Разведка месторождений местных дорожно-строительных материалов

Месторождение — естественное скопление в земной коре полезного ископаемого, разработка которого в данное время экономически целесообразна. Месторождения, на которых добыча материалов проводится открытым способом, называют карьерами.

Задание по разделу «Разведка месторождений местных материалов»:

• ? оценить условия залегания грунтов по обнаженным склонам карьера;
• ? установить пригодность грунтов для дорожного строительства, на основании визуального и инструментального определения вида грунта;
• ? рассчитать приблизительные объемы отдельных категорий грунтов, залегающих на данном месторождении, и установить перспективные запасы.

Работы выполняют в следующей последовательности.

• 1. Составляют характеристику карьера, которая включает:
  • ? расположение карьера (географическое и административное);
  • ? рельеф, климат, гидрологические условия;
  • ? геологическое строение месторождения;
  • ? качественную характеристику полезного ископаемого.

Пример характеристики: карьер (название) расположен на территории Молодечненского района Минской области в 2,5 км на северо-восток от ст. Дубравы. Районный центр г. Молодечно расположен в 36 км на северо-запад от месторождения. В настоящее время на карьере добывается ежегодно до 400 тыс. м³ песчано-гравийного материала. Карьер связан веткой протяженностью 2 км с железнодорожной магистралью Минск — Молодечно и местной автомобильной дорогой республиканского значения Минск — Молодечно. Объем промышленного запаса составляет 5,27 млн м³.

Рельеф местности представляет собой холмистую возвышенность, расчлененную долинами рек, балками. Абсолютные отметки поверхности в районе месторождения изменяются в пределах от 187 до 317 м. Общий уклон поверхности района направлен на север. В этом же направлении протекают реки, основными из которых являются р. Угла и р. Вязынка (притоки реки Илия). Среднегодовая температура воздуха, по многолетним наблюдениям, колеблется от +12,5 °С (июль) до -11,1 °С (январь). Наибольшее количество осадков выпадает в июле (87 мм), наименьшее — в декабре (43 мм), среднегодовое — 652 мм. Снежный покров лежит с декабря по март, глубина промерзания почвы 0,2...0,8 м. Преобладающее направление ветра в течение года — южное и юго-восточное, скорость ветра достигает 4,9 м/с. Грунтовые воды располагаются:

• ? в южной части на глубинах 2,2...7,3 м в мелкозернистых пылеватых песках с примесью глины;
• ? в восточной части на глубине 6,2 м в крупнозернистых песках.

Месторождение сложено четвертичными флювиогляциальными отложениями, перекрытыми покровными, частично делювиальными отложениями и затем почвенно-растительным слоем.

Сводный геолого-литологический разрез по месторождению:

? почвенно-растительный слой (суглинок, супесь, мелкозернистый песок гумусированные с корнями растений) мощностью 0,И...0,7 м;

• ? суглинок бурый, плотный с примесью гравия, гальки, валунов до 5... 10 % мощностью 0,4...4,3 м;
• ? супесь желто-бурая с линзами мелкозернистого песка и глины, незначительной примесью гальки и гравия кристаллических пород мощностью 0,2...7,8 м;
• ? песок буровато-желтый, мелкозернистый, сцементированный мощностью 1,05...2,3 м;
• ? валунно-песчано-гравийная толща, под которой местами залегают красно-бурые глины, содержащие гравий, гальку и валуны. Среднее содержание валунов по месторождению 4,8 %.

Полезная толща залегает в виде пластообразной залежи. Поверхность ее неровная, характеризуется чередованием пониженных и повышенных участков различных очертаний и высоты. Залегающие на поверхности полезной толщи флювиогляциальные мелко- и тонкозернистые пески, суглинки, супеси и почвеннорастительный слой относятся к вскрышным породам мощностью от 0,7 до 9,8 м, составляя в среднем по месторождению 3,93 м. Объем вскрышных пород составляет 2260 тыс. м³.

Гранулометрический состав полезной толщи характеризуется данными, представленными в табл. 20.17. Из приведенных данных видно, что полезная толща сложена в основном средне- и крупнозернистыми гравелистыми песками с гравием (содержание фракций 0,5...60 мм составляет более 50 %).

Таблица 20.17

Гранулометрический состав

Петрографический состав полезной толщи характеризуется многокомпонентностью (граниты, метаморфические породы, известняки, песчаники, роговики, кремень, опока и др.).

2. Вычерчивают план границ земельных участков (рис. 20.3) на отдельном листе формата А4.

Рис. 20.3. План границ земельных участков месторождения

• 3. Производят визуальную съемку территории карьера, составляют план месторождения, используя план границ земельных участков, обозначают террасы, проставляют глубину подошвы {h_h h2 и т.д.) и ориентировочную ее площадь (учитывая, что общая площадь карьера составляет приблизительно 1 км²). На основании плана месторождения рассчитывают объем карьера. Намечают перспективу развития карьера с учетом увеличения его объема на 25 %.
• 4. Определяют геологический коэффициент:

где #_вск — мощность вскрыши (например, для рассматриваемого месторождения #_вск = 3,93 м); h_cp — средняя глубина террас (расстояние от подошвы вскрыши до подошвы выработки карьера) на всем месторождении, определяется из выражения

где h_h /?2, ..., h_n — глубины террас на участках, на которые разбита общая площадь карьера, м; п — количество террас.

Чем меньше значение коэффициента, тем выгоднее разработка месторождения.

• 5. Оценивают пригодность грунта для дорожного строительства. Для этого вначале определяют вид грунта визуальным методом (заполняют таблицу, имеющую форму, представленную в табл. 20.2), затем по наименованию грунта заполняют табл. 20.3 и с учетом данных табл. 18.3 оценивают пригодность данного грунта.
• 6. На откосах карьера по указанию руководителя практики выбирают 2-4 сечения, которые представляют как разрезы грунтовой толщи. Эти разрезы оформляют в виде геологических колонок (см. табл. 20.1).
• 7. На территории одной из террас выкапывают два шурфа, на каждый из которых заполняют журнал описания шурфа (см. табл. 20.4), затем описывают их как геологические колонки и определяют в каждом слое:
  • ? вид грунта визуальным методом (оформляют в виде табл. 20.2);

• ? плотность грунта, плотность сухого грунта с помощью плотномера-влагомера системы Н.П. Ковалева, рассчитывают влажность, консистенцию (оформляют в виде табл. 20.9);
• ? угол естественного откоса в сухом состоянии и под водой с помощью прибора УВТ-3 (табл. 20.18).

Таблица 20.18

Результаты определения коэффициента внутреннего трения

8. Знакомятся с технологическим процессом добычи и переработки горной породы в материалы (разработка забоя, доставка грунта на сортировочный пункт, грохочение, дробление, промывка песка, отгрузка потребителю).

По результатам работы составляют отчет по учебной геологической практике, отражающий результаты, полученные по каждому виду работ.

Темы для рефератов по разделу «Дорожное грунтоведение»

• 1. Составляющие фазы грунта (реального, идеального и фиктивного) как многокомпонентной системы.
• 2. Состав, состояние и строение грунтов.
• 3. Структурные связи в грунтах.
• 4. Подразделение подземных вод по состоянию, происхождению и условиям залегания.
• 5. Подразделение поверхностной зоны земной коры по степени насыщения пор водой и ее движение по водоносному горизонту.
• 6. Свободная и связанная воды в грунтах.
• 7. Влагоемкость и водопроницаемость грунтов и методы их определения.

• 8. Строение мицеллы и поглотительная способность грунтов.
• 9. Характеристика слабых грунтов и их применение в качестве основания дорожных конструкций, классификация болот.
• 10. Зерновой и микроагрегатный состав грунтов и методы их определения.
• 11. Характеристика таких общих физических свойств грунтов, как плотность, пористость и удельная поверхность.
• 12. Характерные влажности грунтов и их определение.
• 13. Переувлажнение грунтов и возможность их применения при отсыпке насыпей в дорожном строительстве.
• 14. Пластичность и консистенция грунтов, способы их определения и классификация грунтов по этим признакам.
• 15. Характеристика физических свойств дисперсных грунтов, связанных с изменением их объема при водонасыщении.
• 16. Виды деформаций грунтов, возникающих под воздействием внешней нагрузки.
• 17. Оценка прочности скальных, песчаных и глинистых грунтов, методы определения.
• 18. Характеристика модулей, применяемых в расчетах при оценке прочности конструкций.
• 19. Сопротивление и сопротивляемость грунтов сдвигу.
• 20. Водный режим грунтов и дорожно-климатическое районирование территорий.
• 21. Параметры, характеризующие температурный режим грунтов, и определение глубины их промерзания.
• 22. Применимость грунтов при возведении земляного полотна автомобильной дороги.
• 23. Применимость грунтов при искусственном укреплении вяжущими материалами.
• 24. Методы искусственного изменения состояния грунта.
• 25. Почвообразовательный процесс, типы почв и характеристика почвенных зон и округов
• 26. Методы инженерно-геологического обследования территории предполагаемого района строительства автомобильной дороги.