业强县,三峡旅游名县,库区经济富县”的宏伟目标。

第二章区域地质背景第一节地形地貌秭归县地处我国地势第二级阶梯向第三阶梯的过渡地带,境内山脉为大巴山、巫山余脉。地貌上划为板内隆升蚀余中低山地,总体地势西高东低,西部隆起山区与东部江汉凹陷平原形成明显的差异。长江自西向东流经境内,将县城一分为二分南北两部分。

因其构造地块升降、长江下切及地貌剥夷作用,形成自西向东、自长江两岸分水岭至河谷的层状地貌格局,以长江为最低谷地、显示地势起伏,层峦叠嶂的恢宏景观。

境内山体延绵、谷峰相间、地形陡峻。全县最高峰为云台荒,海拔2057m,最低点茅坪河口,海拔40m,平均海拔800m。发育有五指山、马苍山、天兴山、梨子山、凉风山、香炉山、向王山等七条主要山脉,海拔800m以上高山有128座,其中1000m以上有87座,2000m以上2座。

第二节区域地质构造大的构造单元褶皱构造断裂构造节理----构造纲要图(一)构造演化历史本区总体构造格局及形迹都是地质历史时期构造演化的产物,18~25亿年的古元古代时期,大陆边缘拉张,后接受一套火山岩与陆源碎屑及碳酸岩的沉积(现称之为崆岭群)。至中元古时期(10~18亿年),经神龙运动,使盆地沉积在其作用下变质成为变质岩系。新元古代(8~10亿年),经晋宁运动,主体以SE-NNW向挤压作用使前震旦纪地层强烈褶皱、断裂和变质,伴之多期岩浆侵入,形成了古老的结晶基底(通称黄陵地块)及基底构造。从晚元古代晚期到中生代晚其(1.35~8.0亿年),处于较稳定陆块环境,以构造升降为主,长期接受地台型沉积,在上志留纪和下泥盆纪期间经历剥蚀作用。中生代晚期的侏罗纪时期(0.05~1.37亿年),发生了燕山运动,使盖层岩系普遍褶皱、断裂,形成断陷、坳陷盆地并接受沉积。喜山运动时期(0.2~0.65亿年),本区结束沉积作用,呈现为大面积差异升降运动及掀斜运动。

(二)褶皱构造1、黄陵背斜黄陵背斜西半部构造形迹展布在太平至香溪一带,是一个长短轴比2:1的复式短轴斜歪背斜或穹隆构造。由砥柱和脊柱两部分组成。砥柱(基底)为古老的崆岭群变质岩及花岗岩组成,脊柱(盖层)为黄陵背斜轴,轴向北17度,轴面倾东。实习区内南北轴长26km(全长120km),东西宽13km(全长85km)。西翼岩层产状倾角较陡(30~40度); 东翼岩层产状倾角较缓(8~15度);

南北端倾伏角小于15度。黄陵背斜出现在燕山期以前的卯支期,燕山期定型并继续发展,其构造形变较强烈,两侧形成盾地,实习区内只有西侧盾地,即秭归向斜。

2、秭归向斜北起兴山南阳河,向南经马家坝、秭归县旧址等地,扬起于梅坪附近,长47km,其轴向总体为北10~20度东。由于受新华夏系构造的干扰和改造,使其轴线发生了“S”变形。整个秭

归向斜平缓开阔,核部由侏罗系内陆湖相碎屑岩地层所组成,形成时代与黄陵背斜一致。(图2-1) 3、仙女山向斜位于秭归县仙女山一带,主体围绕仙女山展布,轴向近南北略偏西,长10km,宽3~4km。核部地层由下白垩统石门组的砾岩和长石石英砂岩组成,形成于燕山运动晚期。

4、局部岩层发育小褶皱①陡山沱组平卧褶皱:发育在陡山沱组底部白云岩中,褶皱旁观察到波痕。此地处于断裂带中,地层向下滑动,使稍薄岩层发育平卧褶皱。(图2-2)

②九畹溪覃家庙组褶皱:下部为石龙洞组的那灰色薄层泥质条带灰岩,上部为覃家庙组灰色薄层白云岩夹泥质条带,质软,易发生构造现象。该褶皱主要发育在覃家庙组。(图2-3)

(三)断层构造1、盖层断裂指切割深度较大的断层,构成本区构造格局的重要部分,区域性大断裂有仙女山断裂、九湾溪断裂、新华断裂等。伴随较大断裂的差异活动形成断陷,坳陷盆地,如远安、仙女山、恩施、建始等盆地,形成盆地内巨厚的白垩—老第三系红色岩层。

①仙女山断裂:地处秭归中部,长约80~90公里,走向NNW,倾角60°~80°,发育在志留系灰绿色薄层粉砂质页岩与白垩系紫红色泥岩夹砾岩间,为活断层,相对运动约0.12mm/n,30年来产生了20多次小地震,大多小于三级。该断层造成较多地层缺失,并发育有山谷沟壑,夹有奥陶系灰岩透镜体。(图2-4)

②九畹溪断裂:发育在志留系灰绿色薄层粉砂质页岩与奥陶系灰色中厚层灰岩间,灰岩中发育有溶洞和断裂形成的擦痕、阶步,断裂走向近SN向,发育有一大冲沟。该断层造成较多地层缺失,方解石大量集中于灰岩断层带上,可见断层地貌,如单面山。和仙女山断裂延伸入长江,均属重点监测对象。(图2-5)

2、局部小断层①风茅公路崆岭群小断层:该发育在崆岭群斜长片麻岩中,发育有大量的节理裂隙,可观察到一条主断层和四条小断层。主断层为斜冲逆断层,错距约1.5米,上盘有明显的牵引构造,岩层较为破碎,下盘较为完整,可见较多的方解石岩脉,并有明显错动。断层面上可观察到擦痕、阶步和透镜体。(图2-6)

②横墩岩隧道陡山沱组断层断层带上发育有一条沟谷,沟谷的西侧为陡山沱组第三段的灰白的的白云质灰岩,东侧下部为陡山沱组第四段的硅质灰岩,上部为灯影组的中厚层灰岩。沟谷西侧岩层可见明显的牵引构造,西侧岩层下降,东侧岩层上升,因不清楚具体断层面产状走向,无法判断断层

的类型。由于东侧地形较陡,西侧较缓,可判断断层面可能向西倾,加上牵引构造的指示可以判断断层可能为逆断层。(图2-7)

③郭家坝巴东组牵引构造:在郭家坝隧道口西的巴东组里发育一牵引构造,断层面产状328°∠50°,为一正断层。(图2-8)

④横墩岩隧道岩家河组地堑:在水井沱组的黑色薄层炭质灰岩与岩家河组的黑色中厚层炭质灰岩中发育一地堑构造。(图2-9)

(四)节理构造节理是没有明显错动的破裂面,根据力学基质的不同,分剪节理和张节理。剪节理是在剪应力的作用下产生的,节理面一般平直光滑。张节理是在拉应力或压应力作用下形成的,杰里米那一般较粗糙,延伸较短,很容易尖灭。对于工程岩体来说,节理控制着边坡的稳定性。本次实习中对湖景天成西侧高边坡的节理进行了测量。

1、火炬节理:在泗溪公园入口处观察到火炬节理。为共轭“X”型剪节理,两组共轭剪节理面的交线代表方向,夹角平分线代表和方向,在两组主节理面由于张拉作用形成了一系列张拉裂缝,再由于方解石的填充,形成了火炬状节理。(图2-10)

2、节理测量本次主要学习测线法,通过拉测绳统计每条节理的产状,半迹长,填充特征,粗糙度等要素,来分析优势节理,进一步分析边坡稳定性。

实习中通过湖景天成西侧的高切坡的实测,并分析统计每范围角度的节理数、平均倾角和平均倾向,画出如下倾向倾角玫瑰花图。(图2-11)

通过倾向倾角的玫瑰花图分析优势节理面L1:74°∠45°,L2:122°∠72°,L3:185°∠59°,L4:280°∠62°,坡面走向:60°,坡角65°。故可通过赤平面投影图的方法分析其稳定性如下图:(图2-12) 1)

L1和L3、L2和L4分别形成交错楔形体A和B,均有潜在下滑危险。

2)

L1和L2、L3和L4分别形成交错楔形体C和D,倾向与坡向相反,均无危险。

第三节地层岩性三峡地区是我国南方地层分布典型地区,分布有地层标准剖面,南方出露基岩地层除志留系上统,泥盆系下统,白垩系一部分,石炭系上统和第三系外在该区几乎都可以见到。主要分布有自前震旦系至侏罗系地层,以及火成岩体,侵入火成岩,沉积岩及变质岩三大岩类均有分布。

(一)

第四系零星分布于河谷阶地、各级剥夷面、斜坡凹地等处。多种成因类型,其中以冲击及残坡积分布最多。

茅家坪为更新统,形成于洪积扇与河谷地貌,上部沙土夹砾石,下部为磨圆较好的砾岩,基岩为岩浆岩。(干溪沟洪积扇平面图2-13、茅坪溪河谷地貌剖面图2-14、河漫滩二元结构示意图2-15)

郭家坝第四系成因较复杂,除分布于河谷一级阶地、漫滩的冲积亚砂土、砂、砾石层和少量淤泥质土外,斜坡地带多分布残积、坡积含碎石粉土或碎石土等,为全新统。

(一)沉积岩实习区地层分布及厚度受沉积地理环境及构造运动的影响,表现为东南部大多地层分布范围比西部广。震旦系受当时沉积环境影响,西部厚度小,缺少砂质层位;而东部厚度大,层位受九畹溪等大断裂的影响。寒武系、奥陶系、志留系许多地层断失,或局部增厚。白垩系与区内最新地层主要分布于仙女山地区及零星分布于东南部,不整合于老地层之上; 侏罗系地层主要分布在区内西部的秭归盆地一带。

1、南华系(N)

莲沱组(Nh1l):灰绿色中厚层石英砂岩,局部夹黄绿色砂质页岩,露头良好,产状265°∠70°,与下伏组Pt2角度不整合接触。

南沱组(Nh2n):灰绿色冰渍砾岩,产状255°∠60°,与下伏地层Nh1l平行不整合接触。 2、震旦系(Z)陡山沱组(Z1ds):本组分四段,一三段灰黑色薄—中厚层白云岩夹页岩,二四段黑色薄层含粘土硅质岩,两白夹两黑,产状255°∠55°,与下伏地层Nh2n平行不整合接触。图2-16:Z1ds-Nh2n古风化壳素描图)

灯影组(Z2dy):灰白色中厚层到厚层白云岩夹灰黑色薄层条带状含沥青质灰岩,节理裂隙发育,产状270°∠30°,与下伏地层Z1ds整合接触。

岩家河组{(Z2-1)y}:黑色中厚层硅质与炭质灰岩夹薄层炭质页岩,产状200°∠14°,与下伏地层Z2dy整合接触。

3、寒武系()水井沱组(1s):黑色薄层含炭质细晶灰岩与薄层炭质页岩互层,底部含飞叠石,含巨大结核,豆荚构造。露头良好,产状248°∠20°,与下伏(Z2-1)y整合接触。

石牌组(1sp):下部为砂岩,中部为中厚层泥晶灰岩,上部为泥岩。产状248°∠20°,与下伏1s整合接触。(问天简素描图2-17)

天河板组(1t):灰白色薄层条带状灰岩,局部夹黄色页岩,有风暴岩及核形石。产状265°∠21°,与下伏1sp整合接触。

石龙洞组(1sl):灰色深灰色厚层白云岩,产状248°∠20°,与下伏1t整合接触。

覃家庙组(2q):灰黄色薄层到中厚层泥质条带灰岩。产状248°∠20°,与下伏1sl整合接触。 三游洞组(3sy):灰色厚层白云岩夹硅质白云岩、及叠层石白云岩。露头良好,与产状265°∠13°,下伏2q整合接触。(图2-18: 兰陵溪-九畹溪地层信手剖面图)

4、奥陶系(O)牯牛潭组(O1g):青灰薄至中厚层灰岩,含头足类与三叶虫化石。

宝塔组(O2b):主要为灰岩,局部含生物碎屑灰岩、砾岩,有龟裂纹。 与下伏3sy断层接触。(图2-19: 奥陶系龟裂纹灰岩素描图)

5、志留系(S)龙马溪组(S1l):黑色页岩,炭质页岩,夹泥灰岩或硅质灰岩透镜体,含腕足类和三叶虫化石。在区域上常风化为淡红色至褐紫色。

罗惹坪组(S1lr):下部为黄绿色泥岩、页岩夹生物灰岩,中部为泥岩灰岩互层,上部为黄绿色泥岩,粉砂质泥岩。

纱帽组(S2s):下部为灰绿色薄层泥质粉砂岩,上部分布有中厚层石英砂岩,风化严重,黄色铁质渲染。露头良好,产状295°∠39°,与下伏O断层接触。

6、二叠系(P)马鞍组(P1m):灰色中厚层石英砂岩、粉砂岩、泥岩夹煤层。 栖霞组(P1q):灰白色中厚层结晶灰岩,夹黑色钙质泥岩。 茅口组(P2m):灰白色厚层-块状灰岩,生物碎屑灰岩。

吴家坪组(P3wj):灰色厚层结晶灰岩,底部含煤层局部含燧石团块。露头良好,与下伏S整合接触。

7、三叠系(T) 大冶组(T1dy):上部中厚层灰岩,下部浅灰色薄层灰泥岩夹黄绿色页岩。良好露头,产状215°∠29°,与下伏P3wj整合接触。

嘉陵江组(T2j):灰白色中厚层白云质灰岩,发育溶洞及大量节理裂隙。露头良好,产状340°∠34°,与下伏T1dy整合接触。(图2-20: T2j-T1dy接触关系素描图)

巴东组(T2b):从老到新分四段,依次为黄色泥岩、紫红色泥岩夹砂岩、灰白色泥质灰岩、紫红色泥质粉砂岩。产状313°∠11°,与下伏T2j整合接触。

沙镇溪组(T3s):下部为炭质页岩夹煤层,上部为灰色厚层石英砂岩。露头良好,产状280°∠23°,与下伏T2b平行不整合整合接触。

8、侏罗系(J)香溪组(J1x):本组共分五段,第一段为底部为深灰色大块底砾岩,第二四段位灰绿色薄层泥岩夹砂岩,第三五段为紫红色泥岩,质软,工程性质差。露头良好,与下伏T2b整合接触。(图2-21九畹溪-郭家坝地层信手剖面图)

9、白垩系(K):紫红色泥岩夹砾岩。与下伏J断层接触。

(二)变质岩该区变质岩以区域变质岩为主,被分手到不同程度混合岩化作用,此外沿断裂带发育动力变质岩以及侵入岩也接触围岩产生接触交代变质作用。

(1)

区域变质岩实习区主要分布有古元古代前震旦系时期(18~25亿年)的崆岭群地层,岩性为以斜长角闪片岩、石英角闪片岩等为主。

区域变质岩在黄陵岩体侵入前就已经形成,被侵入后褶皱变形,经侵蚀作用组成黄陵背斜地区的变质基地岩层(黄陵岩体)。该变质岩系主要为沉积岩变质,形成于新元古代时期(8~10亿年),经历了晋宁运动。

(2)

动力变质岩多见于崆岭群的断裂带上,受构造动力挤压作用及热力作用使断裂带岩石产生碎裂岩化,糜棱岩化及构造片理化。

(3)

接触交代变质岩主要见于花岗岩体与大理岩的接触带上,在湖景天成高切坡出可见。

(三)岩浆岩本区岩浆岩活动主演表现为侵入作用,形成侵入岩,以岩基、岩墙、岩脉产出,元古代时期侵入于前震旦系崆岭群中,主体分先后二期侵入,伺候还有多期酸-基性岩侵入。酸性岩:花岗岩,闪长花岗岩; 中性岩:闪长岩; 基性岩:辉绿岩。

黄陵花岗岩体广泛裸露于地表的中酸性系列为主体的黄陵花岗基岩,其面积为970km2,出露于秭归黄陵地区,组成黄陵背斜的核部基底。岩浆岩岩性以花岗岩及闪长岩为主,其中主要为闪云斜长花岗岩。闪云斜长花岗岩,灰白至浅灰色、中粗粒结构,主要矿物为斜长石、石英,次为黑云母、角闪石、钾长石。脉体以花岗岩脉为主。(图2-22黄陵岩体与崆岭群接触关系素描图)

第四节水文地质条件(一)地下水含水类型(1)松散土类孔隙水第四系堆积物有风化残积成因、崩坡积成因、冲积成因等。主要分布于山坡、河谷、山涧洼地,各类土体的孔隙是地下水的赋存岩间,其地下水类型为孔隙水。因其成分及沉积年代不同,土体的透水性差别较大。斜坡地表或地势较高处的土石层,一般处于饱气带。

(2)碎屑岩裂隙水广泛分布于区内碎屑岩的砂岩、泥岩、结晶岩区。地下水赋存于不同类型基岩岩性差异及构造条件的不同,呈现地下水特征的差异性。

太古界巨厚层变质岩,莲沱,南沱组厚层砂岩,泥盆系、侏罗系厚层砂岩;

第三系砾岩都属于裂隙发育的含水介质,岩体内发育复杂的裂隙网络系统,赋存大量裂砂水。含水层埋深一般较大,含水量大小也受岩体结构、地形等影响,一般泉流量<1L/s。

(3)结晶岩裂隙赋水结晶岩体发育构造裂隙,同时岩体的表层至深部风化分带性十分明显,其中弱风化带以上岩体是主要含水体,新鲜岩体型隙发育少,且多为开启性不好,含水性微弱。

(4)碳酸岩岩溶裂隙水该区碳酸盐岩因其岩性差异、岩层结构及地形条件差异,岩溶化程度有显著差别。按其岩层富水程度大体分为如下类型:

①碳酸岩裂隙溶洞水震旦系灯影、石龙洞、三游洞等相对稳定、厚度大的白云岩,白云质灰岩及灰岩在某些溶洞强烈发育,属于强富水性。(迷宫泉图2-23)

②碳酸岩类碎屑岩裂隙落洞水中上奥陶系,陡山沱组地层,夹岩颊岩或互层,岩溶发育受地层结构影响,岩溶欠发育,含溶洞裂隙水,弱富水性。

(二)地下水补、径、排条件实习区主要位于长江以南沿长江近岸坡地段,长江是当地地表及地下水最低一级排泄基准面,长江的次级水系高家溪、茅坪溪、九湾溪、童庄河等是当地次一级的排泄基准面,由长江及其支流构成该区地表水文网,其水文网也很大程度上控制了该区地下水的补、径、排条件。

1、地下水补给实习区补给源主要来自大气降水,对于某一含水层而言,还有来自相邻含水层的补给,此外,沟渠、水库、池塘也是人工局部补给源。

2.地下水径流地下水由地形较高处补给向河谷及地形低洼处流动,实习区地形、岩性、构造、岩溶条件很复杂,径流条件也十分复杂,总体上地下水由地形较高处流向河谷,尤其在岩溶泉集中排泄区,是地下水径流的主要去向。

3.地下水排泄实习区泉是地下水排泄的天然露头,也是地下水在一个系统中集中排泄的主要形式。区内出露大量泉水,在地下水径流方向受隔水层阻隔作用,于地形相对低洼处溢出地表,从而形成溢流下降泉,或在地形低洼处自然溢出地表形成侵蚀下降泉,实习区大部分泉属于这二种形式。

(三)

地下水化学成分实习区内未见地下水出露。地下水按赋存条件,可分为孔隙水、孔隙~裂隙水及裂隙水,孔隙水赋存在基岩全风化带中,孔隙~裂隙水赋存在强风化带中,裂隙水赋存在中等风化基岩中。除雨季外,岩体中一般含水较贫,主要受大气降水补给,水量随季节变化明显,总体向长江排泄。地下水位埋深受降雨、地形控制,雨季一般埋藏较浅,对切坡稳定影响较大,其它时间埋藏较深,对切坡稳定影响小。

区内地表地下水露头较少,工程区内地表水及地下水水质分析成果类比本区以往工程经验,地表及地下水PH值6.6~7.8,属中性~弱碱性水;

总硬度(德国度)7.06~14.08,属软水~微硬水,为HCO3-Ca.Mg型、HCO3-Ca.Na型及HCO3-Ca型。以上水质分析成果表明,区内地表水及地下水对混凝土具微腐蚀性。

实习区白云岩灰岩区分化后进入泉水中的钙离子、碳酸根离子浓度较大,镁离子次之,硫酸根、钠离子、氯离子稍少,此外,碳酸氢根离子浓度也较高。

第五节岩土体物理力学性质(一)土体实习区土体属低—中压缩性土,空隙大,透水性加好,承载力在500~900kPa。粘性土密度2.68-2.73g/㎡。

(二)岩体坝址区闪云斜长花岗岩平均饱和抗压强度最小为75MPa,细粒闪长岩及各类岩脉,新鲜岩石饱和抗压强度均值在10MPa以上,这些都是坚硬——极坚硬岩类,另外,实习区中的灰岩,白云岩,厚层状砂岩都属硬质岩,而泥岩,泥质粉砂岩,粉砂质泥页岩,泥页岩都属软岩。

此外,T2b泥灰岩,干燥时较坚硬,但湿润时软弱易滑,需引起注意。考虑到岩性组合的因素,对于像侏罗系(J)那样砂岩与泥岩、粘土岩交互硬软地层组合,工程性质极差,势必会产生许多工程地质问题。

第六节物理地质现象实习区发育的物理地质现象主要是由于岩石风化、岩溶、高陡斜坡、水库蓄水、矿山采掘而引发的水土流失、斜坡失稳、岩溶塌陷、水库地震及“三废”污染等问题。

(一)

岩石风化测区岩体风化后,残留一定厚度的风化残积土及厚层风化壳。尤其是结晶岩体风化后形成典型的形貌特征及垂直分带性。

岩体的风化壳分为:全风化带、强风化带、弱风化带、微风化带。在湖景天成西侧高边坡的岩体可观察到完整的风化壳。(附图2-24) (二)

水土流失水土流失是指“在水力、重力、风力等外营力作用下,水土资源和土地生产力的破坏和损失,包括土地表层侵蚀和水土损失,亦称水土损失。”实习区风化残留物厚度,以及地形、植被不同,水土流失在不同地段有很大差别,出现不同程度的水土流失现象。

我们在张家冲的水土流失试验站进行了详细的观察,该站建于2004年,有小型气象站、试验场、监测池等,主要是在张家冲封闭小流域内进行农作物水土保持实验,分析研究坡度、种植种类对水土保持的利弊。

(三)

滑坡滑坡是土体或岩体沿贯通的结构面产生以水平位移为主的地质现象,实习区滑坡有很多,大多是在长江水位抬升后发生的,比较经典的是新滩滑坡,其他郭家坝区的三个大滑坡在下一章有详细叙述。

新滩滑坡形成机制为广家崖不断崩塌,危岩体压迫滑坡后缘,丰沛的降水渗入滑体,不断恶化滑面并使之扩展联通,使滑坡变性逐渐发展,导致此推动式滑坡发生。此为全国第一例事先预测预报的大型滑坡,避免了1371人的伤亡。

(四)

崩塌及危岩体崩塌是指陡峻山坡上岩块、土体在重力作用下,发生突然的急剧的倾落运动。多发生

在大于60°~70°的斜坡上。崩塌体与坡体的分离界面称为崩塌面,崩塌面往往就是倾角很大的界面,如节理、片理、劈理、层面、破碎带等。崩塌体的运动方式为倾倒、崩落。

1、棺材山危岩体该危岩体三面临空,体积约14万立方,直接威胁坡下369户居民1470人的生命财产安全。此危岩体是由于群众误将陡山沱组第四段黑色硅质灰岩当做煤层开挖后,掏蚀形成。公路北边为悬崖,南边为悬崖,十分危险。

治理工程主要是在采空区外缘浇筑钢筋混凝土支撑墙,内浇筑钢筋混凝土柱对顶板支撑,周边邦进行混凝土喷护,底部辅以排水沟。总投资140万元,有效地保护了人民生命财产的安全。

2、链子崖链子崖危岩体位于兵书宝剑峡出口陡崖处,与新滩滑坡隔江相望。陡崖高70-100米,系由坚硬的二叠系栖霞灰岩夹多层薄层炭质条带泥岩组成,底部有厚1.6~4.2米的煤质地层。由于卸荷、风化、溶蚀作用以及崖下煤层大面积采空,以及水库修建后水位波动的影响,造成陡崖临空地带的灰岩岩体不均匀变形,形成一系列与临空面近乎平行的张裂隙。

主要治理措施有四项:(1)锚固工程,针对8~12号缝区进行的预应力锚索; (2)抗滑栓,对链子崖煤层部位加设抗滑栓,以增大岩体治煤层面的抗滑力; (3)防水工程,裂缝盖板、排水沟系统;

(4)猴子崖拦石墙工程。并且后续有位移监测墩,卫星监控等。(链子崖危岩体素描图2-25和防治监测示意图2-26) (五)

岩溶实习区岩溶现象发育常见的地貌形态有岩溶洼地、溶洞、落水洞、地下暗河。

从岩性上讲岩溶发育在碳酸盐岩区,概括为以灰岩为主,以白云岩为主和以泥岩为主的三种岩溶类型。

1、和尚洞:此和尚洞高45m,长40m,宽约25m,内壁成圆锥形,发育在灯影组中薄层白云质灰岩中,岩层产状为155°∠22°。断层走向150°。溶洞三面汇水,地势较高,水循环条件好,有断层穿越,形成水流通道。(和尚洞岩溶立面图2-27和纵剖图2-28)

2、鱼泉洞:在泗溪公园内三游洞组中厚层白云岩中发育鱼泉洞,因覃家庙组薄层白云岩相对隔水,

在三游洞组底部多期溶蚀形成多个溶洞。南洞洞底宽约8m,高约6m,洞顶有钟乳石不断渗水。(鱼泉洞立面图2-29和纵剖图2-30)

3、雾河村岩溶洼地:发育在灯影组薄层状白云质灰岩夹黑色沥青质灰岩中,沿公路可见四个岩溶洼地,并伴有落水洞,被第四系覆盖。此处岩溶洼地易缺水,缺水原因:①此地为清江河高家溪的分水岭②是岩溶地区岩溶发育③串珠状洼地,地势变低,水顺势流走④水沿岩层走向、断层流走。(雾河村串珠状岩溶洼地平面示意图2-31)

第七节人类工程活动由于三峡大坝的修建,带动了码头、梯级水电站、公路、边坡、隧道等一系列工程建设。

(一)

水利水电工程1、三峡工程位于长江干流,坝址位于湖北省宜昌市三斗坪,距三峡出口南津关38km,是开发和治理长江的关键性骨干工程,具有防洪、发电、航运等巨大的综合效益,是当今世界上最大的水利枢纽工程。整个工程包括混凝土重力坝(大坝)、坝后式发电站,五级船闸和升船机等。

三峡水库将淹没陆地面积632km2,涉及重庆市、湖北省的20个县(市),淹没区总人口为84.41万人(其中农业人口36.15万人)。三峡水库移民安置的动态总人口将达到113万人。截止2022年8月底,共搬迁安置移民124万人。

三峡工程的兴建将发挥巨大的社会经济效益,主要为:①在防洪方面②在发电方面③在航运方面。

2、梯级水电站:在泗溪公园顺着河流可见三级水电站,先通过溢流坝储存水,再通过水渠将水引到一级水电站,发电后,将水排到下一级水渠,引入下一水电站,能够将水充分利用。

(二)

港口工程港口是货物和旅客集散并变换运输方式的场地,它有一定面积的水域和陆域供船舶出入和停泊,为船舶提供安全停靠、作业的设施。码头按其结构形式可分为重力式、板桩式、高桩式和斜坡式几种。

秭归港码头:秭归港地处长江南岸秭归新县城茅坪镇,据三峡大坝1km,是三峡库区移民迁建的重点工程之一,也是高峡平湖第一港。

秭归港客运码头为斜坡式码头,其主要工程地质问题有:斜坡稳定性及运客运站地基稳定性问题、港池与航道淤积问题等。码头选址原则:最好在避风港,防止河泥淤积,保持自身稳定。

(三)

边坡由于实习区属山区带,在修建道路和民用建筑时必然要开挖边坡,因此边坡支护工程变得尤为重要。

1、凤凰山边坡防护和库岸防护:边坡防护为多级挡土墙,可见伸缩缝、PVC排水孔和肋梁。库岸防护为三级干砌块石护坡,并设有监测墩。(图2-32)

2、秭归港库岸防护:上部为锚喷支护、挡土墙和排水沟,下部库岸防护为加筋土防护。

(附图2-33) (四)

公路、隧道与桥梁秭归县全县公路通车里程2148公里,新建桥梁120多座,有七条出境公路通达全国各地,进出三峡坝区主要是北岸三峡专用公路,和配套的西陵长江大桥。从茅坪到郭家坝镇总共有8个隧道与一座大桥,分别为横墩岩隧道,茶园坡隧道,棕岩头隧道,抬上坪隧道,鲤鱼潭隧道,吕家坪隧道,马岭包隧道,米仓口隧道,这些隧道所穿岩层均以灰岩,白云质灰岩,白云岩,砂岩等硬岩为主。大桥为九畹溪大桥,位于九畹溪入江口处,地基岩层为石龙洞组厚层灰岩。

(五)

垃圾填埋场工程位于秭归县茅坪溪金缸城村,距县城6公里,南高北低,呈漏斗状,东西300米,南北900米,总计库容94.5万方。垃圾填埋场主要解决的工程地质问题有:①区域稳定性:基岩为花岗岩②边坡稳定:土工网+植被防护③防渗问题:底部覆盖粘土层与高密度聚乙烯膜④汇水性问题:通过专门排水孔将污水汇集于污水池。

(六)

拐子沟金矿矿井及尾矿库工程拐子沟金矿为秭归金山实业有限公司下属的小型金矿,位于茅坪镇月亮包村四组,开采方式为地下开采,生产规模1.5万吨每年,矿区面积3.99平方公里。

矿体主要分布于成矿断裂带的石英岩脉中,含金矿石英岩脉分布于三斗坪-茅坪-拐子沟一带。该矿区主要有八条矿脉,适应岩脉岩断裂带呈扁豆状或透镜状断续产出,含金品质高。采矿工程相关工程地质问题:①巷道围岩稳定性②矿井突水、渗水问题③露天开采的边坡稳定性问题④采煤时伴随的天然气泄漏问题。

尾矿库始建于1987年,属金矿尾矿库,日存放金矿矿渣50吨,日产废水125m³。二期库占地9480㎡,库容18万m³,采用浆砌块石筑坝,坝长85m,坝高22m,坝体内侧铺设土工布和HDPV管,服务年限15年。库区工程地质问题:①地基变形与稳定性问题②渗漏问题。(拐子沟尾矿库平面示意图2-34和剖面示意图2-35)

第三章独立填图区工程地质条件第一节地形地貌郭家坝位于秭归县中部长江南岸,与北岸香溪镇隔江相望,东距三峡坝区及秭归县城茅坪约30km,西距巴东县城60km左右,均有公路相连,水路可达茅坪、香溪,交通较便利。

区内主要地表水系为长江及其支流童庄河。长江在工作区自西向东流动。童庄河为长江一级支流,发源于云台荒东麓杨家湾和罗家坪一带,由南向北在郭家坝新集镇附近汇入长江。

第二节地质构造工作区位于秭归盆地东南边缘,属构造剥蚀的中低山区,总体地势南高北低,南部的云台荒是区内至高点,高程在1000米以上。区域地层上属扬子地台地层区,地层出露齐全,从元古界至新生界均有出露。

工作区区域构造上处于秭归盆地和黄陵背斜的交接部位。区内地质构造复杂,次级褶皱、断裂发育。较大的断层有仙女山断层和九畹溪断层等。秭归盆地为一向斜构造,轴向北北东,展布于兴山至归州一带。由二叠系至侏罗系地层组成,核部地层为侏罗系。向斜东翼向黄陵背斜过渡。黄陵背斜为穹隆背斜,呈椭圆形,轴向近南北,核部地层为元古界崆岭群变质岩,两翼由震旦系、古生界至中生界三叠系地层组成,东翼岩层产状平缓,西翼岩层较陡。

第三节地层岩性工作区区内分布的地层主要有三叠系、侏罗系及第四系(见附图一与附图二)。 地层岩性由从老到新分述如下: ①三叠系(T)

三叠系出露有嘉陵江组(T1j)、巴东组(T2b)、沙镇溪组(T3s)。

嘉陵江组(T2j)

区内主要为厚层或巨厚层泥灰岩、白云岩、白云质灰岩。

巴东组(T2b)

填图区分两层,第一层主要为灰黄色薄层-中厚层状泥岩,第二层为紫红色泥质粉砂岩。

沙镇溪组(T3s)

主要为灰绿色、深灰色薄-厚层状石英砂岩、含粘土质粉砂岩、含炭质粉砂质粘土岩、炭质页岩及煤层(或煤线)。

②侏罗系(J)

工作区出露的侏罗系地层有香溪组(J1x),在本区西部大范围出露。

香溪组(J1x)

分五层,第一层黑色砾岩,第二层灰绿、灰色含砾石英砂岩,第三层黄色粉砂质泥岩,第四层灰黄色泥质粉砂岩,底部为黑色页岩含煤线,第五层紫红色,灰黄色泥岩。

③第四系(Q)

工作区出露的第四纪地层有残坡积层(Qel+dl),崩坡积层(Qcol+dl)、滑坡堆积层(Qdel)和人工堆积层(Qml)等类型,其中残坡积层分布最广,其岩性为碎石夹(及)土; 崩坡积层为块石夹少量土;

滑坡堆积层为碎块石夹(及)土和滑动岩体。

第四节水文地质条件水文地质条件受地形、地层岩性及地质结构所控制,区内地下水主要赋存形式是基岩裂隙水、岩溶裂隙水及第四系孔隙水。长江及其支流童庄河为区域性地下水排泄基准面,对区内地下水的补给、迳流、排泄条件产生重要影响。

第四系孔隙潜水存在于第四系各类松散堆积层中,主要接受降雨入渗和生活弃水补给,水位埋深一般较浅,动态变化大,主要向下部基岩含水层排泄,部分以泉的形式排泄。

基岩裂隙潜水主要赋存于各类基岩裂隙中,主要接受降水入渗和上层孔隙水补给,向长江、童庄河及其他大冲沟排泄。部分位置以泉的形式排泄,泉水流量小,动态变化大。水位埋深一般较大,多为10m以上,部分位置可达20m以上。

第五节物理地质现象区内物理地质现象发育,主要类型有:滑坡、崩塌、冲沟、岩石风化等。 发育较大的滑坡有3处:中心花园滑坡、金钗湾滑坡和狮子包滑坡。

1、中心花园滑坡位于郭家坝镇中国海事局前面,前缘高程约145米,后缘高程约178米,宽约80米,面积约2500平方米,已经治理,为浆砌石护坡,分为四级,推测有抗滑桩,有效地预防滑坡的发生。经过对其周边岩性的观察可推测该滑坡滑床为巴东组紫红色泥岩、页岩。(中心花园浆砌块石护坡纵面图3-1和平面示意图3-2) 2、金钗湾滑坡:详见第四章。

3、狮子包滑坡体前缘高程185米,后缘高程312米,水平面积为21445.73平方米,滑坡治理体积为568311.85立方米,属中型滑坡。该滑坡体位于狮子包山梁下方约500米处,东距新集镇约200米,西距砖厂约150米,南至312.64米高地,北至沿江复建公路。滑坡区属中等切割丘陵河谷地貌。滑坡区山脊走向340度,西边是由南向北入北流入长江的童庄河支流; 东边是崔家湾冲沟;

北边坡下是长江。区内总体地形南高北低,相对差150米左右,地面坡度30-40度。

狮子包滑坡体为一顺层-微切层岩质滑坡,呈牵引式破坏形式:前缘临空面诱发部分岩体失稳滑落,使滑坡体中部失去支撑,牵引后部坍塌,进而导致整个边坡失稳。

狮子包滑坡体南高北低,前缘高程185米,后缘高程312米,水平长260米,后部宽20-30米,中部宽30-50米,前部宽50-80米,厚20-27米。

滑坡体主要由粉质粘土、块碎石土和碎块岩体组成。滑带在滑坡体底部和滑床之间,呈连续分布,其厚度约0.28-2.8米。滑带物质组成主要为泥岩碎石土、角砾土夹粉质粘土,具有多层滑动镜面擦痕。滑床基岩为香溪群下部的粉砂质泥岩、泥质夹砂岩。

第四章郭家坝金钗湾滑坡研究第一节工程地质条件1号滑坡体位于郭家坝镇三峡打蜡厂西侧库岸上,地层主要为香溪组第二层J1x2,灰黄色薄—中厚层中粗粒砂岩。滑坡主体为第四系残坡积物及人工堆积杂填土,表面种有农作物。坡近南北向,坡角一级15°——20°,二级10°——30°。水文地质条件简单,堆积物透水,表面建有排水道,地表无泉(井)出露,前缘涉水。岩层倾向北北西340°——355°,倾角25°——35°。

2号滑坡及伴生的新滑坡(以下统称2号滑坡)位于1号滑坡东侧库岸上,所在地层为香溪组第四层(J1X4)灰黄色薄—中厚层泥质粉砂岩,以及第四纪残坡积物及人工堆积杂填土,表面覆盖人工堆积物与第四系残坡积物。

滑坡区岩层倾向北北西340°——355°,倾角30°——50°,区内水文地质条件简单,地表径流条件好,滑坡西侧有冲沟,宽0.5——2m,地表无泉(井)出露。

第二节基本特征与形成机制分析1号滑坡已被人工改造治理,故本节不再对其进行评述。 2号滑坡老滑坡发生于2004年,新滑坡发生于近三年。滑坡整体外貌十分清晰,平面呈箕形。2号滑坡整体厚度约20m,宽度180——200m,后缘高程190——195m(详见附图三)。

老滑坡前缘剪出口高程98m,为涉水型滑坡,面积2.6万平方米,体积52万方。坡后缘处公路下沉,路边挡土墙也因下沉出现变形与拉裂。公路下沉约20——30cm。挡土墙拉裂缝最大一条呈倒三角形,顶宽0.5m,至墙底尖灭,其他宽5——10mm不等。路面靠库岸侧有大量张裂隙,走向与公路平行呈东西向,隙宽1——10cm不等,两路交汇处交通指示牌已倾斜,倾角70°,倾向北北西,与滑坡坡向一致,老滑坡后缘倾角60°——70°。后壁平面呈弧形,壁高2——3m,下错断距1——3m,整体坡形起伏较大,前缘坡脚5°——10°,中缘25°,后缘25°——50°,总体上前缓后

陡。老滑坡后壁也被人工堆积物覆盖不可见。东侧壁现已形成冲沟,宽约0.5m,已被植物覆盖,沟内可见少量洪积物与人工堆积物。坡体表面主要为人工堆积物形成的夹杂大量碎石的粉砂土与粘土,种有农作物。

新滑坡后缘高程188m,前缘剪出口插入江底,高程未知。后缘至滨江路靠库岸侧,后壁高3——5m,下错断距4m左右,倾角50°——65°,倾向北北西330°——350°,壁面光滑,为堆填的路基土。路面情况较老滑坡段好,未见明显下沉,但靠库岸侧由于路基的破坏路面已经产生拉张变形,部分已悬空。新滑坡整体平面形态呈梯形,中前缘有两突起,前缘处被大量人工堆石覆盖,堆石块径5——100cm不等,厚度平均2m,,推测为前缘加载压脚用。新坡西侧与老坡东侧壁平齐,东侧壁同样已发育成冲沟,沟内有大量洪坡积物,宽0.5~2m左右,可见清晰的滑床基岩与滑带出露。滑床为香溪组第三层(J1X3)黄色、灰黄色泥岩,滑带为香溪组第四层(J1X4)底部黑色页岩以及少量J1X3泥岩,上覆滑体底部为J1X4砂岩。滑带宽度0.3——0.5m,岩体已受到严重剪切破坏,破碎不堪,呈片理化,风化程度远比滑体与滑床岩体强烈,裂隙有泥质填充,滑体底部与滑床面上光滑,可见擦痕与阶布,风化程度为强——弱风化,完整性较好。从露头情况推断2号滑坡底部为J1X4砂岩强风化带,厚度≤1m。坡体表面同样被人工堆积物形成的碎石粘土覆盖,后缘至中缘隆起处种有农作物,前缘涉水。

2号滑坡整体走向北北西340°,坡脚平均约35°,与下覆滑床基岩产状近一致,属顺向破。 形成机理分析: (1)

岩土体类型与结构2号滑坡滑体底部为香溪组第四层(J1X4)泥质砂岩,滑床为J1X3泥岩,滑带为页岩,为典型的砂泥岩互层夹亲水岩层的易滑地层,且为顺向坡。

(2)

地表水与地下水滑床J1X3泥岩为相对隔水层,而滑带处J1X4底部页岩有较强亲水性,此地降水充沛,降水渗入后在滑带处聚集产生软化作用。同时库岸对前缘浸泡产生的静水压力与浮托力以及库水变化产生的动水压力也大大的削弱了抗滑力。

(3)

人为因素该段坡表面堆填有大量开挖碎石渣土,受库水变化影响前缘大部分人工堆积物被冲蚀带走,而中后缘处越堆越多,造成前轻后重,加上该处公路车流量大,对后缘形成动荷载加载。

综和以上因素,最终形成了该推移式滑坡。

第三节稳定性评价采用剩余推力法,对155m与175m水位这两种工况进行计算。条块划分见附图三,红色为155水位划分方案,黑色为175水位划分方案。

计算参数:c=15kPaφ=19°c'=13kPaφ'=17°γ=20.5kN/m3γsat=22.0kN/m3安全系数:1.05计算公式:。。。。

第四节治理措施建议1号滑坡防治措施概况:设有三级挡土墙,以及挡土墙内设有抗滑桩,桩为1.5×2m,埋于地表之下,二、三级挡土墙同时兼有支撑公路作用。三级挡墙外侧也设有抗滑桩。每级挡土墙下贯穿连通的排水涵洞,同时设有检测墩,用于检测地表位移。

2号治理措施及建议由计算结果可知3号与5号滑块应作为重点治理块段,其中建议对4号块段(170m高程处)进行削方减载处理,或在五号块段前缘设置抗滑桩(145m高程处),同时对3号段公路挡土墙予以修缮加固。除此之外还要加强对该处渣石倾倒管理,避免再次对后缘过度加载。

第五章结束语将近一个月的实习生活终于要结束了,实习很辛苦,但我们受益匪浅。本次实习相比北戴河实习和周口店实习来说,更针对我们专业领域,更加贴近我们以后的工作。这次实习在李长冬老师的带领下,我们有了更大的收获,首先在毅力上我们同学们都没有掉队,特别是最后5天独立填图,非常辛苦,但同学们都坚持了下来,这次实习对我们无论在精神上还是体力上都是一次宝贵的考验,让我们体会到了校训“艰苦朴素,求真务实”的含义。通过了12条野外教学路线,我们学到了很多书本上学不到的知识,了解了各种地质灾害的防治工程,还对三峡工程有了更好的了解,提高了我们的野外绘图能力,重新温习了罗盘的各种用法,最后5天的独立填图更加锻炼了我们的填图能力及团队合作意识。总之,这次实习对我们来说是一段宝贵的经历。

在这里,我要感谢学校给我们提供了这次宝贵的实习机会,感谢全体实习基地员工为我们提供了卫生舒服的环境。最后还要感谢XX老师,他认真负责的教育态度让我们每个同学都学到了不少东西,每次同学提问他都能认真的为我们解答,在生活中也给予了我们关心。

最后希望我们的实习站越来越好,以后我们的学弟学妹们在这里能够学到更多东西!参考文献《三峡教学实习指导书》

《工程地质学基础》唐辉明主编,化学工业出版社。

《岩体力学》刘佑荣、唐辉明主编,化学工业版社。

《岩土工程勘察》李智毅、唐辉明主编,中国地质大学出版社。 《构造地质学》曾佐勋、樊光明主编,中国地质大学出版社。 《地貌学及第四纪地质学》曹伯勋主编,中国地质大学出版社。

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