Геология-РГР-2013
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Автомобильные дороги и технология строительного производства»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
по выполнению расчетно-графических заданий по дисциплине «Геология»
Уфа
2013
2
Учебно-методическое пособие по выполнению расчетно-графических
заданий (РГР) « Построение геологической колонки буровой скважины» и
«Построение инженерно - геологического разреза» в рамках дисциплины
«Геология» предназначено для студентов направления «Строительство» всех
форм и профилей обучения (БПГ, БПС, БВТ, БВВ, БДС), изучающих данную
дисциплину. Данное учебно-методическое пособие также рекомендовано для
выполнения домашних заданий и написания рефератов по дисциплине
«Геология».
Составители: Гареева Н.Б., проф., д-р техн. наук Урманшина Н.Э., доц., канд. техн. наук Галимнурова О.В., доц., канд. техн. наук
Рецензент Мулюков Э.И., проф., д-р техн. наук
© Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2013
3
СОДЕРЖАНИЕ |
|
ВВЕДЕНИЕ |
|
ПОСТРОЕНИЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОГО |
|
РАЗРЕЗА И ЕГО АНАЛИЗ ________________________________ |
2 |
РГР № 1 |
|
ПОСТРОЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ КОЛОНКИ |
|
БУРОВОЙ СКВАЖИНЫ__________________________________ |
6 |
РГР № 2 |
|
ПОСТРОЕНИЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА_ |
7 |
ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ______________________________________ |
8 |
ПРИЛОЖЕНИЕ А – КАРТЫ МЕСТНОСТИ__________________ |
9 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Б – ОПИСАНИЕ БУРОВЫХ СКВАЖИН______ |
12 |
ПРИЛОЖЕНИЕ В – УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ |
|
ОСНОВНЫХ ВИДОВ ГРУНТОВ___________________________ |
28 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Г – ОБРАЗЦЫ ОФОРМЛЕНИЯ РГР__________ |
36 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Д – ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ____________________ |
38 |
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК________________________ |
41 |
4
ВВЕДЕНИЕ
Инженерная геология – отрасль геологии, изучающая геологические процессы в верхних горизонтах земной коры и физико-механические свойства горных пород грунтов в связи с инженерно-строительной деятельностью человека.
Полевые работы являются основным этапом инженерно-геологических исследований. Они заключаются в описании местности, изучении естественных обнажений, проходке и изучении буровых скважин, шурфов и проведении гидрогеологических исследований.
При полевых обследованиях грунтов и изучении условий их залегания, состава и мощности слоев и других особенностей наиболее широко и часто прибегают к закладке буровых скважин или шурфов. В процессе описания обнажений, буровых скважин, шурфов и других выработок производят отбор проб грунтов или монолитов с ненарушенным сложением для последующего изучения свойств и состава грунтов в лабораторных условиях. После окончания инженерно-геологической съемки и проходки буровых скважин создаются геологические карты и разрезы, которые являются важнейшей и обязательной геологической документацией при проектировании фундаментов зданий и сооружений.
В отчет по инженерно-геологическим изысканиям входит полевая документация, состоящая из плана расположения скважин или шурфов; чертежей грунтовых или геологических колонок; инженерно-геологических разрезов и пояснительной записки.
Основная геологическая (геолого-стратиграфическая) карта наиболее полно воспроизводит на чертеже геологию того или иного участка земной коры и является общим типом геологических карт. Она показывает возраст и стратиграфические соотношения (последовательность залегания) пород.
На геологической карте показываются многочисленные и разнообразные геологические явления. На геологических картах размещаются дополнительные виды геологической графики:
–сводная стратиграфическая колонка, отражающая последовательность, мощность, возраст и литологический состав горных пород;
–геологическая или грунтовая колонка, представляющая собой разрез по скважине или шурфу, с условными обозначениями грунтов, мощностью слоев и абсолютными отметками подошвы слоев;
–инженерно-геологический разрез, наглядно показывающий последовательность залегания горных пород по вертикали.
Условные обозначения основных видов грунта приведены в ГОСТ
21.302-96 [1] и в приложении В.
5
ПОСТРОЕНИЕ ИНЖЕНЕРНО - ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА И ЕГО АНАЛИЗ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ: Полевые и лабораторные исследования грунтов на площадке являются обязательным изыскательским этапом для подготовки проектной документации на строительство или реконструкцию зданий и сооружений. При этом на топографическом плане (топооснове) должны быть показаны имеющиеся объекты: дороги, здания, границы осваиваемой площадки, высотные отметки и иная информация, позволяющая получить представление о топографических особенностях рельефа местности.
Инженерно-геологические изыскания обычно включают следующую информацию:
1 План инженерно-геологических выработок (скважины, шурфы, точки зондирования и т.п.) и план геологических разрезов с соответствующими пояснениями и примечаниями, описание растительности.
2Инженерно-геологические условия: происхождение, состав, физикомеханические свойства грунтов, а также их деформационные и прочностные параметры, разновидности грунтов, опасные геологические процессы и явления.
3Гидрогеологические условия: уровень подземных вод, наличие водоемов, речной сети, водоразборных колодцев, родников.
4Физико-геологические особенности: возможность подтопления, наличие оползней, карстовых воронок и провалов, обнажений и т.п.
Стратиграфическая (рисунок 1) и геологическая (рисунок 2) колонки представляют собой разрезы по скважине или шурфу, изображающие последовательность напластования горных пород с соответствующими пояснениями (геологический возраст, мощность, уровень подземных вод и т.п.).
Знание природных условий местности, свойств грунтов и правильный учет их особенностей позволяет выбрать наилучшую конструкцию зданий и сооружений и вариант трассы дороги и принять обоснованные технические решения, обеспечивающие надежность и прочность возводимого сооружения.
Инженерно - геологический разрез составляют по скважинам, точкам зондирования, по результатам прессиометрии и по результатам исследования геофизическими методами.
Инженерно-геологический разрез (рисунок 3) представляет собой ряд геологических колонок, расположенных на определенных расстояниях между соответствующими буровыми скважинами.
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
Стратиграфическая колонка |
||
Геологический |
|
м |
||||
|
возраст |
|
||||
|
|
Краткое описание |
||||
|
|
|
|
Стратиграфический индекс |
Колонка |
|
|
Период |
Эпоха |
горных пород |
|||
|
|
|||||
Эра |
|
Мощность, |
||||
|
|
|
|
aQ4 |
|
|
Кайнозойская (KZ) |
Четвертичный (Q) |
Современная |
dQ4 |
|
Супесь серая заторфованная |
|
|
Пылеватый песок |
|||||
|
|
|||||
pQ4 |
|
|
||||
|
|
Суглинок бурый плотный |
||||
|
|
Поздняя |
|
|
||
|
|
aQ4 |
|
Супесь желтая |
||
|
|
|
|
Песоксредней крупности |
||
|
|
- |
|
fgQ1 |
|
|
|
|
Ран |
няя |
|
|
|
|
С) |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
Позд- |
няя |
C3 |
|
Глина черная плотная |
|
|
|
|
|||
Палеозойская(PZ) |
(D)Каменноугольный |
Раняя |
|
|
Известняк трещиноватый, |
|
C1 |
|
в отдельных местах |
||||
|
|
закарстованный |
||||
|
|
|
||||
|
Девонский |
Поздняя |
D3 |
|
Аргиллит серый, в отдельных |
|
|
|
|
местах трещиноватый |
|||
|
|
|
|
|||
Протерозойская (PR) |
|
|
PR |
|
Гранит крупнокристаллический |
|
|
|
|
трещиноватый, выветрелый |
|||
|
|
|
|
в кровле массива |
||
|
|
|
|
|
||
|
Рисунок 1 – Стратиграфическая колонка к геологической карте |
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
Геологическаяколонкабуровойскважины№6 |
||||||||
Aбс. отметкаустья116,7м |
|
|
|
|||||
Aбс. отметказабоя-49,7м |
|
|
|
|||||
Глубина, м |
Номер слоя |
Мощность слоя, м |
отметка |
Колонка |
Абсолютная |
отметка уровня подземных вод, м |
Описание |
|
пород |
||||||||
|
||||||||
|
|
|||||||
Абсолютная подошвыслоя,м |
|
|
|
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
6 |
7 |
|
5 |
1 |
4,7 |
112,0 |
|
|
|
суглинокбурый |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
10 |
|
|
|
|
|
|
супесьжелтая |
|
2 |
9,2 |
102,8 |
|
|
|
пластичная |
||
15 |
|
|
|
|
|
песоксредней |
||
|
|
|
с |
|
|
|||
|
3 |
6,9 |
|
|
|
крупности, |
||
20 |
95,9 |
|
|
|
плотный |
|||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
известняк |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
35 |
4 |
24,6 |
|
|
|
|
трещиноватый |
|
|
|
|
|
|
||||
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
45 |
|
|
71,3 |
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
аргиллит |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
55 |
5 |
19,8 |
|
|
|
|
серыйслабо |
|
|
|
|
|
|
трещиноватый |
|||
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
65 |
|
|
51,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
70 |
6 |
3,8 |
|
|
|
|
гранит |
|
49,7 |
|
|
|
трещиноватый |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Рисунок 2 – Геологическая колонка |
|
|
ИНЖЕНЕРНО - |
ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ |
|
||
Абс. отм. м |
|
|
|
|
|
130 |
118,6 |
|
|
|
|
|
115,4 |
112,8 |
|
113,5 |
|
|
|
|
|||
120 |
|
|
|
|
|
110 |
|
112,0 |
|
109,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
102,8 |
|
101,1 |
102,2 |
100 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
90 |
|
95,9 |
90,7 |
|
М |
86,9 |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
83,2 |
|
80 |
|
|
80,4 |
|
|
|
|
|
К |
||
|
71,5 |
|
72,5 |
|
77,9 |
70 |
71,3 |
|
71,4 |
||
|
|
|
|||
|
|
|
|
65,4 |
|
60 |
|
|
|
|
|
50 |
47,7 |
51,5 |
52,8 |
|
53,8 |
49,7 |
|
|
46,0 |
||
|
|
|
|||
|
41,4 |
|
|
|
|
40 |
|
44,4 |
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
Расстояние |
650 |
400 |
100 |
|
350 |
между |
|
||||
скважинами, м |
|
|
|
|
|
№ скважины |
2 |
6 |
11 |
16 |
20 |
Абсолютная |
|
|
|
|
|
отметка устья |
106,4 |
116,7 |
|
|
116,0 |
скважины, м |
|
|
|
|
|
Условные обозначения:
суглинок
бурый
супесь
желтая
М песок мягкий
К |
песок крупный |
с галькой |
|
|
известняк |
|
трещиноватый |
|
закарстованный |
|
глина черная |
|
плотная с |
|
прослойками |
|
аргилита |
|
гранит крупно- |
|
кристаллический |
|
выветрелый |
|
появившаяся |
|
вода |
|
остановившаяся |
|
вода |
Рисунок 3 – Геологический разрез
ВЫБОР ВАРИАНТА: Вариант, выдаваемый преподавателем, содержит расположение буровых скважин на карте местности (приложение А, рисунки А.1-А.3), их номера с абсолютной отметкой местности и описанием (приложение Б, таблицы Б.1-Б.3).
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА расчетно-графической работы (РГР) оформляется на листах формата А4 и является примером оформления технической документации. В пояснительной записке содержатся:
-бланк задания [приложение Г, рисунок Г.1];
-требуемые расчеты и пояснения к выполненным построениям;
-графическая часть РГР выполняется на листах миллиметровой бумаги формата А4(А3);
-библиографический список.
Пример оформления титульного листа приведен в приложении Г, рисунок Г.2.
РГР № 1 ПОСТРОЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ КОЛОНКИ БУРОВОЙ СКВАЖИНЫ
Цель: Изучить условные обозначения инженерно-геологических элементов. По заданной мощности напластований построить геологическую колонку, используя условные обозначения грунтов.
Форма отчетности: Графическое изображение геологической колонки с текстовыми пояснениями.
Последовательность выполнения РГР:
1Ознакомиться с вариантом задания, изучить условные обозначения горных пород (приложение В).
2Построить геологическую колонку (рисунок 2).
Пояснения к выполнению работы даны на примере скважины № 6 (см. рисунок 2 и таблицу Б.1 – скважина № 6). Для составления колонки необходимо знать абсолютную отметку устья скважины, мощность каждого стратиграфического слоя (инженерно-геологического элемента – ИГЭ), отметку уровня подземных вод и описание пород (суглинок, песок и т.д.). Обычно колонки дополняют сведениями после получения результатов лабораторных анализов грунтов. При этом уточняются наименования и номер инженерногеологических элементов (ИГЭ), а в описании дается более точная их характеристика. Например: суглинок полутвердый, песок пылеватый. Обычно геологическую колонку строят в масштабе 1:250, 1:500.
Например (по рисунку 2): в графе 1 проставляют в заданном масштабе шкалу глубин, считая началом устье скважины – точку пересечения ствола скважины с поверхностью Земли (абсолютная отметка 116,7 м). Затем по данным графы 4 (таблица Б.1, скважина 6) (абсолютная отметка подошвы слоя, м) откладывают на шкале глубин (графа 1, рисунок 2) глубину залегания подошвы каждого слоя и через полученные точки проводят горизонтальные линии. Мощность первого слоя (графа 3, рисунок 2) равна глубине
10
залегания его подошвы. Мощность остальных слоев вычисляют как разность глубин залегания подошв последующего и предыдущего слоев. Например, для слоя 3 мощность равна 20,8-13,9=6,9 м. Абсолютные отметки подошв слоев определяются как разность абсолютной отметки устья скважины и глубины залегания подошвы соответствующего слоя. Например, для слоя 3 абсолютная отметка подошвы равна 116,7-20,8=95,9 м. После записи в графе 4 (рисунок 2) можно сделать проверку: разность абсолютных отметок подошв соседних слоев равна мощности слоя. Например, для слоя 3 мощность определим повторно вычитанием 102,8-95,9=6,9 м. В середине графы 5 (рисунок 2) двумя тонкими линиями обозначают ствол скважины и с обеих сторон от ствола показывают условными обозначениями литологический состав пород каждого слоя. Эти обозначения приведены в приложении В «Условные обозначения основных видов грунтов». Стволы скважин в интервалах развития водоносных слоев затемняют. В графе 6 (рисунок 2) приводят абсолютные отметки установившегося уровня подземных вод и обоих уровней напорных вод.
РГР № 2 ПОСТРОЕНИЕ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА
Цель: По построенным геологическим колонкам (РГР № 1) выполнить инженерно-геологический разрез.
Форма отчетности: Обе РГР нужно оформлять в одной пояснительной записке.
Последовательность выполнения РГР:
1Выполнить РГР № 1.
2По данным РГР № 1 построить геологический разрез (рисунок 3).
Пример разреза, построенный по линии сечения, приведен на рисунке 3. Разрез рекомендуется вычерчивать на миллиметровой бумаге в следующем порядке:
1)в нижней части листа делают три строки для указания абсолютной отметки устья и номеров скважин, расстояния между ними;
2)намечают начало разреза и откладывают вправо его длину в принятом масштабе;
3)у начала разреза 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;
4)на произвольном расстоянии от шкалы наносим первую буровую скважину (№ 2, абсолютная отметка 106,4 м). От первой скважины (№ 2) откладывают в масштабе горизонтальные расстояния до следующих скважин (№ 6, 11, 16, 20….). Расстояния определяют по со-