Порядок описания обнажений и образцов горных пород.

Геологическое описание обнажений горных пород позволяет:

· составить геологический разрез, на котором можно отразить все данные, важные с точки зрения инженерно-геологической оценки изучаемой геологической системы применительно к конкретному строительству (например, показать на разрезе тонкие прослои глин среди песчаных пород, если исследования ведут для проектирования гидротехнических сооружений, и возникает сомнение в устойчивости основания напорных сооружений);

· расчленить исследуемый объем геологической среды на геологические тела, отвечающие таксономическим единицам классификации.

Выделение таксономически определенных геологических тел различных категорий предусматривает наличие данных о возрасте и генезисе, составе горных пород и свойствах грунтов.

Описание горных пород ведут в процессе наземных наблюдений (изучение обнажений, расчисток), горных и буровых работ, при отборе образцов пород, в процессе полевых и лабораторных испытаний грунтов.

Описываются:

· выветрелые и зачищенные породы в обнажениях, расчистках;

· очищенные от шлама куски керна, извлеченные из скважины;

· образцы, отобранные из горных выработок, очищенные от парафина монолиты фунта (в лабораторных условиях).

Примерный порядок описания пород следующий:

· название породы, цвет (в сухом и влажном состоянии), излом;

· минеральный и гранулометрический состав, структура и текстура, характер структурных связей минерального уровня, активные элементы и структура изучаемого геологического тела, эффективные структурные связи;

· включения (форма, состав, количество);

· пористость, наличие пустот (их размеры, пространственное размещение),

· трещиноватость (генезис, ориентировка трещин, их пространственное размещение и густота, ширина трещин, характер стенок трещин, заполнитель);

· размер и форма отдельностей и их размещение на поверхности, наличие флоры и фауны;

· наличие, состав и распределение органического вещества и легкорастворимых солей;

· влажность, консистенция, прочность в массиве и в образце;

· изменение описываемых признаков по разрезу.

При описании отмечается характер контактов геологических тел (особенно различающихся влажностью, консистенцией, прочностью), выявляются слои пород с низкой прочностью, зоны ослабления и другие компоненты разреза, которые могут оказать существенное влияние на характер и интенсивность инженерно-геологических процессов. При визуальных наблюдениях используют простейшие методы инструментальных измерений показателей, характеризующих структуру разреза (элементы залегания пород, ориентировка трещин, углы склонов и др.), а также показателей свойств грунтов (предельное напряжение сдвига, плотность, объемная влажность, относительная прочность). Для оценки показателей свойств грунтов используют микропенетрометры, гамма-гамма-плотномеры, нейтронные измерители влажности, ручные искиметры и другие портативные приборы. В процессе изучения разрезов пород в ходе инженерно-геологических исследований большое внимание уделяется трещиноватости

, поскольку трещины нередко являются границами активных элементов, взаимное перемещение которых при механических взаимодействиях определяет деформирование геологического тела в целом и его устойчивость. Трещиноватостью горных пород обусловлены такие их коллективные свойства, как водопроницаемость и блочность. В процессе изучения трещиноватости выделяют системы трещин, измеряют и описывают параметры трещиноватости: ориентировку, азимут падения плоскости трещины, угол падения плоскости трещины, расстояние между соседними трещинами одной системы, густоту трещин а, ширину раскрытия трещин b, протяженность трещины в обнажении. Описывают основные черты поверхности стенок, форму трещин, характер заполнителя, налеты на стенках, изменение этих признаков в пространстве. Отмечают ориентировку обнажения или его отдельных плоских частей. По данным измерений параметров трещиноватости подсчитывают среднюю ширину трещин, среднее расстояние между трещинами одной системы и их средние квадратическис отклонения. Определяют модуль трещиноватости М_тр — число трещин на 1 м линии, нормальной к простиранию измеряемой системы трещин, и классифицируют породы по их трещиноватости. Для анализа структуры трещиноватости и выявления систем трещин строят круговые диаграммы трещиноватости, предложенные А. Вальтером, Д. Шмидтом, Ф. П. Саваренским. На них условными знаками показывают азимут и угол падения, ширину трещин (рис. 7.2). Совместный анализ обработанных данных наблюдений трещиноватости и др. позволяет решить вопрос о генезисе трещин (литогенетического, тектонического, экзогенного происхождения).

Рис. 7.2. Круговая диаграмма трещиноватости горных пород.
I и II — системы трещин; доля различных трещин (в %): 1 - > 6; 2 - 4-5; 3- 3-4; 4 - 2-3; 5 - 1-2; 6 - < 1

По данным измерений вычисляют коэффициент трещинной пустотности:

где b_i —средняя ширина трещины i-й системы; а_i — среднее расстояние между соседними трещинами; n — число систем трещин.

В ходе наземных наблюдений изучают тектоническое строение (структуру), фиксируют тектонические нарушения, сбросы, зоны тектонического дробления, трещиноватости, исследуют складчатость и измеряют элементы залегания пород.

5.Методика определения элементов залегания.

Элементы залегания геологических границ (пластов, поверхностей напластования и несогласий, тектонических) не всегда удаётся замерить в обнажениях. Их можно определить: по видимым наклонам в обнажениях, шурфах и канавах; по данным бурения; по трём точкам выхода пласта на поверхность; методом пластовых треугольников; методом стратоизогипс.

1. Определение элементов залегания по видимым наклонам.Видимым наклоном называется падение поверхности слоя в любом направлении, не совпадающем с направлением наибольшего наклона. Линия пересечения поверхности обнажения или стенки шурфа с поверхностью напластования называется линией видимого наклона. Угол погружения линии видимого наклона равен углу между линией и её проекцией на горизонтальную плоскость. Определить элементы залегания можно графическим геометрическим методом по двум замерам элементов залегания (азимут и угол погружения) линий видимого наклона в двух смежных плоскостях обнажения или стенках шурфа.

Рис. 1.29. Определение элементов залегания наклонного слоя в шурфе по двум смежным стенкам. Вверху – перспективное изображение. Внизу – геометрическое построение.

Например (рис. 1.29), есть два замера элементов залегания видимых наклонов, сделанных в смежных стенках шурфа: аз.пад. 245º Ð 45º, аз.пад. 135º Ð 30º. На ориентированном по странам света листе бумаги из произвольной точки a наносятся линии ab и ac по направлениям, соответствующим азимутам падения линий видимых наклонов. В точке a восстанавливаются к этим линиям перпендикуляры ad и ae одинаковой величины ( ad = ae) и откладываются в точках d и e соответствующие углы до пересечения с линиями простирания. Через точки f и q проводится линия и к ней из точки a восстанавливается перпендикуляр ah. Затем, из точки a восстанавливается перпендикуляр ai ( ai = ad = ae ) и точка i соединяется с точкой h. Угол ahi является истинным углом падения, а направление ah – азимутом истинного падения.

2. Гораздо проще можно определить истинные элементы залегания по замерам видимых уклонов, используя сетку Баумана (рис. 1.30) или стереографическую сетку Вульфа.

Рис. 1.30. Пример определения элементов залегания пласта по двум видимым замерам с помощью стереографической сетки Баумана.

3. Определение элементов залегания по выходу пласта на поверхность (рис. 1.31). На геологической карте с горизонталями нужно найти хотя бы две точки пересечения какой-либо горизонтали с одной и той же поверхностью слоя (кровлей или подошвой). Найденные точки соединяем прямой линией, которая будет линией простирания пласта и её высота будет равна высоте горизонтали. Далее, находим две новые точки пересечения вышележащей или нижележащей горизонтали с той же поверхностью слоя, соединяем их прямой линией и получаем вторую линию простирания с высотой равной отметке другой горизонтали. Затем проводим между ними перпендикулярную линию и помечаем стрелочкой направление падения – оно будет направлено в сторону более низкой отметки линии простирания. Через одну из точек пересечения её с линией простирания проводится линия в направлении «север-юг». По часовой стрелке от северного направления до направления линии падения транспортиром определяем азимут падения.

Для определения угла падения необходимо проделать следующие операции. От одного конца перпендикулярной линии между двумя линиями простирания в любую сторону откладывается в масштабе карты разница между высотными отметками двух этих линий, и эта точка соединяется с другим концом перпендикуляра. Угол между этой линией и линией падения будет углом падения слоя (границы).

3. Определение элементов залегания по трём точкам выхода пласта на поверхность или по данным трёх скважин(рис. 1.32). Три точки соединяются линиями. Получается треугольник, вершины которого имеют разные высотные отметки. Рёбра треугольника разбиваются на определенное количество частей, которое равно разнице между высотными отметками двух смежных точек (углов), разделенной на величину сечения горизонталей. Точки на рёбрах треугольника с равными высотными отметками соединяем линиями, и это будут линии простирания. И далее определяем азимут и угол падения пласта так, как это было описано в предыдущем пункте.

Рис. 1.31. Определение элементов залегания по линии выхода пласта на поверхность с помощью заложения. α – азимут линии простирания; β – азимут линии падения; φ – угол падения.

Рис. 1.32. Определение элементов залегания слоя по данным глубины залегания его в трёх вертикальных скважинах.

4. Определение элементов залегания по пластовым треугольникам. Линия выхода наклонного пласта на поверхность пересечённой местности, спроецированная на карты, изогнута таким образом, что образует сравнительно резко выраженные углы в самой низкой и в самой высокой точке рельефа. Если соединить стороны этих углов прямыми линиями, то получим треугольники, которые носят название пластовых треугольников.

Рис. 1.33. Изменение формы пластовых треугольников в зависимости от угла падения пласта в плане (а) и на вертикальном разрезе (б).

Величина угла, указывающего на направление падения, в пластовых треугольниках зависит от наклона слоёв и формы рельефа. Чем круче залегают породы при одинаковом рельефе, тем больше угол (при вертикальном залегании граница будет прямолинейной), чем круче рельеф при одинаковом наклоне пласта, тем острее (меньше) угол (рис. 1.33). Если угол наклона слоёв круче наклона поверхности рельефа, вершина угла, образованного изгибом слоя, направленная в сторону падения слоя, будет расположена в самой низкой точке рельефа (рис. 1.34).

Рис. 1.34. Определение направления наклона пород по пластовым треугольникам в случае наклона слоёв круче поверхности рельефа.

Рис. 1.35. Определение направления наклона пород по пластовым треугольникам в случае наклона слоёв меньше угла наклона поверхности рельефа.

Если угол наклона слоёв положе наклона поверхности рельефа, вершина угла, образованного изгибом слоя, направленная в сторону падения слоя, будет расположена не в самой низкой точке, а на водоразделе (рис. 1.35).

5. Определение углов падения пластов по аэрофотоснимкам можно сделать с помощью вычисления превышений по разности продольных параллаксов. Выбирается пластовый треугольник и строится линия простирания, а через вершину треугольника – проекцию линии падения. Затем измеряется превышение между линией простирания и вершиной пластового треугольника и определяется угол наклона пласта обычным графическим методом. Определение превышений разности продольных параллаксов может быть использовано для вычисления по аэрофотоснимкам истинных мощностей слоёв и построения геологических разрезов.

⇐ Предыдущая 1 2 345 Следующая ⇒