Поиски и разведка дорожно-строительных материалов

Департамент транспорта и дорожного хозяйства

Новгородской области

областное государственное бюджетное профессиональное

образовательное учреждение

«Боровичский автомобильно-дорожный колледж»

(ОГБПОУ «БАДК»)

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Геология»

Сенькина Алексея Александровича

Студента 2 курса специальности 08.02.05

Шифр 2015 ДС/С1

Входящий номер __________________________

Дата проверки ____________________________

Оценка __________________________________

Подпись преподавателя ____________________

1. Поиски и разведка дорожно-строительных материалов

Строительство автомобильных дорог требует большого количества каменных материалов, песка и др. На 1 км автомагистрали I-III технических категорий требуется более 3000 м3 камня в виде щебня. В связи с этим обеспечение строительства дорожно-строительными материалами должно идти по пути максимального использования тех каменных и обломочных горных пород , которые залегают на поверхности или на некоторой глубине вблизи строительного объекта. Эти материалы в таком случае являются наиболее дешевыми и применение их позволяет снизить стоимость строительства дороги и сэкономить значительное количество средств на перевозки материалов. Удобные для разработки места залегания горных пород получили название месторождений. Месторождения, на которых уже когда-либо проводилась разработка материалов открытыми горными выработками называют карьерами.

В дорожном строительстве карьеры строительных материалов бывают двух видов: притрассовые, базисные (промышленные).

Притрассовые карьеры расположены вблизи трассы, обслуживают только данную дорогу или какой-либо ее отрезок; добываемый в них материал вывозится на дорогу автомобильным транспортом.

Базисные карьеры предназначены для снабжения дорожно-строительными материалами ряда строек. Они могут быть удалены от строительных объектов на 100 км и более, в связи с чем обслуживаются железнодорожными или водными путями.

Для отыскания месторождений или карьеров природных материалов обычно ведутся поиски в районе проложения трассы проектируемой дороги. После того, как месторождение или карьер будут выявлены, производят их разведку. Под разведкой месторождения понимают установление качества, количества и условий залегания материалов на том или ином выявленном поисками участке.

Различают 2 вида разведок:

-предварительную,

-детальную.

Подготовительные работы

Перед производством поисков тщательно изучают литературу и картографические материалы, относящиеся к району изыскания. Весьма полезны при этом геологические материалы (описание отдельных районов, материалы геологического исследования района, подробные геологические карты с пояснительной запиской) и материалы по характеристики минерального сырья области или республики (описание строительных материалов, карты карьеров, карты сырьевых ресурсов), имеющиеся в фондах территориальных административных органов и геологических организаций.

По собранным данным можно составить первое представление о возможности обеспечения строящейся дороги местными дорожно-строительными материалами. 

Полевые работы

В зависимости от степени насыщенности района природными материалами ширина полосы, в границах которой ведутся обследования карьеров и месторождений, может колебаться в широких пределах. Чаще всего она доходит до 10-20 км для песка, до 20 км и более для гравия и камня. В горной местности или местности богатой строительными материалами ширина полосы может быть уменьшена; в местности бедной материалами – наоборот.

По прибытии к месту расположения карьера осматривают места выходов материала на дневную поверхность для установления его наименования и качества. Если при этом естественное обнажение, старые разработки, шурфы, ямы обваливались и не дают возможности ознакомиться с материалом, то производят их расчистку. Качество материала является главным фактором при оценке месторождения. По этой причине прежде всего знакомятся с качеством материала путем его внешнего осмотра и простейших испытаний:

• для песка определяют крупность зерен и степень загрязненности пылевато-глинистыми частицами,
• для гравия определяют гранулометрический и петрографический состав.

  Для каменных материалов определяют цвет, структуру, минеральный состав, наименование породы, степень ее выветренности, прочность при испытании ударом молотка, степень однородности породы, трещиноватость и т.п. Одновременно с этим отбирают типичные пробы для лабораторных испытаний. При обследовании месторождений и карьеров подробно описывают имеющиеся обнажения или скрытые стенки расчисток, измеряют мощность пород, лежащих над полезной толщей (вскрыша), и мощность полезной толщи. По имеющимся на обследуемом участке обнажениям, расчисткам и другим выработкам, а также по рельефу местности судят о распространении материала и составляют предварительные суждения о его количестве (запасе).

Для характеристики карьера важно также знать расстояние от него до строительного объекта (дорога, мост), состояние подъездных путей к карьеру, характер угодья, где располагается карьер (лес, луг, пашня), наилучшее время года для его разработки и прочее. Все полученные во время обследования данные заносят в полевой журнал, в нем же делаются зарисовки обнажения или расчисток. Знакомство с естественными обнажениями, обследования речных долин позволяет составить суждение о том, какие материалы могут быть встречены в данном районе. При благоприятных условиях такие обнажения могут служить и местом разработки материалов.

Гравийные или песчаные древние аллювиальные отношения обычно приурочены к более высокой террасе, их мощность бывает значительно больше. Для большинства аллювиальных отложений характерна малая загрязненность пылевато-глинистыми частицами, что является их достоинством.

При осмотре оврагов могут быть обнаружены такие же естественные отложения, как и по берегам рек. Если качество вскрытых оврагом горных пород хорошее, а вскрыша небольшая, то эти обнажения могут служить местом разработки материалов. В областях распространения ледниковых отложений на возвышенных элементах рельефа могут быть обнаружены залежи валунов, гравия и песка. Гравийно-валунные отложения часто приурочены к конечным моренам отдельных отрогов ледников или к озам и представляют собой холмы или удлиненные валы. В горной местности на крутых склонах на дневную поверхность могут выходить наиболее прочные каменные горные породы. В предгорных районах залежи гравия или естественного щебня могут быть обнаружены в местах современных или прежних выходов горных потоков в прилегающую к горам равнину (пролювиальные отложения). При поисках строительных материалов можно руководствоваться следующими внешними признаками:

1. произрастание сосны часто указывает на наличие хорошо дренируемых грунтов – песка, гравия, дресвы, естественного щебня;
2. наличие в поверхностных слоях грунтов гравийных зерен, щебня в заметных количествах указывает на то, что на небольшой глубине возможно встретятся залежи гравийного материала камня;
3. если коренные отложения данной местности представлены скальными породами высокой прочности, то по берегам рек может быть встречен гравий. Наибольшее его количество может быть обнаружено, когда коренные породы представлены конгломератами.

 В результате поисков составляются следующие документы:

1. план-схема трассы с нанесением на нее всех выявленных при поисках месторождений и карьеров. При наличии карты крупного масштаба трассы выявленные места и карьеры наносят на карту.
2. ведомость месторождений и карьеров,
3. ведомость характерных анализов и испытаний материалов,
4. пояснительная записка, в которой даются краткая характеристика размещения месторождений и карьеров вдоль трассы и качественная оценка материала, а также излагаются соображения о снабжении проектируемой дороги дорожно-строительными материалами.

2. Предварительная разведка

Целью предварительной разведки является:

• установление границ распространения полезного ископаемого и выявление участков наиболее пригодных для эксплуатации в первую очередь. Этот вид работ называется оконтуриванием месторождений;
• определение площади контура и расчет количества запасов материалов в месторождении;
• изучение качества материалов в месторождении;
• установление условий залегания полезного ископаемого (глубина залегания, мощность вскрыши, мощность полезной толщи, простирания, падение и угол падения пластов подземной воды и т.д.);
• уточнение условий транспортировки материалов из месторождения.

  Экономическую целесообразность разработки во многом определяет соотношение между мощностью вскрышных пород и мощностью полезного ископаемого.

Отношение мощности вскрыши (Н) к полезной толще (h) носит название геологического коэффициента I,при этом имеющиеся среди полезной толщи прослойки «пустой»породы причисляются к вскрышным породам.

Ценность месторождений будет тем значительней, чем меньшую величину имеет коэффициент I.

При I=0 полезное ископаемое будет залегать на поверхности и разработка такого месторождения наиболее экономически выгодна.

В случае положительного решения о возможности укрепления вскрыши, «пустой» породы или некондиционных по своим свойствам отдельных прослоек породы вяжущими материалами, экономическая целесообразность разработки такого месторождения резко возрастает.

Для определения границ распространения полезных ископаемых на выявленном поисками участке закладываются шурфы или буровые скважины. Намечая места заложения шурфов учитывают все старые выработки, обнажения и расчистки, имеющиеся на изучаемой территории.

При разведке гранитов и других магматических горных пород ограничиваются изучением имеющихся обнажений и заложением неглубоких шурфов (2-5 м) для определения мощности вскрыши и выветренной толщи породы (элювия).При разведке осадочных горных пород закладывают шурфы или скважины на глубину намечаемой эксплуатации месторождения. Качество закладываемых шурфов устанавливается в зависимости от сложности геологического строения и рельефа местности, а также от количества материалов, намечаемых к использованию из данного месторождения. Выработки на изучаемом участке располагаются в виде правильной сетки. Расстояния между выработками и разведочными линиями чаще всего составляют 50-100 м в зависимости от местных условий.

Подсчет запасов

На план месторождений, составленный инструментальной съемкой (масштаб плана 1:2000) наносят точки заложения шурфов (скважин) и отмечают для каждого шурфа мощность вскрыши полезного слоя. Все выработки, имеющие удовлетворительный геологический коэффициент, считаются положительными и должны попасть в контур подсчета запасов.

Выработки с большой вскрышей и малой мощностью полезного слоя или вовсе не содержащие полезного материала должны остаться вне контура.

Границы наиболее выгодного для эксплуатации залегания полезного ископаемого проводятся по крайним положительным выработкам. Естественно, что при малом количестве шурфов, закладываемых во время предварительной разведки, контур подсчета запасов будет установлен приблизительно.

Площадь контура подсчитывается следующим образом:

• Вся оконтуренная часть территории делится на несколько правильных геометрических фигур (треугольники, квадраты, прямоугольники).
• Площадь каждой фигуры (S1, S2, S3,…, Sn) подсчитывается исходя из масштаба плана.
• Сумма площадей всех выделенных фигур дает площадь контура S.

Качество материалов

Для изучения качества материалов из наиболее характерных шурфов отбирают пробы в количестве достаточном для производства лабораторных испытаний:

1. для песка – 2-3 кг зависимости от крупности зерен;
2. для гравийных материалов при наибольшей крупности зерен 60 мм – 15-20 кг;
3. для камня – 15-20 кг и более.

Пробы должны быть отобраны таким образом, чтобы они были характерны для данного месторождения, слоя, шурфа и отражали их качество. Для характеристики условий залегания материала в месторождении составляют один или несколько геологических разрезов по наиболее характерным направлениям. Эти разрезы дадут возможность составить суждение о том, как залегает полезная толща и вскрыша:

• наклонно или горизонтально,
• в виде выдержанного пласта или гнездообразно.

При предварительной разведке выясняется вопрос о грунтовых водах:

• устанавливают с какой глубины они появляются,
• какова интенсивность их поступления.

Эти данные необходимы при оценке месторождений и при решении вопросов, связанных с его разработкой.

Если при поисках карьеров и месторождений не были собраны достаточные данные о состоянии транспортных путей, расстояние от месторождения до различных точек трассы и т.п., то все эти данные выясняются при предварительной разведке.

Документация

В итоге проведения предварительной разведки составляются документы, которые входят в состав технического проекта дороги:

1. карта крупного масштаба с нанесенной на ней трассой дороги и обозначением разведанных месторождений и карьеров,
2. ведомость разведочных месторождений и карьеров,
3. паспорт каждого разведанного месторождения или карьера, в который входят:
1. план расположения выработок с нанесенной ситуацией по горизонталям через 1 м и контуром подсчета запасов,
2. таблица основных показателей разведки по отдельным выработкам (мощность вскрыши и полезной толщи, геологический коэффициент, относительные отметки устья, шурфов или скважин),
3. геологические разрезы по наиболее характерным направлениям и наиболее характерные геологические колонки,
4. таблица исходных данных для подсчета запасов и запасы по отдельным геометрическим элементам и контуру в целом,
5. главнейшие характеристики относящиеся к месту нахождения карьера, условиям разработки и транспортировки,
6. таблица результатов лабораторных испытаний основных проб.

Все перечисленные материалы помещаются на одном листе.

4. пояснительная записка по обеспечению строящейся дороги строительными материалами

3. Обследование грунтов вдоль трассы

В задачу полевых грунтовых (инженерно-геологических) обследований местности вдоль трассы входит изучение всего комплекса природных условий (грунты, почвы, грунтовые воды, местные дорожно-строительные материалы) с тем, чтобы получить возможность учета их влияния при проектировании в строительстве и эксплуатации автомобильных дорог.

Кроме того с внедрением в дорожное строительство различных методов укрепления грунтов в задачу полевых обследований вошла также подробная характеристика местных грунтов (крупнообломочных, песчаных, глинистых) как дорожно-строительных материалов, используемых для укрепления их вяжущими материалами. При этом изучается состав и свойства отдельных видов грунтов, устанавливается их генезис и другие особенности, фиксируются границы распространения.

Основным видом выработок, с помощью которых производится подробное изучение пространственного распределения и вертикального строения отдельных типов грунтов вдоль изучаемой трассы являются шурфы. Основные шурфы и скважины закладываются на наиболее характерных элементах рельефа (на водораздельных плато, склонах, гребнях холмов или в низинах) шурфами вскрывается почвенный слой и подстилающая его материнская порода.

Для установления границ распределения отдельных разновидностей почв и грунтов вместо глубоких основных шурфов закладываются мелкие выработки, называемые прикопками при глубине их до 0,5 м и полушурфами при глубине до 1 м. количество шурфов, полушурфов и прикопок может колебаться в широких пределах и зависит как от масштаба проводимых работ, так и от рельефа и гидрогеологических условий местности. В среднем при подобных изысканиях рекомендуется закладывать один глубокий шурф на 0,5-1 км и прикопку на 0,25-0,5 км.

В равнинной местности при отсутствии ярко выраженного микрорельефа глубокий шурф и прикопка достаточны для характеристики почвенно-грунтотвых условий на значительной территории.

На местности с широковолнистым рельефом, ровными пологими склонами шурф, заложенный на середине склона будет характеризовать среднее грунтовое условие всего склона. Правильность этой характеристики проверяют путем заложении прикопок в верхней и нижней частях склона.

При холмистом рельефе обычно основной глубокий шурф закладывают на вершине холма, другой – на пологом склоне, на противоположной части склона делается прикопка. В котлованах или широких ложбинах между холмами основной шурф закладывают на дне понижения, а на склонах делают прикопки.

В случаях прохождения трассы на местности с развитым микрорельефом основные шурфы закладываются по основным элементам микрорельефа.

Прежде, чем приступать к изучению шурфа, вертикальную стенку, подлежащую осмотру, зачищают лопатой. Внимательно осматривая вертикальную стенку по внешним признакам: окраске, плотности, структуре и т.п. – выделяют отдельные слои или почвенные горизонты. Затем приступают к послойным описаниям шурфа, обращая внимания на следующие характеристики: мощность слоя, цвет, гранулометрический состав, структуру, влажность, сложение, плотность, содержание органических примесей и др.

При описании шурфов и других выработок особое внимание уделяется также признакам оглеения, уровню грунтовой воды или верховодки, глубине скопления извести или гипса. В полевом журнале дается подробная характеристика окружающей местности (рельеф, условия поверхностного стока, растительность).

При расположении выработок на местности следует обращать внимание на смену растительности, так как отдельные комплексы растительных форм встречаются только при определенных сочетаниях почвенных и гидрогеологических условиях:

1. на систематически переувлажненных почвах появляются болотные типы растений,
2. строевая сосна (стволы этих деревьев высокие, прямые и до большой высоты лишены ветвей) растет обычно на песчаных грунтах,
3. наличие черной ольхи на болотах свидетельствует о движении грунтовой воды в глубине торфяной залежи и т.д.

Для уточнения правильности данных полевого определения гранулометрического состава и влажности грунтов и производство других лабораторных испытаний отбираются пробы наиболее характерных видов грунтов с нарушенным и ненарушенным строением.

В результате полевых и лабораторных обследованиях грунтов составляются следующие документы:

1. полевой журнал с подробным описанием грунтов и гидрогеологических условий вдоль трассы (с ее вариантами),
2. продольный грунтовый разрез и поперечные разрезы,
3. ведомость наиболее характерных анализов и испытаний,
4. пояснительная записка о проведенных обследованиях грунтов с кратким анализом всего комплекса природных факторов.

Используемая литература

1. В.М. Безрук. «Геология и грунтоведение», Москва «Недра», 1977 г.