Что такое мощность слоя грунта

Тема 3. Определение мощности слоев.

Мощность слоя – это расстояние между его кровлей и подошвой. Различают истинную мощность (измеренную по кратчайшему расстоянию, рис.10.), вертикальную мощность (измеренную в вертикальной плоскости) и видимую мощность (обычно наблюдаемую в обнажениях).

Рис. 10. Соотношение истинной, вертикальной и видимой мощностей наклонно залегающего слоя (слой и склон падают в разные стороны). α – угол падения слоя, β – угол падения склона. М ист .= М вид.sin(α+ β)

Вертикальная мощность связана с истиной соотношением:

Определение мощности слоев по геологической карте может быть произведено с помощью стратоизогипс. Для определения мощности слоя необходимо выбрать стратоизогипсу, пересекающую одновременно кровлю и подошву слоя (рис. 11А). Фактически такая линия соответствует двум линиям простирания, первая из которых находится в кровле слоя (на высоте 80м), а вторая – в подошве (на высоте 60 м; рис. 11Б). Разница между этими двумя значениями и составляет вертикальную мощность слоя.

Часто бывает, что найти стратоизогипсу, пересекающую кровлю и подошву пласта, затруднительно или невозможно. В этом случае производится интерполяция значений линий простирания (рис. 12) – установление высотных линий простирания (рис. 12) – установление высотных значений линий простирания. На рисунке 12 такая интерполяция проведена для линий простирания к подошве; при этом установлено, что линия простирания с высотной отметкой «40» (выделена жирным) совпадает с линией простирания для кровли, имеющей высотную отметку «60». Соответственно, вертикальная мощность слоя составляет 20 м.

Источник

Мощность слоя

Мощность — толщина геологических тел (пласта, жилы, свиты, яруса, системы и т. д.). Различают М. истинную, вертикальную и различные типы М. видимых. М. истинная — кратчайшее (по перпендикуляру) расстояние между кровлей и подошвой пласта. М. вертикальная — расстояние между кровлей и подошвой пласта, измеренное по вертикальной линии. М. вертикальная связана с М. истинной зависимостью М_и = М_в х cos a, где М_и — М. истинная; М_в — М. вертикальная; а — угол падения пласта. М. видимые — это расстояние между кровлей и подошвой пласта, измеренное по линиям, произвольно ориентированным к простиранию пласта и в пространстве. Терминология этих разновидностей М. не разработана.

Сюда относятся М., измеренные перпендикулярно к простиранию пласта по горизонтальной или наклонной линиям (называемые иногда шириной выхода пласта, что для наклонной линии неверно), а также М., измеренные по любому направлению, произвольно ориентированному к простиранию пласта и в пространстве. Последний случай наиболее общий и широко распространенный в практике определения М. пластов. М. по любому направлению связана с истинной М. зависимостью (формула Леонтовского) М_и = M_л,(sin a х cos b x cos y ± cos a x sin b), где М_и — M. истинная; М_л — М., измеренная по любому направлению; а — угол падения пласта; b — угол наклона линии измерения (рулетки); у — угол между азимутами падения пласта и линией измерения. Знак + берется в случае падения пласта и линии измерения в разные стороны, знак — берется в случае падения их в одну сторону. В учебниках и справочниках по геологический съемке приводятся формулы, таблицы, диаграммы и номограммы для определения истинных М. в частных случаях. Наиболее полными являются таблицы Вычегжанина (1957). Н. Г. Власов

Источник

Для слоев грунта, расположенных ниже уровня грунтовых вод, необходимо учитывать взвешивающее действие при условии, что их коэффициент фильтрации .

,

— удельный вес минеральных зерен грунта,

6.2. Определение мощности сжимаемой толщи грунта в основании штампа прямоугольной формы и в виде полосы.

Распределение напряжений в грунте под штампами принять по заданию 5.

Схема к оценке мощности сжимаемой толщи грунта.

Граница зоны активного обжатия определяется уровнем дополнительных напряжений в грунте, не превышающим 0,2 от величины напряжений от собственного веса грунта и 0,1 для слабых грунтов и грунтов, испытывающих взвешивающее действие грунтовой воды

После определения мощности, сжимаемой толщи для прямоугольного штампа и в форме полосы выполнить их сопоставление, с целью выявления влияния формы нагрузки на положение НГСТГ.

6.3. Определение осадки штампов за счет уплотнения грунтового основания.

— Эпюры дополнительных напряжений в пределах сжимаемой толщи грунта принимаются по результатам задания 5.

Схема к расчёту осадки штампа по методу послойного суммирования.

— условно выделенные слои грунта для построения эпюры ()

— Осадка в одном условно выделенном слое, сложенном однородным грунтом:

— Осадка в одном условно выделенном слое, сложенном разными грунтами:

если , то принимается ; .

— Суммарная осадка штампа определяется суммой осадок условно выделенных слоев в пределах ожидаемой толщи

— Выполнить сопоставление осадок прямоугольного штампа и штампа в виде полосы с целью выявления влияния формы подошвы.

6.4. Определение осадки штампов за счет пластических деформаций в грунте

S_y – осадка за счет уплотнения грунта под штампом принимается по 6.3.:

;

Р – среднее давление по подошве штампа принять:

Выполнить анализ по изменению осадок с ростом нагрузок в интервале ÷ c учетом влияния формы подошвы.

Задание 7. Определить очертание откоса котлована глубиной 4,0м в грунтовых условиях заданной строительной площадки. На поверхности грунта действует равномерно распределенная нагрузка интенсивностью q₀=10КПа. Расчеты выполнить из условий обеспечения коэффициента устойчивости К_у=1,0 и 1,15. Схему расчета принять по требованиям СНиП «Основания и фундаменты».

;

7.1. Определение очертания предельно устойчивого откоса ()

, уточнить в зависимости от фактической мощности слоев грунта.

; ;

— напряжение от собственного веса грунта для расчетов по первой группе предельных состояний, определяются по заданию 6.1 с коэффициентом надежности ;

В обводненных грунтах на откосе, фильтрующем воду, принимается:

7.2. Определение очертания откоса с коэффициентом устойчивости К_у=1,15

Пример 1. Построить очертание предельно устойчивого откоса котлована в грунтах строительной площадки приведенной в Задании №1. Глубина котлована . Влияние грунтовой воды не учитывать. Построить очертание откоса с коэффициентом устойчивости . Для расчетов принять .

— Слои грунта небольшой мощности, границы между ними принимаются за расчетные плоскости. Величина напряжений от веса грунта и дополнительного давления:

— Построение откоса начинаем с уровня дна котлована:

— Для условий :

Пример 2. Построить очертание предельно устойчивого откоса для котлована в Примере 1 с учетом влияния уровня грунтовой воды.

Источник

Определение истинной мощности слоя при наклонном залегании

Как правило, в поле может быть измерена видимая ширина выхода наклонного слоя по склону, ширина выхода слоя в горизонтальном срезе, проекция видимой ширины выхода слоя по склону на горизонтальную поверхность и, иногда, вертикальная мощность.

Видимая ширина выхода слоя, также как и проекция видимой ширины выхода слоя зависит от крутизны склона, истинной мощности и угла падения слоя. Чем круче склон при одинаковом наклоне пласта, тем меньше видимая мощность. Чем больше истинная мощность при одной крутизне склона, тем больше видимая мощность (рис. 1.36). Истинная мощность – кратчайшее расстояние (по перпендикуляру) между подошвой и кровлей пласта.

Рис. 1.36. Изменение ширины выхода наклонно залегающего слоя в вертикальном разрезе (А) и в плане (Б) в зависимости от истинной мощности (I), угла наклона (II) и формы рельефа (III).

α – истинная мощность; α’ – проекция ширины выхода слоя на горизонтальную плоскость; α – угол падения слоёв.

1. Для определения истинной мощности необходимо определять видимую мощность, угол падения слоя и угол наклона склона. И тогда истинная мощность слоя может быть определена по формулам приведённым на рис. 1.37.

2. Если истинная мощность слоя определяется в сечении, ориентированном косо по отношению к линии простирания, то вычисления производится по формуле П.М. Леонтовского:

M = m (sin α cos β sin γ ± cos α sin β),

где: M – истинная мощность; m – видимая мощность; α – угол падения пласта; β – угол наклона рельефа; γ – угол между азимутами линий простирания и измерения. Знак ± употребляется в зависимости от соотношения направления наклонов поверхностей рельефа (или обнажения) и слоя: при наклоне их в одну сторону принимается знак минус, при наклоне в разные стороны – знак плюс.

Приведённая выше формула верна при условии, что угол падения пласта больше уклона склона. При погружении в одном направлении пласта и склона, но при большем значении уклона склона, чем угол падения пласта, нужно использовать формулу В.С. Милеева: M = m (cos α sin β – sin α cos β sin γ).

3. На геологических картах с горизонталями можно определить истинную мощность пласта после определения угла наклона и вертикальной мощности и равна вертикалоной мощности, умноженной на значение косинуса угла падения: M_и = m_в (cos α).

Вертикальная мощность пласта определяется на геологической карте с горизонталями следующим способом.

Рис. 1.37. Различные случаи определения истинной мощности наклонно залегающих слоёв в сечениях, перпендикулярных к простиранию слоя.

а – при горизонтальной поверхности рельефа; б – по керну буровой скважины; в, г, д – при наклонной поверхности рельефа и разном падении слоя.

H – истинная мощность; h – видимая мощность; α – угол падения слоя; β – угол наклона поверхности рельефа.

На карте проводят проекцию линии простирания кровли пласта, для чего соединяют прямой две точки пересечения проекции выхода кровли с одной и той же горизонталью карты. Проекцию линии простирания кровли продолжают до пересечения ею проекции выхода подошвы пласта. Путём интерполяции определяют отметку пересечения продолженной проекции выхода кровли с проекцией выхода подошвы пласта. Разность между этими отметками и будет равна вертикальной мощности изображенного на карте пласта.

4. На геологических разрезах, построенных вкрест простирания пород, мощность наклонного слоя измеряется по перпендикуляру между подошвой и кровлей слоя с учётом масштаба разреза. Если геологический разрез построен под косым углом к простиранию пород, то для пересчёта видимых мощностей в истинные можно использовать таблицу, либо геометрические методы.

Источник

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ (ТОЛЩИНЫ) СЛОЯ

Опыт показывает, что в полевых условиях мощность слоев (для конкретных разрезов) лучше сразу оценивать с помощью рулетки, хотя часто используются молотки и прочие шанцевые принадлежности с разметкой, пикетажки и компас, но измерение рулеткой приносит более достоверные данные, сохраняющие свое значение на длительное время.

При рассмотрении вариантов определения значения мощности слоя по геологическим и пластовым картам считается, что изображенные геологические тела в пределах карты характеризуются постоянной мощностью и пространственным положением.

Следует учитывать, что на учебных картах, в частности бланковых, представлена идеализированная модель структурного плана условного участка местности. В этом случае в геологическом строении территории выделены геологические тела (слои), характеризующиеся постоянными параметрами (в пределах данной карты): одно и то же значение мощности слоя, то есть подошва и кровля слоя идеально параллельны, и выдержанные значения элементов залегания слоя. Условно можно рассматривать представленные на картах моноклинали или несколько моноклиналей как пакеты оконных стекол, но положенные в разных направлениях, под разным углом, и при этом толщина каждого стекла различна. В данном случае нам следует определить лишь мощность каждого слоя, слагающего моноклиналь.

В последующем при комплексном изучении перспективных или разрабатываемых нефтегазовых структур (площадей) помимо многочисленных структурных и палеоструктурных карт отстраиваются и карты равных мощностей (толщин). Если при построении данных карт используются величины истинной мощности, то линии истинных равных мощностей называются изопахитами (карта изопахит). Чаще при подобных построениях используются значения лишь вертикальной мощности того или иного слоя, в этом случае линии равных мощностей определяются как изохоры (карты изохор).

Используемые данные и материалы.Для выполнения задания подходят все бланковые карты (прит. № 2-4, 8-10), где представлен выход слоя (или слоев) на поверхность. Для графических построений будут необходимы: линейка, простой карандаш, транспортир и штангенциркуль, ластик.

Алгоритм.Рассмотрение сценария решения задачи зависит главным образом от пространственного поло­жения слоя, изображенного на карте, и отчасти ширины выхода слоя на поверхности (рис. 1-4).

2-й вариант. При вертикальном залегании слоя или любого геологического тела необходимо с помощью измерительного инструментария точно определить ширину выхода этого тела и с учетом масштаба карты установить его мощность. Если ширина выделенного тела составляет 2 см, а масштаб карты 1: 5000, то это означает, что мощность этого тела 100 м.

3-й вариант. При наклонном залегании слоя изначально устанавливают значение вертикальной мощности слоя, а затем и значение истинной мощности, выполняя следующие построения.

2.Для того чтобы найти истинную мощность слоя, которая, как следует из определения, всегда меньше вертикальной, предстоит вы­полнить дополнительные построения.

2.1.Если возможно, по той же поверхности слоя отрисовываем дополнительную линию простирания (см. рис. 2, а) исключительно для удобства построения. Если вы уверены в правильности последующего направления построения перпендикулярной линии, то дополнитель­ную линию простирания можно и не рисовать.

2.2.Определив азимут падения слоя, можно отобразить его графически, отстроив проекцию линии падения (с помощью транспортира или графических построений, см. раздел 2.2 первой части пособия), которая рисуется обычно от линии простирания с большим значением (см. рис. 2, а). Первые два действия можно и не выполнять, а дальнейшие графические построения привязывать к условной линии северного меридиана.

2.3.Зная или установив угол падения, получаем возможность отобразить графически значение вертикального угла (угла падения) на горизонтальной плоскости с помощью линии падения (линия ге). При этом значение угла падения откладывается от проекции линии падения, от точки ее пересечения с исходной линией простирания (см. рис. 2, а).

Известно несколько вариантов соотношения угла падения слоя и наклона элементов земной поверхности, при которых ширина выхода слоя сильно варьирует, в частности, характеризуется очень большой или очень узкой шириной выхода с учетом исходной мощности слоя. Вэтих случаях традиционные варианты графических построений не дают сразу желаемого результата. Чаще всего подобные трудности определяются тем, что не подбирается линия простирания, которая бы одновременно пересекла и кровлю, и подошву выбранного слоя.

При разрешении многих проблем подобного рода большое значение имеет использование свойств линий простирания. Следует помнить, что линий простирания может быть бесконечное количество и что они всегда параллельны, и выбраны по одной поверхности слоя, их сечение (заложение) часто определяется в соответствии с сечением горизонталей, но может быть и иным, более дробным и т.п.

Вариант 1. При значительной ширине выхода слоя ни одна линия простирания при пересечении выхода слоя не достигает его нижележащей (вышележащей) поверхности (см. рис. 3, а). Вданном случае необходимо определить заложение линий простирания, другими словами, надо установить значение расстояния (в миллиметрах) между исходной и дополнительной линиями простирания (см. рис. 3, б). Зная эту величину, необходимо достроить дополнительные, условные (воздушные) линии простирания (см. рис. 3, в). Вэтом случае предполагаем и с помощью дополнительных линий простирания отстраиваем ранее существовавшее положение рассматриваемого слоя, те его участки, которые существовали до размыва. Следует достраивать линии простирания до тех пор, пока какая-либо из них не пересечет противоположную (ниже- или вышележащую) поверхность слоя (см. рис. 3, г). Определив значение линий простирания, рассчитываем разницу между значением линии кровли, которая достигла подошвы (150 м), и гипсометрическим значением подошвы в этой же точке (70 м). Разница значений (вертикальная мощность слоя) (см. рис. 3, г) составила 80 м. Если линии прости­рания не совпадают с горизонталями нижней (верхней) поверхности слоя, необходимо детализировать сечение линий простирания, что уже было продемонстрировано в предыдущем примере, когда выход слоя оказывался очень узким. При этом часто ошибки в построении и в расчетах обусловлены неверным определением направления падения (восстания) поверхности слоя.

Вариант 2. При небольшой ширине выхода слоя и чаще всего небольшой его мощности (рис. 4) также возникает ситуация, когда одна линия простирания пересекает и кровлю, и подошву слоя, но определить достоверно гипсометрическое положение одной из поверхностей не получается. При первом подходе к разрешению этой проблемы можно пропорционально отрисовать дополнительные, с большей детальностью значения гипсометрических отметок, линии горизонталей с сечением до 10, 5 и даже 1 м. Более традиционен второй подход, когда отображаются дополнительные линии простирания с более детальным сечением, по сравнению с ранее построенными линиями простирания. В последнем случае необходимо между основными линиями простирания, выбранными в соответствии с сечением горизонталей, построить дополнительные с меньшим и кратным значением. Допустим, ранее в данной карте при определении мощности моноклинально залегающих слоев использовалось сечение линий простирания, кратное 100 м. Но для ширины выхода какого-то слоя подобное сечение не подходит или неудобно для вычислений. В этом случае отображаются пунктиром или штрихпунктиром дополнительные линии простирания с сечением 50, 25 или 10 м.

Источник