Рекомендации по выполнению контрольного задания

А. Анализ условия задания. Составление геометрической модели изучаемого геологического объекта

Под слоем в геологии понимают плоское однородное тело, сло­женное той или иной горной породой. Слой ограничен двумя струк­турными поверхностями, верхнюю из которых при нормальном за­легании слоя называют кровлей, а нижнюю – подошвой слоя. Если слой горной породы не деформирован и рассматривается на сравнительно небольшой протяженности, то кровлю и подошву слоя приравнивают к двум параллельным плоскостям.

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 S и L, где плоскость S - кровля слоя, а плоскость L - его по­дошва. В вариантах 3, 7, 13 и 15 структурная плоскость S (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 S(кровлей) и L(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).

Рис. 1

Рис. 2

Этап 2. Определение элементов залегания кровли слоя. Для построения первой горизонтали кровли слоя (плоскости S) с по­мощью профиля на отрезке |AC| находят точку с такой же чис­ловой отметкой, как и у точки B. Проведенная через эти точки горизонталь является дополнительной, так как ее числовая от­метка не равна 10. Для построения основных горизонталей кровли с отметками, кратными 10, 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^S. 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 S и L (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 L). В перечисленных вариантах секущую плоскость L 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 S - u^S, на плане (см. рис. 3) отмечаем две точки D и E пересечения горизонталей плоскости S с плоскостью разреза. Профиль прямой u^S на разрезе будет определяться проекциями этих точек, а угол наклона его к го­ризонту соответствует углу падения слоя.

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

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^L. 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^L на разрезе проводят на расстоянии равном указанной мощности слоя, исходя из условия: u^S || u^L.

Расстояние на профиле разреза между линиями u^S и u^L в вер­тикальном направлении в геологии называют вертикальной мощ­ностью слоя H_верт., 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 L (подошве слоя). Но тогда ее проекция на плане совпадет с проекцией другой изогипсы, проходящей че­рез точку С, принадлежащую плоскости S (кровле слоя). Чертеж будет мало выразительным, так как h^oSº h^oL. Поэтому во всех вариантах первую изогипсу подошвы слоя (плоскость L) следует провести так, чтобы ее проекция на плане отстояла от проекции ближайшей изогипсы кровли (плоскость S) на расстоянии 20 – 25 мм.

Рис. 4 Рис. 5