Определение угла видимого падения в косом сечении и элементов залегания по двум косым сечениям (стенкам шурфа)

Цель работы – овладеть графическими приемами определения угла видимого падения пластов в произвольном косом сечении, а также определения элементов залегания пласта по двум произвольным косым сечениям (например, в двух стенках шурфа).

Содержание работы. Под косым сечением понимается пересечение пласта вертикальной плоскостью в произвольном направлении, не перпендикулярном и не параллельном простиранию. В такой плоскости между поверхностью пласта и горизонтальной плоскостью будет наблюдаться угол видимого падения (a₁), который меньше истинного угла падения

(a > a₁ > 0).

Определение угла видимого падения. Задача определения этого угла встает, в частности, в том случае, если нужно построить геологический разрез по линии, не перпендикулярной к простиранию слоев. Пространственные особенности этого построения легко уясняются из блок-диаграммы (рис. 2). Построение представляет собой чертеж-развертку этой блок-диаграммы: треугольники AOB и AOC разворачиваются в горизонтальное положение вокруг сторон OB и OC. При этом отрезок AO расщепляется на два отрезка A₁O и A₂O.

Само построение выполняется так (рис. 3): из некоторой произвольно выбранной точки O проводятся два луча по направлениям падения и косого сечения. Угол между этими лучами (g) равен разности азимутов падения и линии косого сечения (разреза). При точке О в вершине угла восстанавливаются перпендикуляры к обоим направлениям и на них откладываются отрезки OA₁ и OA₂ произвольной, но равной длины. При конце перпендикуляра к направлению падения (точке A₁) строится угол, дополнительный к углу падения, т. е. 90°— a. Сторона этого угла продолжается до пересечения с направлением падения.

Рис. 2. Блок-диаграмма соотношения истинного и видимого падений

В полученной построением точке B на линии направления падения восстанавливается перпендикуляр к отрезку BO (линия простирания) до пересечения его с направлением линии косого сечения (разреза) в точке C. Полученную точку C соединяем с точкой A₂, и получаем угол A₂CO = a₁, который является искомым углом видимого падения пласта в косом сечении и используется в разрезе вместо угла падения.

Определение элементов залегания по двум пересекающимся косым сечениям представляет собой обратную задачу и используется в случае наличия двух видимых углов падения в стенках горной выработки (канавы, шурфа) или в естественных обнажениях (в бортах долин, оврагов и т. п.). Азимуты видимых падений измеряются в направлении погружения пласта.

Рис. 3. Определение угла видимого падения пласта в косом сечении

Рассмотрим существо построения с помощью блок-диаграммы (рис. 4).

Рис. 4. Блок-диаграмма соотношения видимых падений в косых сечениях и истинного падения

Углы видимых падений a₁ и a₂ измерены в двух пересекающихся вертикальных плоскостях, видимые падения в этих плоскостях направлены по азимутам b₁ и b₂, соответственно. Азимут истинного падения b и угол истинного падения a требуется определить. Построение представляет собой чертеж-развертку этой блок-диаграммы: треугольники AOB, AOC и AOD разворачиваются в горизонтальное положение вокруг сторон OB, OC и OD. При этом отрезок AO расщепляется на три отрезка A₁O, A₂O и A₃O.

Рис. 5. Определение элементов залегания пласта по двум косым сечениям

Само построение выполняется так (рис. 5): из некоторой произвольно выбранной точки O проводятся два луча по направлениям косых сечений b₁ и b₂. При точке О в вершине угла восстанавливаются перпендикуляры к обоим направлениям и на них откладываются отрезки OA₁ и OA₂ произвольной, но равной длины. При конце перпендикуляра к первому направлению видимого падения (точке A₁) строится угол, дополнительный к углу видимого падения по этому направлению, т. е. 90°— a₁. При конце второго перпендикуляра (точке A₂) строится угол, дополнительный к углу видимого падения по второму направлению, т. е. 90°— a₂. Стороны этих углов продолжаются до пересечения с направлениями видимых падений в точках B и C. Через эти точки проводится прямая – линия простирания. Из точки O на линию простирания опускается перпендикуляр OD – направление падения (b). Из точки O восстанавливается перпендикуляр к направлению падения и на нем откладывается отрезок OA₃, равный отрезкам OA₁ и OA₂. Точка A₃ соединяется с точкой D отрезком прямой. Полученный угол A₃DO и является искомым углом падения (a).

Задание содержит задачи на определение элементов залегания пласта по двум стенкам шурфа, а также угла видимого падения пласта, элементы залегания которого известны, в косом сечении по линии разреза АБ. В задаче на определение элементов залегания даны плановое изображение шурфа в виде прямоугольника, ориентировка сторон которого совпадает с ориентировкой стенок шурфа, и зарисовка двух стенок шурфа в виде развертки. На этой развертке буквами С, В, Ю или З указаны, соответственно, северный, восточный, южный или западный углы шурфа, по которым определяется, какие именно из стенок шурфа изображены на зарисовке. В начале выполнения задания на зарисовке стенок шурфа измеряют углы видимых падений поверхности пласта a₁ и a₂. Затем на плановой зарисовке шурфа проводят лучи, продолжающие стенки шурфа, изображенные на зарисовке, в ту сторону, куда направлено видимое падение пласта в этих стенках. Далее выполняется описанное выше построение. При построении следует учесть, какой из измеренных углов видимых падений соответствует каждому из проведенных лучей. Полученные азимуты простирания, падения и угол падения измеряются транспортиром и записываются на свободном месте рядом с построением.

В задаче на определение угла видимого падения дана плановая зарисовка части пласта с обозначением его элементов залегания и линия разреза АБ. Выполнение задания начинается с проведения прямой, ориентированной по падению пласта и пересекающей линию разреза в некоторой точке O. Далее выполняется описанное выше построение. Полученный угол видимого падения a₁ измеряется транспортиром и записывается. Образец оформления выполненной работы приведен на рис. 6.