ОБРАБОТКА ДАННЫХ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ
При проектировании инженерных сооружений необходимо прежде всего обосновать место выбора строительной площадки. Для этого необходимо изучить геологическое строение, геоморфологию, гидрогеологические условия, природные геологические и инженерно-геологические процессы, свойства горных пород и прогноз их изменений при строительстве и эксплуатации инженерных сооружений. На основе инженерно-геологической съемки составляют инженерно-геологические карты и разрезы.Геологические разрезы имеют важное значение при общей инженерно-геологической оценке районов строительства и отдельных их участков, выборе слоев в качестве несущих оснований. Любая инженерно-геологическая работа должна заканчиваться построением геологического разреза.
Геологический разрез отображает строение земной коры в вертикальном ее сечении. Геологический разрез в одной точке называют геологической колонкой, геологический разрез в пространстве по определенной линии – геологическим профилем. На разрезах отображают возраст, состав и условия залегания горных пород, мощность пластов и гидрогеологические условия. В тех случаях, когда разрез отражает физико-геологические явления и свойства пород, его называют инженерно-геологическим разрезом. При обработке данных инженерно-геологических изысканий выделяют инженерно-геологические элементы (ИГЭ). Инженерно-геологический элемент – это часть массива пород (слой, часть слоя и т.д.) практически однородная по возрасту, литологическому составу, показателям состояния и физико-механическим свойствам. Последнее является определяющим при выделение элемента. Выделение инженерно-геологических элементов позволяет целенаправленно размещать здания (сооружения) на территории, выделенной под строительство, и дает возможность решать вопрос выбора модели работы основания фундаментов.
ПОРЯДОК ПостроениЯ геологического разреза
Перенесите с карты ваш разрез на лист в рекомендуемом масштабе с горизонталями, скважинами и геологическими особенностями.
1. Построение топографического профиля
1.1. Выбор вертикального масштаба
Нанесите на лист масштабные оси, используя рекомендуемый масштаб для построения разреза, приведенного на карте, для чего у начала разреза постройте шкалу абсолютных отметок с таким расчетом, чтобы максимальная отметка была несколько выше верхней точки рельефа, а минимальная – ниже забоя самой глубокой скважины.
1.2. Построение топографического профиля
Для построения рельефа местности отложите расстояние в принятом масштабе от начала разреза до его пересечения с каждой горизонталью, отметьте абсолютные отметки скважин и их горизонтальное простирание. Соединив все точки плавными линиями, получите топографический профиль поверхности земли по заданному сечению. На построенный профиль нанесите колонки буровых скважин в соответствии с исходными данными приложения и вертикальным масштабом. Осевые линии скважин обозначьте одной жирной линией. На нижнем конце отрезка, соответствующем абсолютной отметке дна пробуренной скважины (забою), поставьте короткий поперечный штрих. Под разрезом проведите три графы для характеристики скважин, в которых укажите номера выработок, расстояние между ними и абсолютные отметки их устья (рис. 1).
Рис. 1. Топографический профиль
2. НАНЕСЕНИЕ НА РАЗРЕЗ ДАННЫХ ПО ВЫРАБОТКАМ
Нанесите границы слоев на оси скважин. Для этого из абсолютной отметки устья скважины вычтите глубину залегания подошвы первого от поверхности слоя и получите отметку залегания нижней границы слоя. Затем из абсолютной отметки устья скважины вычьте отметку залегания подошвы следующего слоя и т.д. В такой последовательности определите абсолютные отметки подошвы каждого слоя и нанесите их справа от оси скважины. На проведенных осевых линиях скважин укажите состав и возраст каждого слоя (рис. 2).
Рис. 2. Нанесение данных по выработкам на разрез
3. ВЫДЕЛЕНИЕ ЛИТОЛОГИЧЕСКИХ ГРАНИЦ
Сначала проведите границы между отложениями различного состава и возраста (рис. 3, прилож. 3). Проще начинать выделять границы с древних пород, т.к. они более выдержаны в разрезе. Соединив соответствующие отметки на осевой линии скважин обозначаем кровлю нижнего слоя, совпадающего с подошвой вышезалегающего слоя. Если в задании нет данных об элементах залегания, то полагают, что осадочные породы залегают горизонтально. При этом кровля отдельных слоев может быть весьма неравномерной. Это объясняется, как правило, процессами внешней динамики земли, интенсивно протекающих в период длительной регрессии моря. При моноклинальном и складчатом залегании пород мощность отдельных слоев дается условно одинаковой.
Затем проводим границы между современными отложениями различного состава. Известно, что такие отложения залегают нередко в виде линз и характеризуются частой сменой состава в горизонтальном и вертикальном направлениях. При этом следует знать, что делювий залегает плащеобразно и мощность его возрастает вниз по склону. Форма залегания ледниковых отложений во многом определяется характером рельефа дочетвертичного периода. Они могут встречаться как на высоких, так и на низких отметках рельефа. Невыдержанными по мощности являются элювиальные отложения, у которых граница перехода к материнским породам весьма неровная. Нужно помнить, что отложения на разрезе могут выклиниваться и перекрывать друг друга. Это означает, что в процессе формирования поверхности интенсивно протекал процесс денудации пород и на отдельных участках отложения были разрушены и смыты. Таким образом, отложения различного генезиса могут присутствовать в разрезе одной скважины и отсутствовать в других.
Разрез заканчивается горизонтальной линией, которая проводится ниже забоя самой глубокой скважины. Забои скважин никогда не соединяются линией между собой. При малом количестве скважин границы проводятся приближенно.
Рис. 3. Построение литологических границ.
4. НАНЕСЕНИЕ ОТМЕТОК УРОВНЕЙ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
Вычислите абсолютные отметки уровня грунтовых вод, для чего из абсолютной отметки устья каждой скважины вычтите глубину установления уровня первого водоносного горизонта. Полученные абсолютные отметки нанесите слева от оси скважин и соедините пунктирной линией. Аналогичным образом определите и обозначьте межпластовые воды второго и третьего водоносных горизонтов.
Напорные воды (если уровень появления и уровень установления воды не совпадают) обозначьте стрелкой, параллельной оси скважины.
5. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ РАЗРЕЗА
Литологический состав пород изображается согласно приведенным общепринятым условным обозначениям. Стратиграфические (возрастные) границы проводятся более жирной линией. Оси буровых скважин выделяются четкими линиями, а их забои подчеркиваются. Номера выработок, их абсолютные отметки и расстояния между соседними выработками указываются под разрезом. Заголовок и масштабы разреза приводятся вверху (рис. 4).
Рис. 4. Пример оформления инженерно-геологического разреза.
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Инженерно-геологическая карта – это вид геологической карты, на которых отображены возраст, генезис, условия залегания, состав, строение и физико-механические свойства горных пород и комплексов и их распространение, геоморфологическая характеристика территории, гидрогеологические условия, геодинамические явления.
Инженерно-геологический разрез – это форма отображения в пространстве по определенной линии возраст, состав и условия залегания горных пород, их физико-геологические свойства, мощность пластов и гидрогеологические условия.
Инженерно-геологический элемент – это часть массива пород (слой, часть слоя и т.д.) практически однородная по возрасту, литологическому составу, показателям состояния и физико-механическим свойствам.
Скважина – это горная выработка круглого сечения, пробуренная с поверхности земли или с подземной выработки без доступа человека к забою под любым углом к горизонту, диаметр которой много меньше ее глубины.
Устье скважины – место пересечения скважиной земной поверхности.
Забой скважины – дно скважины.
Глубина скважины – расстояние от устья до забоя скважины.
Геологический слой – форма залегания горных пород.
Мощность слоя – это кратчайшее расстояние между верхней и нижней поверхностями слоя.
Кровля слоя – это верхняя поверхность слоя, подошва – нижняя.
Выход (обнажение) – это пересечение слоя с поверхностью земли.
Приложение 1
Общий вид холма (а) и его изображение на топографической карте (б); общий вид холма и образующих его слоёв песчаника и известняка (в); изображение их на геологической карте (г).
Общий вид серии наклонно залегающих слоев (а) и их изображение на геологической карте (б).
Приложение 2