Лекция 4 КЛАССИФИКАЦИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ТЕЛ ВЫДЕЛЯЕМЫХ В

Лекция 4

КЛАССИФИКАЦИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ТЕЛ, ВЫДЕЛЯЕМЫХ В ПРОЦЕССЕ ИНЖЕНЕРНОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Геологические тела 1. 2. 3. 4. 5. Формация (Ф) Субформация (СФ) Генетический комплекс (ГК) Стратиграфо-генетический комплекс (СГК) Монопородное геологическое тело первого уровня (МГТ-1) 6. Монопородное геологическое тело второго уровня (МГТ-2) 7. Монопородное геологическое тело третьего уровня (МГТ-3)

Формация

Формация Определение Полипородное геологическое тело, объединяющее генетически связанные геологические тела более низких категорий, сформировавшиеся при определенном тектоническом и климатическом режиме Отношение элементов литосистемы Парагенетические отношение геологических тел, организованных на уровне пород Краткая характеристика литосистемы Парагенетическая ассоциация горных пород, обусловленная единством структурнотектонической и физико-географической обстановки ее формирования Однородность Парагенетическая

Формация Критерии выделения 1. 2. Единая схема главных направлений изменчивости, отражающая структурнотектонический план области формирования Взаимосвязь вертикальных сечений полей, состава и первичных свойств геологической среды и подобие их статистической структуры Характер границ Комбинаторные Масштаб Мельче 1: 500 000 Методы выделения Анализ геологических данных

Формация Однородность Парагенетическая однородность геологических тел – элементов, обусловленная общностью процессов их формирования Парагенетическое единство всех Признаки, которым должны удовлетворять геологических тел, составляющих формацию таксономические единицы

Субформация

Субформация Определение Полипородное геологическое тело, объединяющее парагенетически связанные геологические тела более низких категорий, претерпевшие один и тот же литогенез Отношение элементов То же что и у формации литосистемы Краткая характеристика литосистемы Парагенетическая ассоциация горных пород, обусловленная единством основного породообразующего процесса регионального плана Однородность То же что у формации

Субформация Критерии выделения 1. Единая схема главных направлений изменчивости, отражающая главнейший процесс литогенеза 2. Сходство структуры вертикальных сечений эпигенетических полей и подобие их статистической структуры Характер границ То же что у формации Масштаб Методы выделения

Субформация Однородность Парагенетическая однородность геологических тел – элементов, обусловленная единством процессов их литогенеза Признаки, которым должны удовлетворять таксономические единицы Признаки формации + сходство геологических тел по степени литификации или по другим характерным признакам или свойствам, приобретенным под влиянием некоторого процесса, определившего литогенез

Генетический комплекс

Генетический комплекс Определение Полипородное геологическое тело, объединяющее генетически связанные геологические тела более низких категорий, сформировавшиеся в одинаковой физикогеографической обстановке и обладающие одинаковыми режимами изменчивости Отношение элементов литосистемы Парагенетические отношение геологических тел, организованных на горно-породном уровне Краткая характеристика литосистемы Генетическая ассоциаия горных пород, сформировавшаяся под влиянием единого процесса седиментации Однородность Генетическая

Генетический комплекс Критерии выделения 1. 2. Единство главного направления изменчивости Неизменность режима изменчивости по сечению генетического комплекса в главном направлении Характер границ То же что у формации и субформации Масштаб 1: 500 000 и крупнее Методы выделения То же что у формации и субформации

Генетический комплекс Однородность Генетическая однородность геологических тел, входящих в комплекс Признаки, которым должны удовлетворять таксономические единицы Признаки субформации + генетическое единство геологических тел, составляющих комплекс

Стратиграфо-генетический комплекс

Стратиграфо-генетический комплекс Определение Полипородное геологическое тело, объединяющее геологические тела одного генезиса, сформировавшиеся одновременно, в одинаковой физико-географической обстановке и обладающие одинаковыми режимами изменчивости в главном направлении Отношение элементов литосистемы То же, что у генетического комплекса Краткая характеристика литосистемы Однородность Возрастная

Стратиграфо-генетический комплекс Критерии выделения 1. 2. Единая структура геологического поля первичных состава и свойств пород Одинаковые режимы изменчивости первичных состава и свойств пород по сечению всего тела в главном направлении Характер границ То же что у формации, субформации и генетического комплекса Масштаб То же, что у генетического комплекса Методы выделения Анализ геологических данных. Геофизические. Динамическое и статическое зондирование и др.

Стратиграфо-генетический комплекс Однородность Возрастная однородность геологических тел, составляющих стратиграфогенетический комплекс Принадлежность к одному генетическому Признаки, которым должны удовлетворять комплексу и единый возраст геологических тел таксономические единицы

Монопородное геологическое тело первого уровня

МГТ-1 Определение Монопородное геологическое тело с одинаковым минеральным составом, с единым режимом изменчивости свойств, характеризующимися отсутствием разрывов непрерывности показателей этих свойств и стационарностью мер их рассеяния по главным направлениям Отношение элементов литосистемы Парагенетические отношение геологических тел, организованных на минеральном уровне Краткая характеристика литосистемы Парагенетическая ассоциация минералов, монопородное геологическое тело Однородность Парагенетическая, минералов

МГТ-1 Критерии выделения 1. 2. 3. Однородность геологических полей минерального состава Единство режимов пространственной изменчивости и отсутствие разрывов непрерывности тех показателей свойств, которые связанны с минеральным составом Стационарность мер рассеяния этих показателей по главным направлениям Характер границ Простые геологические границы Масштаб 1: 200 000 и крупнее Методы выделения Визуальный. Преимущественно полевые и экспресс-методы испытания пород

МГТ-1 Однородность породы по минеральному составу Признаки, которым должны удовлетворять таксономические единицы Признаки СГК + одинаковый минеральный состав породы, устанавливаемый путем визуальных и простейших инструментальных оценок

Монопородное геологическое тело второго уровня

МГТ-2 Определение Монопородное геологическое тело, включающее породу одного МГТ-1, частные значения классификационных показателей которой находятся внутри классификационных интервалов, а геологические поля этих показателей однородны Отношение элементов литосистемы То же что МГТ-1 Краткая характеристика литосистемы Часть МГТ, в пределах которого классификационные показатели находятся внутри классификационных интервалов Однородность Классификационная

МГТ-2 Критерии выделения 1. Нахождение частных значений классификационных показателей внутри классификационных интервалов 2. Однородность геологических показателей, т. е. постоянство среднего значения и дисперсии, зависимость корреляционной функции только от величина шага опробования Характер границ Условные геологические границы, устанавливаемые по граничным значениям классификационных интервалов Масштаб 1: 50 000 и крупнее Методы выделения Полевые и лабораторные испытания пород

МГТ-2 Однородность Классификационная однородность породы по косвенным показателям Признаки МГТ-1 + принадлежность всей Признаки, которым должны удовлетворять породы МГТ-2 к одному классификационному интервалу таксономические единицы

Монопородное геологическое тело третьего уровня

МГТ-3 Определение Непрерывное в пространстве монопородное геологическое тело, включающее породу МГТ-2, находящуюся в одинаковом состоянии Отношение элементов литосистемы Парагенетические отношение геологических тел, организованных на минеральном уровне и отношения, обусловленные физикохимическими взаимодействиями твердой, жидкой и газообразной фаз Краткая характеристика литосистемы Часть МГТ, в пределах которого классификационные показатели и показатели, используемые в расчетах статистически однородны. Однородность Статистическая

МГТ-3 Критерии выделения 1. 2. 3. Нахождение частных значений показателей состояния внутри классификационных интервалов Однородность геологических показателей, характеризующих состояние пород, прочность сжимаемость Непрерывность геологического тела в пространстве Характер границ Условные геологические границы, устанавливаемые по граничным значениям классификационных интервалов показателей, характеризующих состояние пород Масштаб 1: 10 000 и крупнее Методы выделения То же что у МГТ-2

МГТ-3 Однородность Статистическая однородность породы по прямым показателям (прочности, сжимаемости) Признаки, которым должны удовлетворять таксономические единицы Признаки МГТ-2 и нахождение всей породы в одном состоянии и непрерывность геологического тела в пространстве, дающие возможность выбирать одно нормативное значения показателя прочности или сжимаемости.

ИНЖЕНЕРНОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СЪЕМКА (продолжение темы)

Масштаб инженерногеологической съемки • Средний масштаб (1: 100 000 -1: 500 000) • Крупный масштаб (крупнее 1: 50 000 )

Методика среднемасштабной инженерно-геологической съемки • Дешифровка АКФМ • Уточняют положение ключевых участков(КУ), устанавливают местоположения ключевых участков – эталонов • На КУ и в местах, интересных с инженерно-геологической точки зрения проводят наземные наблюдения, горно-буровые работы, инженерно-геологическое опробование • Общая глубина освещения компонентов должна быть достаточной для вскрытия закономерностей и формирования в процессе геологической истории, для выявления взаимосвязей свойств поверхностной области литосферы со свойствами нижележащей части и с экзогенными геологическими процессами • Доверительная вероятность – 0, 8

Методика среднемасштабной инженерно-геологической съемки МЕТОД КЛЮЧЕВЫХ УЧАСТКОВ • ЧИСЛО И МЕСТОПОЛОЖЕНИЕ УЧАСТКОВ-ЭТАЛОНОВ определяют на основе анализа данных о пространственной изменчивости показателей свойств грунтов. КУ-эталон должен располагаться в пределах квазиоднородной области поля опробуемого геологического параметра, а число КУ не меньше числа квазиоднородных областей поля Если режим изменчивости по ξ 1 не стационарный, то нужно разделить поле на квазиоднородные области. В случае сомнения в правильности выбора места КУ - проверка условия несущественности различия между оценками среднего значения параметра на выбранном отрезке случайности последовательности и среднего значения на некотором отрезке

Методика среднемасштабной инженерно-геологической съемки МЕТОД КЛЮЧЕВЫХ УЧАСТКОВ • ЧИСЛО И МЕСТОПОЛОЖЕНИЕ ГРАНИЧНЫХ УЧАСТКОВ Устанавливают на основании ландшафтной структуры территории, определяемой пространственным отношением ПТК разных категория.

Методика среднемасштабной инженерно-геологической съемки МЕТОД КЛЮЧЕВЫХ УЧАСТКОВ На ключевых участках исследования проводят в масштабе: • 1: 25 000 (при масштабе съемки 1: 200 000) • 1: 50 000 (при масштабе 1: 500 000)

Методика среднемасштабной инженерно-геологической съемки РАБОТА ПО ОПОРНЫМ ПРОФИЛЯМ • Опорные профиля ориентируют по главным направлениям изменчивости • Цель работ– получение данных, необходимых для составления ИГ разрезов и в получении случайных последовательностей показателей свойств, необходимых для оцени режимов изменчивости, расчета ширины квазиоднородной зоны • Глубина горно-буровых выработок такова, чтобы они вскрыли толщу горных пород до нижней границы возможной сферы взаимодействия геологической среды с сооружением

Методика среднемасштабной инженерно-геологической съемки РАБОТА ПО ОПОРНЫМ ПРОФИЛЯМ • Для выделенных МГТ-1 показатели приводятся в табличных приложениях к карте ИГУ в виде размахов значений • Доверительная вероятность, с которой подсчитывают оценки классификационных показателей и число проб не более 0. 8 • Разрез пород на КУ –расчленен на геологические тела МГТ-2 • КУ - ландшафтно-индикационные исследования • Данные ландшафтно-индикационных исследований используют для экстраполяции ИГ информации, полученной на ключевом участке • Правильность экстраполяции проверяется путем постановки контрольных геологических наблюдений

Методика крупномасштабной инженерно-геологической съемки • Те же работы, что и при среднемасштабной. Однако соотношение видов работ изменяется • В большинстве случаев съемка специализированная • Возрастает роль количественных оценок, повышаются требования к точности и доверительной вероятности, что находит отражение в объемах съемочных работ и методиках их выполнения • Возрастает вклад горно-буровых работ и специальных методов ИГ, позволяющих получать количественные оценки компонентов ИГУ. • Исследования охватывают всю площадь, а не только ключевые участки

Методика крупномасштабной инженерно-геологической съемки Число точек наблюдения на 1 км 2 площади съемки Масштаб СП 11 -105 -97 Категория 1: 50 000 I 2. 3/0. 9 II 3/1. 4 III 5/1. 5 1: 25 000 I 6/2. 4 II 9/3 III 12/4 1: 10 000 I 25/9 II 30/11 III 40/16

Методика крупномасштабной инженерно-геологической съемки Число точек наблюдения на 1 км 2 площади съемки Масштаб СП 11 -105 -97 Категория 1: 5 000 I 50/25 II 75/35 III 100/50 1: 2000 I 200/100 II 350/75 III 500/250 1: 1000 I 600/300 II 1150/575 III 1500/750

Методика крупномасштабной инженерно-геологической съемки • Существенно возрастает значение опробования • Геологическая среда на глубину возможной сферы взаимодействия должна быть расчленена на геологические тела МГТ-1, МГТ-2 и даже МГТ-3, которые должны быть охарактеризованы соответствующими статистиками, отражающими показателями свойств • Доверительная вероятность не ниже 0. 85 • Выделение границ – на основе данных о показателях свойств, получаемых полевыми и лабораторными методами • Полевые работы, помимо статического и динамического зондирований включает вращательный срез, прессиометрию, искиметрия.

Этапы инженерногеологической съемки • Предполевой • Полевой • Камеральный

Этапы инженерногеологической съемки • Предполевой • Полевой • Камеральный

Полевой период 1. Маршрутные исследования и описание точек 2. Бурение и горные выработки 3. Специальные работы

Маршрутные исследования

Бурение и горные выработки 1. Скважины должны быть инструментально привязаны 2. Важен вопрос методики бурения и применяемой техники 3. Выбор глубин: • линейные изыскания – 7 -10 -12 м • ГЭС – 100 -150 м, глубокая шурфовка (5 -8 м) • гражданское строительство: в зависимости от нагрузок около 15 м – главный критерий – до глубины активной зоны

Бурение и горные выработки ПРОБООТБОР ГОСТ 12071 -2000 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов ТИПЫ ОБРАЗЦОВ • • Скальные грунты – керн Рыхлые породы: – Монолиты – Образцы нарушенной структуры (пакет)

Бурение и горные выработки ПОЛЕВЫЕ ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ • Определение простейших классификационных свойств (плотность-влажность) • Определение плотности мерзлых грунтов • Полное исследование физико-механических свойств грунтов на месте (особенно актуально для морских изысканий)

Полевая документация • ведомость образцов • дневники • полевые журналы • буровые журналы • контрольное описание • черновые карта и разрез • результаты полевых испытаний • результаты полевых лабораторных исследований • акты (в т. ч. о закрытии выработок)

Этапы инженерногеологической съемки • Предполевой • Полевой • Камеральный

Камеральный период 1. Лабораторные исследования 2. Выделение ИГЭ Критерии выделения: • Литология • Плотность, влажность • Пластичность • Консистенция • Механические свойства 3. Составление ИГ разрезов и карт 4. Написание инженерно-геологического заключения

Инженерно-геологическое заключение I. Общая часть • физико-географическая характеристика (орогидрография, климат, растительность) • геологическое строение района – стратиграфия – тектоника II. Специальная часть • • гидрогеологические условия ИГ характеристика района работ специальные исследования процессы III. Заключение