Домашние_задания_ИГ

Видимым падением слоя называют прямолинейное направление на структурной плоскости (т. е. прямую, принадлежащую плоскости), не перпендикулярное к ее линии простирания. Угол видимого падения всегда меньше истинного падения слоя.

Обнажением в геологии называют геометрическое место точек выхода структурной плоскости (кровли или подошвы слоя) на дневную поверхность. Эти точки принадлежат линии пересечения структурной плоскости с рельефом местности (топографической поверхностью).

По расстояниям между различными точками обнажения кровли или точками пересечения кровли с вертикальными скважинами устанавливаем, что в приведенных задачах слой горной породы рассматривается в пределах небольшой площади. Тогда, приравняв кровлю и подошву слоя к плоскостям, получим в пространстве геометрическую модель двух параллельных наклонных плоскостей и, где плоскость - кровля слоя, а плоскость - его подошва. В вариантах 3, 7, 13 и 15 структурная плоскость (кровля слоя) определена точками пересечения ее с тремя вертикальными скважинами (вертикальными прямыми), а в вариантах 2, 8, 10 и 11 – точками обнажения кровли.

Выписав указанные в условии задания абсолютные отметки точек обнажений, точек пересечения вертикальных скважин с кровлей слоя, расстояний между этими точками, азимуты линий, их соединяющих, элементы залегания видимых падений, следует попытаться составить схему расположения на плане проекций указанных в условии геометрических фигур. Схема необходима для более четкого уяснения графической основы рассматриваемой задачи.

При выполнении вариантов 3, 7, 13 или 15 необходимо обратить внимание, что третья скважина вскрыла не только кровлю слоя, но и его подошву в точке P. Следовательно, точки пересечения этой скважины со структурными плоскостями(кровлей) и (подошвой слоя) принадлежат одной и той же вертикальной прямой (оси скважины). Составив схему и четко представив в пространстве геометрическую модель рассматриваемого объекта, можно приступить к выполнению графических построений на чертеже.

Б. Выполнение графических построений Рассмотрим ход выполнения контрольной работы, взяв в качестве примера

вариант 15 задания Схема расположения построений представлена на рис. 1(сами построения, входящие в данную схему, выполнены отдельно на рис. 2 - 6). Работа над заданием осуществляется по этапам.

Этап 1. Построение на плане заданных фигур. Расположив лист чертежной бумаги формата A3 горизонтально (рис. 1), проводят рамку поля чертежа и выполняют в правом нижнем углу основную надпись. В нижнем левом углу формата на расстоянии 5 мм от левой и нижней линий рамки отмечают точку начала отсчета координат. Ось абсцисс x располагается вертикально, а ось opдинaт y - горизонтально. По заданным в условии координатам строят проекции точек A и R (в некоторых вариантах и точки R). Координаты указанных точек даны в миллиметрах, следовательно, построение их проекций на плане проводится в натуральную величину (без учета масштаба чертежа).

21

по профилю отрезка AC найдены точки с отметками 450 и 460 м., через которые и пройдут основные горизонтали параллельно первой. Азимут падения кровли слоя определяется после построения линии падения и . Величину угла падения кровли можно определи методом прямоугольного треугольника или построением профиля нормального разреза.

Рис. 3

Этап 3. Определение истинной мощности слоя и глубины залегания слоя в заданной точке E. Определение истинной мощности слоя H сводится к определению истинного расстояния между параллельными структурными плоскостями и (кровлей и подошвой слоя) с помощью прямого разреза, выполненного вертикальной плоскостью, проведенной через конкурирующие точки

C и P.

Примечание. В вариантах 3, 5, 7, 9, 12, 13, 14 и 15 по условию задачи необходимо определить истинную мощность слоя, если известно расположение точки P, принадлежащей подошве слоя (плоскость ). В перечисленных вариантах секущую плоскость можно провести через указанную точку.

В вариантах 1, 2, 4, 6, 8, 10, 11 по условию задачи необходимо определить глубину залегания нижележащего слоя в заданной точке E. Разрез в этом случае надо провести через проекцию этой точки, так как эта точка принадлежит земной поверхности, а под глубиной залегания слоя в геологии, как отмечалось выше, понимают расстояние от точки земной поверхности до точки слоя, замеренное в вертикальном направлении.

Для построения прямого разреза в верхнем левом углу формата (см. рис. 1) на расстоянии примерно 15 мм. от левой линии рамки проводят линию вертикального масштаба. Сверху необходимо оставить место для надписи, обозначающей линию разреза.

Для того, чтобы построить на профиле прямого разреза A – A (рис. 4) линию падения плоскости - u , на плане (см. рис. 3) отмечаем две точки D и E пересечения горизонталей плоскости с плоскостью разреза. Профиль прямой u на разрезе будет определяться проекциями этих точек, а угол наклона его к горизонту соответствует углу падения слоя.

Профиль линии падения u (подошвы слоя) проводим на разрезе через проекцию точки P, заданной по условию задачи. Так как u u . Истинная мощность слоя определяется кратчайшим расстоянием между профилями линий падения плоскостей и - u u = .

23

Примечание. Глубина залегания слоя определяется по профилю разреза расстоянием между проекциями конкурирующих точек, одна из которых принадлежит топографической поверхности (рельефу местности), а другая – прямой u . Заметим, что на профиле разреза проекции указанных точек располагаются на одной и той же линии вертикальной связи. В вариантах 1 2, 4, 6, 8, 10 и 11 мощность слоя известна по условию задачи. В этом случае профиль линии u на разрезе

проводят на расстоянии равном указанной мощности слоя, исходя из условия: u u .

Расстояние на профиле разреза между линиями u и u в вертикальном направлении в геологии называют вертикальной мощностью слоя Hверт., которая при наклонном залегании слоев всегда больше истинной.

Замерив величину угла падения слоя в градусах и истинную и вертикальную мощность в метрах, укажите полученные параметры в ответе.

Этап 4. Построение изогипс подошвы слоя. По условиям рассматриваемой задачи структурные плоскости (кровля и подошва) слоя располагаются параллельно друг другу. Следовательно, их изогипсы будут параллельными прямыми. Простейшим решением задачи в вариантах 3, 7, 9, 13 и 15 будет, если первую изогипсу подошвы провести через точку P, принадлежащую по условию структурной плоскости (подошве слоя). Но тогда ее проекция на плане совпадет с проекцией другой изогипсы, проходящей через точку С, принадлежащую плоскости(кровле слоя). Чертеж будет мало выразительным, так как ho ho . Поэтому во всех вариантах первую изогипсу подошвы слоя (плоскость ) следует провести так, чтобы ее проекция на плане отстояла от проекции ближайшей изогипсы кровли (плоскость ) на расстоянии 20 – 25 мм.

Для построения проекции точки, через которую должна пройти проекция первой изогипсы подошвы слоя, на профиле u отметим точку M с целой числовой отметкой (см. рис. 4). Построив проекцию точки M на плане, проведем через нее

Этап 5. Определение видимого угла падения и видимой мощности слоя, замеренных в косом разрезе.

В геологии косым называется такой разрез, вертикальная секущая плоскость которого не перпендикулярна к наклонной структурной плоскости (кровле или

24

подошве слоя). Если в нормальном разрезе секущая плоскость пересекает структурную плоскость по линии падения u , то в косом разрезе линией пересечения структурной плоскости с плоскостью разреза является произвольная прямая m, определяющая направление и величину угла видимого падения слоя (рис. 5). Следует иметь в виду, что секущая плоскость косого разреза пересечет не только кровлю слоя (плоскость ), но и его подошву (плоскость ). Таким образом, как и в нормальном разрезе, в косом мы получим две параллельные друг другу конкурирующие прямые т и п. Однако расстояние между прямыми т и n не соответствует истинному расстоянию между структурными плоскостями и , иначе говоря не определяет истинной мощности слоя: mn .

Решение задачи данного этапа следует начинать с проведения на плане проекции вертикальной секущей плоскости, которая по условию задачи составляет с направлением падения слоя угол, равный 50° (см. рис. 3). Отмечаем на плане проекции точек D, N и L пересечения плоскости разреза с изогипсами кровли (плоскость ) и подошвы (плоскость ) слоя. Прямая n определяется только одной точкой L, так как m n.

Построение профиля косого разреза Б – Б (рис. 5) выполняется в левом нижнем углу формата (см. рис. 1). Замерив на профиле кратчайшее расстояние

между прямыми m и n и угол наклона прямой m (равно, как и прямой n) к горизонту, определим видимую мощность и видимый угол падения слоя (в косом разрезе Б – Б).

Видимая мощность слоя всегда больше его истинной мощности: Hв H, а видимый угол падения меньше истинного: в . Полученные результаты указываются в ответе.

Для проверки графических построений замерим расстояние в вертикальном направлении между прямыми m и n, полученное в косом разрезе, и прямыми u и u , полученное в нормальном разрезе. Эти расстояния должны быть равны между собой. Их называют вертикальной мощностью слоя Hверт. Вертикальная мощность не зависит от направления секущей плоскости

ипостоянна для любого направления разреза (см. рис. 4

и5). Видимая мощность изменяется в зависимости от направления разреза: она увеличивается от значения истинной мощности в разрезе вкрест простирания до значения вертикальной мощности в разрезе, вы-

полненном по направлению простирания слоя H Hв

Hверт.

Этап 6. Определение зенитного угла и наклонной глубины скважины, запроектированной в точке R перпендикулярно к кровле слоя. Зенитным углом скважины называют линейный угол, составленный осью скважины и вертикальным направлением u, следовательно, величина зенитного угла дополняет угол наклона скважины к горизонту до 90 : скв + скв = 90°. Наклонной глубиной скважины с геометрической точки зрения будет истинная длина отрезка, соединяющего устье и забой скважины.

Определить указанные величины удобно по профилю разреза, выполненного

25

вертикальной плоскостью, проходящей через точку R перпендикулярно к кровле слоя (плоскость ) (см. рис. 2). Плоскость разреза пересечет плоскость по линии падения u , кратчайшее расстояние от точки R (устья скважины) до которой на профиле разреза В – В и будет определять наклонную глубину скважины. Отметим на плане проекцию точки K пересечения плоскости разреза с одной из горизонталей плоскости . Вторую точку, принадлежащую этой линии, строить не следует, так как угол падения плоскости нам уже известен.

Линия вертикального масштаба при построении профиля разреза, выполненного по линии В – В, располагается в правой части формата (см. рис. 1). Отметки на этой линии наносят с учетом как отметки точки R, из которой проектируется скважина, так и отметки точки K. принадлежащей линии падения плоскости (кровли слоя). При этом следует учесть место для надписи, которая сопровождает разрез, а также возможность определения точки пересечения линии падения u с осью наклонной скважины, проведенной из точки R. Нанесем на профиле разреза проекции точек R (устья скважины) и K, принадлежащей u (кровле слоя). Прямая u пройдет через точку K и будет наклонена к линии горизонта под углом . По условию задачи скважина проектируется перпендикулярно к кровле слоя (плоскость ). Следовательно, на профиле разреза ее ось будет перпендикулярна к линии падения кровли (рис. 6). Точку пересечения оси скважины с кровлей слоя называют забоем скважины. Отрезок RT является наклонной глубиной скважины. Замерив длину RT и величину зенитного угла , указываем полученные значения в ответе.

Оформление чертежа. Окончательное оформление чертежа выполняется согласно стандартам ЕСКД и ГОСТ 2.850 – 75 – ГОСТ 2.857 – 75 «Горная графическая документация». Проверив правильность решения задания, вместо точек A, B, C и R необходимо нанести условные знаки, обозначающие горные выработки, буровые скважины, обнажения и т. д. После чего чертеж обводится тушью.

Контрольная работа № 2. «Определение геометрических параметров геологической складки»

Задание.

Контрольная работа содержит 20 вариантов задания, для которых нижеприведенный текст является общим.

Вертикальные буровые скважины вскрыли в точках A, B, C и K, L, M крылья складки, поверхности которых могут быть представлены соответственно как плоскости и . Замок складки представляет собой цилиндрическую поверхность. Заданы координаты точек A, B, C и K, L, M и радиус цилиндрической поверхности

R. Масштаб 1:5000.

Требуется определить: элементы залегания крыльев складки, величину угла складки о, элементы залегания осевой (биссекторной) плоскости .

Исходные данные представлены в табл. 1.

26

28

Геометрическая модель геологической складки

Первоначально рассмотрим геометрическую модель геологической складки: когда крылья складки представляют собой поверхности, близкие к плоскостям, складка может быть смоделирована двугранным углом m (рис. 1). Полуплоскостии моделируют крылья складки, криволинейная поверхность перехода одного крыла в другое носит название замка складки, а ребро двугранного угла m - шарнира складки. Биссекторная плоскость двугранного угла , проходящая через ребро m и биссектрису угла t, называется осевой плоскостью складки, а линия пересечения замка складки с осевой плоскостью – осью складки.

29