ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ




 

Метод физического моделирования основан на проведении в лабораторных условиях различных испытаний. В зависимости от прогнозируемого процесса могут применяться различные экспериментальные установки. На рисунке рассмотрена установка для моделирования экзогенных геологических процессов, скрытых от прямого наблюдения. В данном случае для моделирования суффозионного процесса на конкретной местности.

Рис. 11.7. Установка для моделирования суффозионного процесса.

 

НАТУРНЫЕ АНАЛОГИИ

 

Суть метода натурных аналогий заключается в выборе объекта аналога, близкого по своим геометрическим характеристикам и геологическому строению к исследуемому объекту, и в дальнейшем совместном наблюдении за ними. За объект аналог принимаются такие объекты, активизация геологических процессов на которых не могут оказать вредного воздействия на инженерно-хозяйственную деятельность человека. При этом возможны натурные испытания опытными нагрузками объекта аналога. Применение метода натурных аналогий можно увидеть на примере прогнозирования переработки берегов водохранилищ.

 

Рис. 11.8. Сравнение исследуемого и объекта-аналога.

 

 

Задача №1

Проектируется цех с мокрым технологическим процессом, в котором используются кислоты и другие материалы. В таком цехе возможны утечки, которые могут повлечь за собой изменение свойств грунтов основания. Постройте геологический разрез по данным бурения четырех скважин (табл. 11.1.) и выберите такое место для цеха длиной 20 м, где он нанесет минимальный ущерб геологической среде. Спрогнозируйте изменение геологической среды в случае расположения здания на других участках. Скважины 1, 2, 3, 4 расположены через 50 м на одной прямой.

Описание буровых скважин

Таблица 11.1

№ скважины абс. отметка, м Геолог. возраст Мощность слоя, м Наименование горной породы Глубина залегания УПВ, м
1 2 3 4 5
1 50,2 tQ4 mP2 mP2 1,0 8,0     4,0 Глыбы и щебень Песчаник и конгломерат на железистом и кремнистом цементе   Известняк   Встречен на глубине 9,0м. Установился на глубине 5,0м.  
2 50,2 mP2 mP2 mP2 1,0 8,0 1,0 Конгломерат Известняк Глина твердая   5,0  
3 50,2 mP2 mP2 1,0 9,0 Известняк Глина твердая  
4 51,4 tQ4 mP2 mP2 3,0 2,0 5,0 Суглинок со щебнем Глина твердая Песок плотный, мелкий     6,0
5 42,0 lhQ4 lQ4 lQ4 0,5 5,0 1,5 Торф Песок Суглинок   0,7  
6 42,3 lhQ4 lhQ4 lhQ4 lQ4 2,0 3,0 3,5 2,0 Торф Лёд Песок Суглинок  
7 42,0 lhQ4 lQ4 0,8 6,0 Торф Песок 0,4  
8 42,0 lQ4 lQ4 6,0 2,0 Песок Суглинок 1,0  
9 10,0 mQ2 mQ1 mQ1 mQ1 mQ1 1,0 4,0 4,0 3,0     2,0 Песок мелкий Глина песчанистая Песок пылеватый Глина     Песок мелкий     8,0 Встречен на глубине 12,0м. Установился на глубине 6,1м.  

Продолжение табл.11.1

1 2 3 4 5
10 6,0 mQ1 mQ1 mQ1 mQ1 mQ1 2,0 3,0 3,0 1,0     5,0 Глина песчанистая Песок пылеватый Глина Песок мелкий     Глина   4,5 Встречен на глубине 8,0м. установился на глубине 2,6м.  
Примечание: Последняя цифра по скважине дает не полную, а вскрытую мощность слоя. Подошва слоя ниже забоя скважины.

 

Задача№2.

По данным бурения четырех скважин 5, 6, 7, 8 (см. табл. 11.1), находящихся на одной прямой линии, постройте геологический разрез участка, находящегося в вечномерзлом состоянии и покрытого таежной растительностью. Где в пределах участка можно организовать открытую стоянку для транспортных и дорожных машин и где устройство стоянки приведет к необратимым и вредным изменениям геологической среды? Спрогнозируйте эти процессы во времени. Расстояние между скважинами 50 м.

Задача №3

Новый квартал приморского города возведен на неуплотненных песчано-глинистых грунтах лиманно-морского происхождения. В пределы квартала попал древний склеп (рис.11.9), рационально размещенный строителями ниже глубины промерзания и немного выше уровня подземных вод, постоянство которого поддерживалось на протяжении веков постоянством уровня моря. Благодаря расположению склепа выше подземных вод в нем сохранялись постоянная температура и влажность, что обеспечило прекрасную сохранность античных фресок 1 века н. э.

Постройте геологический разрез, используя рис.11.9 и результаты бурения скважин 9 и 10 (табл.11.1). Покажите грунтовый и напорный водоносные горизонты. К каким изменениям состояния склепа приведет постройка жилого дома на указанном участке? Какие меры по охране окружающей среды следует предпринять для сохранения памятника культуры?

Рис. 11.9. Геологическая карта №1:

1—стратиграфические границы; 2 — границы стратиграфического несогласия в толще дочетвертичных отложений; 3— участки с бугристым оползневым рельефом; 4 — источник; 5 — буровая скважина и ее номер; 6 — линия разреза; 7 — абсолютная отметка меженного уреза воды в реке; 8—горизонталь рельефа.

Задача №4

Рассмотрите юго-восточный угол геологической карты №1 (рис.11.9), ограниченный горизонталью 520 м. Определите с помощью рис.11.10 и табл.11.2 и охарактеризуйте грунты, которые здесь залегают. В какой части этой территории рационально разместить площадку проектируемого завода, если для него отводится 10 га? Какие вредные геологические процессы могут проявиться на данной территории в случае утечек воды на промышленном предприятии?

 

Рис. 11.10. Стратиграфическая колонка к геологической карте №1

Задача №5

На геологической карте №1 (см. рис. 11.9) показана река, протекающая с запада на восток. По левому борту долины проектируется дорога. Сравните три варианта прохождения трассы на абсолютных отметках: 1) 475 м; 2) 486...490 м; 3) 510—515 м. Какой из вариантов трассы наиболее рационален по геологическим условиям с точки зрения охраны геологической среды? Для какого из вариантов возможны временные перерывы в эксплуатации дороги в связи с геологическими или гидрологическими (на реке) процессами? Для сведения: первая надпойменная терраса застроена, прокладка дороги вдоль склона будет осуществляться в полувыемке-полунасыпи.

Описание буровых скважин к геологической карте №1

Таблица 11.2

№ скважины абс. отметка, м № слоя Возраст горных пород Описание горных пород Глубина залегания подошвы слоя, м Глубина залегания уровня воды, м
появ. установ.
1 2 3 4 5 6 7
203 531,6 eQ N1 I3 I2 Лёсс желтовато-серый Песок мелкий, плотный Глина черная, твердая Алевролит плитчатый, трещиноватый 7,6 10,8 61,0 70,5   9,5 61,0     9,5 51,3  
204 532,2 eQ N1 К1 I3 Лёсс желтовато-серый Песок мелкий, плотный Мергель сильно трещиноватый Глина черная, твердая 8,4 10,5 34,7 47,0     32,4       32,4  
205 532,7 eQ К2 К1 I3 Лёсс желтовато-серый Известняк трещиноватый, закарстованный Мергель трещиноватый Глина черная, твердая 7,8 21,2 79,1 82,0     52,7       52,7  
206 499,3 eQ I1 T3 T2 Щебень песчаника с супесью Известняк трещиноватый, Мергель трещиноватый Глина черная, твердая 1,2 15,0 71,7 76,0   7,9 71,7     7,9 17,3  
207 538,5 eQ N1 К1 I3 I2 Лёсс буровато серый Песок мелкий плотный Мергель сильно трещиноватый Глина черная, твердая Алевролит плитчатый трещиноватый 8,8 13,4 25,0 83,0 85,0 6,2   23,0   83,0 6,2   23,0   51,2
208 545,8 dQ4 eQ N1 К2 К1 I3 Супесь макропористая с щебнем Лёсс буровато серый Песок мелкий плотный Известняк кавернозный трещиноватый Мергель сильно трещиноватый Глина черная, твердая 6,9 16,5 20,7 36,4 95,4 97,0     46,3       46,3  
209 512,1 eQ I2 I1 T3 Суглинок бурый макропористый Алевролит плитчатый Песчаник трещиноватый Аргиллит серый плотный 3,0 13,3 44,9 49,6     17,2       17,2  
210 537,9 eQ N1 I3 I2 Лёсс буровато-серый Песок мелкий, плотный Глина черная, твердая Алевролит плитчатый 8,2 11,8 60,1 87,0 7,0     60,1 7,0     39,0
211 546,3 dQ eQ N1 К2 К1 I3 Супесь макропористая с щебнем Лёсс буровато серый Песок мелкий плотный Известняк закарстованный Мергель трещиноватый Глина черная, твердая 7,3 14,0 17,1 29,6 87,5 101,2     43,0       43,0  
212 481,7 рQ4 aQ4 T3 T2 Суглинок со щебнем Песок средней крупности Аргиллит серый плотный Известняк трещиноватый 7,3 21,6 26,1 41,5 5,4     26,1 5,4     3,0

 

Продолжение табл. 11.2

1 2 3 4 5 6 7
213 478,2 aQ4 aQ4 aQ3 aQ3 T2 Супесь Песок мелкий кварцевый Суглинок серый иловатый Песок крупный с гравием и галькой Известняк трещиноватый 7,5 19,8 26,2 31,9 40,0 3,4     26,2   3,4     1,4  
214 491,4 aQ3 aQ3 aQ3 T3 T2 Песок пылеватый с органикой Суглинок серый иловатый Песок крупный с гравием и галькой Аргиллит плотный Известняк трещиноватый 29,7 38,0 41,5 45,0 49,0 16,5   38,0   45,0 16,5   14,3   13,0
215 515,6 dpQ I3 I2 I1 Глина черная с зеркалами скольжения Глина черная твердая Алевролит плотный плитчатый Песчаник кварцевый 15,6 36,4 65,0 70,8     41,0       41,0  
216 477,5 aQ4 aQ4 aQ4 aQ3 aQ3 I1 Супесь с включением валунов и гальки Песок крупный с гравием рыхлый Песок пылеватый средней плотности Суглинок иловатый серый Песок с гравием и галькой Песчаник кварцевый 6,5 12,6 17,1 26,2 36,1 38,9     26,2       4,5  
217 493,8 aQ3 aQ3 aQ3 aQ3 I3 I2 Супесь бурая макропористая твердая Песок пылеватый средней плотности Суглинок иловатый текучепластичный Песок гравелистый плотный Глина черная твердая Алевролит плитчатый 14,6 32,1 43,3 48,2 60,4 64,3   22,6   43,0   60,0   22,6   20,0   15,0
218 475,1 aQ4 aQ4 aQ3 aQ3 I3 Песок мелкий средней плотности Песок крупный плотный Суглинок иловатый текучепластичный Песок гравелистый Глина черная твердая 14,0 20,7 24,6 26,7 36,0 3,2     24,6   3,2     1,0  
219 488,9     dpQ4 I3 Оползневые образования (глина трещиноватая с глыбами мергеля), водонасыщены Глина черная твердая 15,5     27,4 0,5   0,5  
220 492,6 аQ3 аQ3 аQ3 аQ3 I3 Супесь бурая макропористая Песок пылеватый плотный Суглинок иловатый текучепластичный Песок гравелистый плотный Глина черная твердая сланцеватая 13,71 30,3 43,6 47,1 55,0   21,4   43,6     21,4   19,2  
221 477,4 аQ4 аQ3 аQ3 К1 I3 Супесь бурая макропористая с гравием Песок пылеватый плотный Суглинок иловатый текучепластичный Мергель бурый трещиноватый Глина черная твердая сланцеватая 8,4 15,1 19,0 23,9 35,0 5,8     19,0   5,8     6,2  
222 478,2 аQ4 аQ4 К1 I3 Супесь бурая макропористая Песок рыхлый гравелистый Мергель бурый трещиноватый Глина черная твердая сланцеватая 4,2 18,3 26,0 41,2   7,7       7,7    

Продолжение табл. 11.2

1 2 3 4 5 6 7
223 540,2 dQ eQ N1 К1 I3 Супесь со щебнем Лёсс буровато-серый Песок мелкий Мергель трещиноватый Глина черная твердая 1,2 8,1 13,6 30,3 36,6   6,4     6,4  
224 520,0 eQ I2 I1 T3 T2 Суглинок полутвердый Алевролит плитчатый Песчаник кварцевый Аргиллит серый плотный Известняк трещиноватый 1,0 9,5 34,0 79,2 86,5     30,0   79,2     30,0   60,0
           
232 493,0 аQ3 аQ3 аQ3 аQ3 I3 Супесь бурая твердая макропористая Песок пылеватый средней плотности Суглинок иловатый текучепластичный Песок гравелистый средней плотности Глина черная твердая сланцеватая 14,0 31,1 44,0 47,3 58,0   21,8     44,0   21,8     19,2
233 478,8 аQ4 аQ4 К1 I3 Супесь бурая пластичная Песок средней крупности плотный Мергель трещиноватый водонасыщенный Глина черная твердая сланцеватая 4,2 18,4 27,0 46,0   7,5       7,5    
234 478,8 аQ4 аQ4 аQ3 аQ3 Т3 Т2 Супесь бурая пластичная Песок мелкий плотный Песок пылеватый средней плотности Песок крупный средней плотности Аргиллит плотный неводоносный Известняк трещиноватый 7,5 19,8 26,3 32,2 58,0 68,2 3,4     58,0 3,4     16,5
235 491,4 аQ3 аQ3 аQ3 I3 Т3 Песок пылеватый средней плотности Суглинок серый текучепластичный Песок крупный плотный Песчаник кварцевый Аргиллит плотный 26,4 38,0 42,3 45,0 65,6 16,5   38,0     16,5   14,3    
236 492,4 аQ3 аQ3 аQ3 аQ3 I2 Т3 Супесь бурая твердая макропористая Песок пылеватый средней плотности Суглинок серый текучепластичный Песок гравелистый средней плотности Аргиллит плитчатый водоносный Песчаник кварцевый 14,0 31,6 34,0 38,0 40,2 62,9   20,0   44,0       20,0   18,1    

Задача №6

На реке (рис.11.11) создается водохранилище. Место для плотины выбрано в сужении долины, выше железнодорожного моста, с целью не прерывать движение в период строительства. Проанализируйте геологическое строение участка плотины, назовите процессы, которые могут возникнуть в примыканиях плотины, в районе моста, на территории поселка, если не предусмотреть защиту геологической среды в окрестности плотины и поселка. Укажите места проявления процессов.

Рис. 11.11. Схематическая геологическая карта части водохранилища и

продольный профиль по линии 1—1:

1— современные аллювиальные отложения поймы, песок мелкий, суглинок, мощность 15 м; 2— верхнечетвертичные аллювиальные отложения первой надпойменной террасы, супесь, песок, мощность 30 м; 3 — среднечетвертичные аллювиальные отложения второй надпойменной террасы, лёсс, песок, мощность 50 м; 4— верхнемеловые мергели с прослоями глин и глинистых песков; 5— палеозойский гранит раздробленный; 6— направление и угол падения слоев; 7— береговая линия водохранилища на абсолютной отметке 110 м; 8 — плотина с водосливом; 9 —железнодорожный мост с двумя опорами в русле.

Задача №7

Проанализируйте геологическую карту (рис. 11.12) и объясните, каким объектам могут нанести ущерб опасные геологические процессы в случае строительства плотины высотой 70 м на реке в указанном месте. Какие защитные или компенсационные мероприятия можно предложить для предотвращения или возмещения ущерба. Есть ли здесь такие объекты, которым ни защита, ни компенсация по ним не потребуется? На карте γР-гранитный массив пермского возраста; N, mQ и aQ — неконсолидированные песчано-глинистые отложения поймы, пляжей, морских и речных террас. Неоген представлен преимущественно пылевато-глинистыми образованиями.

Задача №8

Под новый микрорайон города в Ставропольском крае отведеннезастроенный участок степи на берегу озера (рис. 11.13).

Предусмотрено — одну половину его использовать под многоэтажные жилые дома, школу, поликлинику, магазины и другие здания с сопровождающими их инженерными сетями связи, электроснабжения, водонесущих коммуникаций; другую половину занять зелеными насаждениями без каких-либо сооружений. По данным девяти скважин территория имеет однородное геологическое строение. Она на всю разведанную глубину сложена лёссом. Уровень грунтовых вод повсюду встречен на уровне озера. Относительная деформация просадки εst = 0,04.

Постройте геологические разрезы по скважинам. Ввиду малой ширины озера абразия на берегу незначительна. Каких геологических процессов следует опасаться при строительстве и эксплуатации микрорайона? Какие меры по защите геологической среды от этих процессов следует принять в ходе строительства? Какую половину застраивать?

Задача №9

 

Топографический профиль

Постройте геологический разрез, используя топографический профиль и данные бурения 4 скважин, описание которых дано в таблице. Опишите геологический процесс, который протекал и протекает в массиве. Опишите все породы, залегающие в разрезе, учтите их возраст и свойства. Дайте прогноз геологической обстановки, перечислите геологические процессы, которые могут активизироваться при понижении или повышения уровня воды в реке.

 

Описание буровых скважин (начало)

№ скважины, абс. отм. устья, м Геологический возраст Мощность слоя, м Описание горных пород Глубина залегания уровня воды, м
появив-ося установ-ося
1 2 3 4 5 6
dQ N N 2,0 1,0 1,0 Суглинок Глина Песок    
dQ N N K K K 2,0 1,0 2,0 3,3 0,3 2,0 Суглинок Глина Песок мелкий Глина плотная Песок пылеватый Глина плотная     3,5       3,5  

 

Описание буровых скважин (окончание)

1 2 3 4 5 6
dQ N N K K K 2,1 1,1 0,9 1,7 0,3 1,5 Суглинок Глина Песок мелкий Глина плотная Песок пылеватый Глина плотная 0,6   0,6  
dQ N N K 2,1 1,1 2,1 6,0 Суглинок Глина Песок Глина плотная, на глубине 9м перемятая, трещиноватая 2,0   5,0     2,0   5,0    

 

Задача №10

По результатам бурения четырех скважин, приведенным ниже постройте геологический разрез, определите гидравлический уклон и расход потока между скважинами 1-3 и 3-4. Скважины расположены на одной прямой на расстоянии 100 м друг от друга. Коэффициент фильтрации песка 1 м/сут. Масштабы примите: горизонтальный 1:2000, вертикальный 1:200. Определите наиболее рациональный участок для строительства жилого здания с учетом геологических условий. Спрогнозируйте инженерно-геологические процессы, которые возникнут в процессе эксплуатации сооружения и меры их предотвращения (предупреждения).

 

№ скважины, абс. отм. устья, м Геологический индекс Мощность слоя, м Наименование горной породы Глубина залегания УГВ, м
mQ2 mQ2 6,5 2,0 Песок мелкий Глина 3,0
elQ4 mQ2 5,0 0,8 Песок пылеватый Песок мелкий  
mQ2 mQ2 6,0 1,6 Песок мелкий Глина 3,2
mQ2 mQ2 6,0 1,4 Песок мелкий Глина 3,5

 

Задача №11

Для размещения камнедробильной установки и печи для обжига кирпича на заводе строительных материалов пробурены 3 скважины на расстоянии 50 м друг от друга. По проведенным ниже данным постройте геологический разрез. Примите масштабы: горизонтальный 1:1000, вертикальный. Разместите на площадке печь длиной 60 м и шириной 4 м так, чтобы разность осадок опор была минимальной. Определите на каком участке разреза целесообразнее установить камнедробилку? Спрогнозируйте геологические процессы, которые возникнут в процессе эксплуатации сооружений.

 

№ скважин, абс. отм. устья, м Геологический возраст Мощность слоя, м Описание горных пород Глубина залегания уровня воды, м
aQ2 mQ1 10,0 3,0 Песок мелкий рыхлого сложения Глина 3,6 3,6
dQ4 aQ2 mQ1 3,0 3,0 6,0 Супесь рыхлого сложения Песок мелкий Глина с тонкими песчаными прослоями 4,8 4,8
dQ4 mQ1 1,0 15,0 Суглинок Глина с тонкими прослоями песка пылеватого 0,7 0,7

 

Задача №12

По данным бурения скважин, расположенных по одной прямой на расстоянии 50 м друг от друга, постройте геологический разрез площадки, отведенной под строительство промздания. Масштабы: горизонтальный 1:1000, вертикальный 1:200. Проанализируйте геологическое строение участка, охарактеризуйте грунты, рационально разместите промздание, учтите в нем цех с мокрым технологическим процессом шириной 48 м. Определите и спрогнозируйте процессы, которые могут возникнуть или активизироваться в результате и после окончание строительства.

Описание скважин

№ скважин, абс. отм. устья, м Геологический возраст Мощность слоя, м Описание горных пород Глубина залегания уровня воды, м
появив-ося устан-ося
gQ   0,6 18,4   2,2* Суглинок с валунами Известняк трещиноватый закарстованный Песчаник кварцевый плотный* 16,2 16,2
gQ C C 8,3 4,8 2,4 Суглинок с валунами Известняк закарстованный Песчаник кварцевый плотный 10,7 10,7
gQ   C C 3,5   2,5 2,0 Суглинок с включением валунов Известняк трещиноватый Песчаник кварцевый плотный 6,4 6,4
C C 2,8 3,0 Известняк трещиноватый Песчаник кварцевый плотный 2,0 2,0
* Для последнего слоя указана не полная, а вскрытая мощность

 

Задача №13

Постройте геологический разрез по данным бурения четырех скважин, расположенных на одной прямой, на расстоянии 50 м друг от друга. Примите масштабы: горизонтальный 1:1000, вертикальный 1:200.

 

Описание буровых скважин.

 

№ скважин, абс. отм. устья, м Геологический возраст Мощность слоя, м Описание горных пород Глубина залегания уровня воды, м
появиво-ся устан-ося
gQ1   C   C 0,6   18,4   2,2* Суглинок с включением валунов Известняк трещиноватый закарстованный Песчаник кварцевый плотный 16,2 16,2
gQ   C C 8,3   4,8 2,4 Суглинок с включением валунов Известняк закарстованный Песчаник кварцевый плотный 10,7 10,7
gQ   C C 3,5   2,5 2,0 Суглинок с включением валунов Известняк трещиноватый Песчаник кварцевый плотный 6,4 6,4
C C 2,8 3,0 Известняк трещиноватый Песчаник кварцевый плотный 2,0 2,0
Примечание: Для последнего слоя указана вскрытая мощность

 

Определите возраст всех вскрытых горных пород, их форму залегания, дайте ей название. Установите геологические процессы, обусловившие формирование указанной на разрезе геологической обстановки в дочетвертичное четвертичное время. Назовите процессы, которые могут активизироваться в результате строительства. Разместите на площадке отстойник промстоков размером 50х30 м, глубиной 3,5 м. Укажите процессы, которые могут активизироваться после начала его эксплуатации.

 





©2015-2017 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.

Обратная связь

ТОП 5 активных страниц!