6 Замеры элементов залегания слоев горных пород

Важнейшим элементом описания обнажений, буровых скважин и горных выработок является определение поверхностей наслоения, направления трещин и разрывов, поверхностей скольжения массивов горных пород в пространстве. Для этих определений пользуются элементами залегания: линией простирания, линией падения и углом падения.

Линией простирания называется линия пересечения поверхности слоя с горизонтальной плоскостью или другими слоями, любая горизонтальная линия на поверхности слоя (линия а–а на рис. 2). На поверхности слоя можно провести бесчисленное количество линий простирания. В общем случае простирание слоя будет плавно изменять свое направление, но в пределах обнажения или же ограниченных по размерам участках поверхности слоя линию простирания можно принять за прямую.

Линией падения называется вектор, перпендикулярный к линии простирания, лежащий на поверхности слоя и направленный в сторону его наклона. Линия падения (б–б) обладает наибольшим углом наклона к горизонту по сравнению с любой другой линией, которую можно провести на поверхности слоя.

Углом падения (а) называется угол, заключенный между линией падения и проекцией ее на горизонтальную плоскость. Положение линии простирания в пространстве определяется ее азимутом, а линии падения – азимутом и углом падения.

Напомним, что азимутом заданного направления называется правый векториальный угол, заключенный между северным направлением истинного меридиана к заданным направлением. Азимутом линии простирания называется правый векториальный угол между одним из направлений линии простирания и северным направлением истинного меридиана.

Рис. 2. Элементы залегания (см. текст)

Линия простирания, как и любая другая линия, имеет два противоположных направления, поэтому у простирания могут быть замерены два азимута, различающиеся между собой на 180°.

Азимутом падения называется правый векториальный угол между проекцией линии падения на горизонтальную плоскость и северным направлением истинного меридиана. Так как линия падения расположена в наклонной плоскости, при изменении азимута падения необходимо найти ее проекцию на горизонтальную плоскость. Падение имеет одно определенное направление, и для него может быть замерен только один азимут, отличающийся на 90° от азимута линии простирания. Значение угла падения не может быть больше 90°.

7 Устройство горного компаса

Для замеров элементов залегания пород служит горный компас (рис.3). Устройство горного компаса отличается от устройства обычного компаса. Горный компас монтируется на прямоугольной пластинке, имеющей длину 8–11 см и ширину 7–8 см. В середине пластинки прикреплен лимб, разделенный на 60°. Градуировка лимба произведена против часовой стрелки. Лимб устанавливается таким образом, чтобы линия С–Ю была параллельна длинной стороне пластинки компаса. В центре лимба в пластинку ввертывается игла, на которую насажена магнитная стрелка. В стрелку в медной оправе вделан подшипник из твердого минерала (агата или рубина), которым стрелка соприкасается с иглой. Подшипник позволяет стрелке свободно вращаться на игле. Хорошо намагниченная правильно отрегулированная стрелка быстро успокаивается и принимает горизонтальное неподвижное положение, обращаясь к северному магнитному полюсу. Северный конец стрелки покрыт синей или белой краской.

Рис. 3. Горный компас

1 – пластинка (основание компаса); 2 – коробка компаса с лимбом; 3 – клинометр (отвес); 4 – тормозное приспособление для клинометра; 5 – магнитная стрелка; 6 – пружина, удерживающая покровное стекло; 7 – тормозное приспособление для магнитной стрелки

Под стрелкой на иглу надевается стопорное кольцо, укрепленное на конце рычага, которым магнитную стрелку можно поднимать с иглы и закреплять на кольце, для того чтобы не изнашивался конец иглы.

Кроме лимба, служащего для замера азимутов, на пластинку наносится шкала клинометра, применяющегося при измерении углов наклона. Эта шкала градуируется прямо на пластинке и представляет собой половину окружности, на которой нанесены (деления от 0 до 90°. Нулевое деление этой шкалы помещается против середины длинной стороны пластинки компаса. Для отсчетов угла наклона служит отвес, надетый на иглу ниже кольца, поддерживающего стрелку компаса. На нижней расширенной части отвеса прорезано окошечко, в нижнем краю которого выступает короткий заостренный зубец, расположенный точно по оси отвеса. Шкала клинометра, как и шкала лимба, ориентирована относительно длинной стороны пластинки компаса. При вертикальном положении пластинки компаса и совмещении ее длинной стороны с горизонтом зубец отвеса показывает 0°; при вертикальном направлении длиной стороны пластинки зубец укажет 90°.

Лимб покрывается стеклом, закрепленным кольцевой пружиной. В один из углов пластинки вмонтирован винт, которым при подвинчивании можно давить на рычажок с кольцом, приподнимающим стрелку над иглой и прижимающим ее к стеклу.