Построение геологического разреза по геологической карте

Лабораторная работа

Геологический разрез - это проекция геологических структур на вертикальную плоскость.

На геологическом разрезе должны быть приведены следующие данные:

возраст пород, состав пород, мощность пород, условия залегания, гидрогеологические условия.

Инженерно-геологический разрез –это во многом тот же геологический разрез, но на котором приводятся дополнительные сведения: физико-механические характеристики грунтов и некоторые инженерно-геологические процессы и явления.

Геологические разрезы строят по следующим данным:

1. По обнажению горных пород (по выходу горных пород на поверхность склонов гор);

2. По данным, взятым из геологических карт (геологическая карта – это проекция геологических структур на горизонтальную плоскость);

3. По данным полученным при проходе геологоразведочных выработок (шурфов, шахт, штолен, дудок, зачисток, скважин).

Шурфами называются вертикальные горные выработки, имеющие в плане прямоугольное или квадратное сечение. Размеры шурфов в плане от 1,5 на 2 метра. По глубине шурфы могут достигать 10 м, но при этом должно осуществляться крепление стенок шурфов. Отрывка шурфов может осуществляться вручную или механизировано, а на заключительном этапе зачищаются стенки вручную. Цель отрывки шурфов является:

1. Отбор образцов грунтов (монолитов) с разных глубин и с разных литологических разновидностей горных пород;

2. Отбор образцов грунта с целью испытания этого грунта в лаборатории и определения физико-механических свойств.

3. Изучения последовательности напластования горных пород по глубине.

4. В шурфах могут проводиться полевые испытания горных пород.

Шахты – горные выработки в сечении представлены собой квадрат. Разрабатываются механизированным путём с целью разведки и добычи полезных ископаемых.

Дудки – это вертикальные горные выработки, в сечении представлены собой круг имеющие диаметр 1-1,5 м, разрабатываются механизированным способом. Цель проходки дудок такая же, как и у шурфов.

Скважина – вертикальная или наклонная горная выработка, в поперечном сечении представляющая собой круг. При инженерно-геологических изысканиях бурят скважины диаметром 50-250мм.

Скважина имеет ряд характеристик - устье скважины, забой скважины,

ствол скважины.

Устье скважины – место пересечения ствола скважины с поверхностью земли.

Забой скважины – дно скважины, где ведётся разработка грунта режущим инструментом.

Скважина может проходиться вручную или механизировано. Цель

проходки скважин состоит в определении напластовании грунтов по глубине, а также в отборе образцов грунта с каждой литологической разновидности горных пород и определении уровня залегания грунтовых вод.

Рис. 2.5. Геологическая карта 1:

1 — граница стратиграфического несогласия: 2 — оползневые образования; 3 — буровая скважина и ее номер; 4 — болота и их границы; 5 — карстовая воронка; 6 — линия разреза

Рис. 2.6. Стратиграфическая колонка к геологической карте I

2.21. Используя описания буровых скважин (табл. 2.1), по­стройте геологическую колонку скважины, пробуренной в преде­лах геологической карты № 1 (рис. 2.5). Изучите стратиграфиче­скую колонку к карте (рис. 2.6) и назовите относительный воз­раст горных пород, вскрытых скважиной.

Пример геологической колонки скважины 6 показан на рис. 2.7. Масштаб колонки принимают 1: 500. В гр. 1 проставляют в заданном

масштабе шкалу глубин, считая началом устье скважины (точку пересечения ствола скважины с поверхностью земли). Затем по данным гр. 5 откладыва­ют на шкале глубин глубину залегания подошвы каждого слоя и через полу­ченные точки проводят горизонтальные линии, Мощность первого слоя (гр. 4) равна глубине залегания его подошвы. Мощность остальных слоев вычисляют как разность глубин залегания подошв последующего и предыдущего слоев. Например, для слоя 3:20,8—13,9 = 6,9 м. Абсолютные отметки подошв слоев определяют как разность абсолютной отметки устья скважины и глубины зале­гания подошвы соответствующего слоя. Например, для слоя 3: 116,7—20,8= =95,9 м. После записи в гр. 5 можно сделать проверку: разность абсолютных отметок подошв соседних слоев равна мощности слоя. Например, для слоя 3: 102,8—95,9 = 6,9 м. В середине гр. 6 двумя тонкими линиями обозначают ствол скважины и с обеих сторон от ствола показывают условными обозначениями литологический состав пород каждого слоя. Эти обозначения берут из страти­графической колонки (см. рис. 2.6). Стволы скважин в интервалах развития водоносных слоев затемняют. В гр. 7 приводят абсолютные отметки устано­вившегося уровня грунтовых вод и обоих уровней напорных вод. Вертикаль­ной линией со стрелкой на конце показывают высоту подъема напорных вод. Из описания видно, что скважиной вскрыты (сверху вниз) верхнечетвертичные отложения, представленные тремя слоями: суглинком бурым плотным, супесью желтой и песком средней крупности. Ниже лежат нижнекаменноугольные тре­щиноватые известняки, подстилаемые верхнедевонскими серыми аргиллитами. Под аргиллитами встречены протерозойские трещиноватые граниты.

Масштаб 1^:500

Геологическая колонка буровой скважины 6

Абсолютная отметка устья 116,7м

Абсолютная отметка забоя 49,7м

2.22. Постройте геологический разрез по линии, указанной в соответствующем варианте, с использованием геологической карты 1 масштаба 1: 10000 (см. рис. 2.5), стратиграфической ко­лонки (см. рис. 2.6) и описания буровых скважин (табл. 2.1). Охарактеризуйте в общих чертах историю геологического разви­тия района, вытекающую из анализа стратиграфической колонки и разреза. Для построения разреза принимают горизонтальный масштаб 1: 5000, вертикальный 1: 500.

Таблица 2.1. Описание буровых скважин к геологической карте 1

* - последняя цифра по скважине означает глубину до забоя скважины. Подошва последнего слоя проходит ниже забоя скважины.

** - для скважин, расположенных на акватории, устье скважины принято на дне реки.

Пример построения 2-22.1. Разрез, построенный по линии V—V в умень­шенном масштабе, приведем на рис. 2.8. Строить разрез рекомендуется на мил­лиметровой бумаге в следующем порядке. В нижней части листа делают три графы для характеристики скважин и указания расстояний между ними. Намечают начало и длину разреза в принятом масштабе. У начала разреза (а иног­да и в конце его) строят шкалу абсолютных отметок с таким расчетом, чтобы максимальная отметка была несколько выше верхней точки рельефа, а мини­мальная ниже забоя самой глубокой скважины.

Далее приступают к построению топографического профиля. Откладывают в заданном масштабе расстояния от начала разреза до его пересечения с каж­дой горизонталью и точками отмечают абсолютные отметки соответствующих горизонталей. После этого откладывают от начала разреза расстояния до каж­дой скважины и проводят вертикальный штрих в верхней графе. Под штри­хами указывают номера скважин, а ниже — абсолютные отметки их устьев, ко­торые дают дополнительные точки для построения профиля. Соединив все точ­ки плавными линиями, получают топографический профиль поверхности земли по заданному направлению. На построенный профиль наносят колонки буро­вых скважин. При крупном масштабе разреза ствол скважины обозначают дву­мя вертикальными отрезками, в остальных случаях — одним. На нижнем конце отрезка, соответствующем абсолютной отметке низшей точки пробуренной сква­жины (забою), ставят короткий поперечный штрих. Справа от штриха запи­сывают абсолютную отметку забоя, вычисляемую как разность между абсо­лютной отметкой устья и глубиной скважины. Например, для скважины 2: 106,4—65,0=41,4 м. Вдоль линии скважины размечают границы слоев и про­ставляют их абсолютные отметки, которые вычисляют как разность абсолют­ной отметки устья скважины и глубин залегания соответствующих слоев. На­пример, в скважине 2 абсолютная отметка границы между четвертым и пятым слоями равна: 106,4—34,9 = 71,5 м. В интервале каждого слоя (на полосе ши­риной 1... 2 см) условными обозначениями, взятыми из стратиграфической ко­лонки, отмечают карандашом состав и относительный возраст пород. Далее на топографический профиль переносят с карты точки пересечения разреза со стра­тиграфическими границами и карандашом справа и слева от точек отмечают относительный возраст пород. Например, левее скважины 6 на профиле отме­чают границу между нижнекаменноугольными известняками (С₁) и верхнечет­вертичными отложениями (Q₃).

Прежде чем проводить границы слоев на разрезе, восстанавливают в об­щих чертах доступную нам историю геологического развития изучаемого участ­ка. Рассматривая стратиграфическую колонку и колонки скважин на разрезе, видим, что наиболее древними породами, вскрытыми скважинами, являются про­терозойские граниты. Между ними и залегающими выше верхнедевонскими аргиллитами имеется стратиграфический перерыв, во время которого проис­ходило разрушение гранитов и формировался рельеф, поверхность которого могла иметь сложную форму. Это подтверждается тем, что кровля гранитов в скважинах 2, 6, 11, 20, попавших в разрез, вскрыта на разных абсолютных отметках (47,7; 5Г,5; 52,8; 53,8 м). На верхнедевонских аргиллитах без стра­тиграфического перерыва залегают нижнекаменноугольные известняки.

Граница между ними является почти горизонтальной. В послекаменноугольное время вплоть до начала четвертичного периода осадконакопления на дан­ном участке не происходило. В нижнечетвертичное время по пониженным ча­стям рассматриваемой территории проходил поток, частично размывший ниж­некаменноугольные известняки и даже верхнедевонские аргиллиты, который оста­вил свои отложения в виде крупных песков с гравием и галькой fgQ₁. В верхнечетвертичное время начала вырабатываться долина реки. Весьма ве­роятно, что река в это время размыла водноледниковые отложения (частич­но), а затем оставила свои (аQз). В четвертичный период уровень реки несколь­ко раз менялся, в результате чего были частично размыты верхнечетвертичные осадки, затем отложены современные (аQ₄) и они же частично размыты.

Сделав этот анализ, завершают рисовку разреза, используя при этом как границы слоев, вскрытые скважинами, так и стратиграфические границы, пере­несенные на топографический профиль с карты. Карандашные записи убирают, условными обозначениями производят штриховку выделенных в разрезе слоев и обозначают индексами их относительный возраст.

После этого вычисляют, абсолютные отметки уровней подземных вод как разность между абсолютной отметкой устья скважины и глубиной залегания соответствующего уровня. Если напорный уровень выше устья, то берется не

разность, а сумма. Например, для скважины 2 абсолютная отметка уровня грунтовых вод равна 106,4—5,0 = 101,4 м, а напорного уровня —106,4+12,2= = 118,6 м. Вычисленные отметки записывают справа от линии скважины и про­водят уровни грунтовых вод пунктирной, а напорных — штрихпунктирной ли­ниями (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Геологический разрез по линии V— V (рис. 2,5)