Начертательная геометрия в инженерных задачах

НАЧЕРТАТЕЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ В ИНЖЕНЕРНЫХ ЗАДАЧАХ

21

КАФЕДРА ДИЗАЙНА, ГРАФИКИ И НАЧЕРТАТЕЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ

2. Определяют длину наклонной скважины, запроектированной на поверхности земли в точке Р перпендикулярно кровле слоя железняка красного (рис. 12).

2.1.Точку Р выбирают самостоятельно на плане на какой-либо гори- зонтали топографической поверхности (например, на горизонтали с отмет-

кой 80).

2.2.Заложение ni скважины наносят перпендикулярно горизонталям пласта и градуируют интервалом ln, который определяют графически из подобия треугольников.

2.3.Скважину n заключают во вспомогательную секущую плоскость

Λ, горизонтали которой проходят через точки (например, с отметками 30 и 60) прямой n. Строят линию d пересечения плоскостей Σ и Λ, которая проходит через точки пересечения их одноименных горизонталей. Точка G пересечения прямых d и n является основанием скважины n. Определяют высотную отметку точки G, проведя через нее горизонталь плоскости Σ.

2.4. Находят истинную величину отрезка PG методом прямоугольного треугольника.

3. Строят блок-диаграмму массива горных пород (рис. 13).

3.1. Четырьмя попарно параллельными вертикальными плоскостями высекают земной массив – блок, границы которого обозначают на плане по типу разреза А-А и т. д. в соответствии с ГОСТ 2.305-68 «Виды, разрезы, сечения». Скважины K, L, M, N располагают на границах этого блока, при- чем секущие плоскости проходят по направлению простирания плос- кости Σ и вкрест простирания (соответственно по горизонталям и пер- пендикулярно горизонталям плоскости).

3.2.Осуществляют привязку аксонометрической системы координат Оx'y'z' к блоку так, что наблюдатель смотрит на дневную (топографиче- скую) поверхность и пласт месторождения в сторону возрастания число- вых отметок их горизонталей, т. е. снизу вверх.

3.3.Строят вынесенные сечения – профили А-А и Б-Б топографиче- ской поверхности, кровли и подошвы пласта. Показывают на профиле Б-Б

мощность m и угол падения α пласта месторождения железняка красного. 3.4. Строят опущенный план и аксонометрию (прямоугольную изо-

метрию) блока. Проекции горизонталей, скважин и линии выхода пласта наносят по сетке, составленной из горизонталей плоскости Σ.

3.5. Строят легенду, наносят изображение и условное обозначение слоев горных пород на профили А-А и Б-Б и аксонометрию. Мощности слоев на разрезе Б-Б и на легенде должны совпадать.

22

НАЧЕРТАТЕЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ В ИНЖЕНЕРНЫХ ЗАДАЧАХ

23

НАЧЕРТАТЕЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ В ИНЖЕНЕРНЫХ ЗАДАЧАХ

4.По заданным уклонам откосов выемки iв = 1/1, насыпи iн = 4/3, до- роги iд = 1/4 на масштабной сетке (графике уклонов) определяют соответ- ствующие интервалы lв, lн, lд для проектирования откосов траншеи, доро- ги, площадки (рис. 14).

5.Проектируют траншею для добычи железняка красного.

5.2. От линии выхода подошвы пласта на поверхность перпендику- лярно направлению его простирания в сторону падения отметок проводят две параллельные прямые на расстоянии 10 м друг от друга длиной 50 – 80 м. Это бровки полотна траншеи. Считают, что полотно траншеи идет по подошве пласта, поэтому отметки их горизонталей совпадают.

6.Вне залегания пласта проектируют криволинейную дорогу как продолжение траншеи. Она имеет постоянный уклон (1/3 или 1/4) и радиус кривизны, взятый в пределах 80 – 120 м. При закруглении дороги с одно- временным подъемом бровка дороги является цилиндрической винтовой линией, а полотно дороги – прямым геликоидом. Дорога (аппарель) закан- чивается горизонтальной площадкой (см. рис 14).

6.1.Выбирают участок для проектирования дороги. Проводят концен- трические окружности – бровки полотна дороги, взяв центр этих окруж- ностей на продолжении одной из горизонталей полотна траншеи. Следует осуществить плавный переход (сопряжение) бровки траншеи в бровку дороги. Проводят среднюю штрихпунктирную линию полотна дороги. Градуируют полотно дороги по средней линии интервалом lд, по возмож- ности учитывая уклон окружающей местности.

7.Проектируют горизонтальную площадку (см. рис. 14).

7.1. Одну кромку площадки совмещают с горизонталью дороги. Чер- тят контур площадки, наносят ее высотную отметку.

8. Определяют границы земляных работ.

8.1.Проектируют поверхности откосов траншеи и дороги как поверх- ности одинакового наклона.

8.2.При сооружении траншеи производят выемку грунта, поэтому от- метки на масштабе уклонов откоса от бровки будут возрастать. Вдоль бровки полотна траншеи мысленно устанавливают конусы с заданным ук- лоном образующих (например, 1/1), вершины которых находятся в точках

сцелыми отметками (например, 30 и 20). Чтобы получить направление го- ризонталей плоскости откоса, достаточно показать на чертеже одну парал- лель – окружность конуса (например, с отметкой 30) и провести к ней ка- сательную из вершины соседнего конуса с отметкой 30. Остальные гори- зонтали плоскости откоса проводят параллельно горизонтали 30 через точ- ки с целыми отметками на кромке траншеи. Масштабы уклонов откоса наносят в удобном месте перпендикулярно его горизонталям.

25

НАЧЕРТАТЕЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ В ИНЖЕНЕРНЫХ ЗАДАЧАХ

8.3.Определяют границы земляных работ при сооружении траншеи как множество точек пересечения одноименных горизонталей топографи- ческой поверхности и плоскости откоса. Полученные точки соединяют по линейке ломаной линией или от руки плавной линией.

8.4.На планах откосов наносят бергштрихи перпендикулярно гори- зонталям этих плоскостей от границы земляных работ в сторону полотна траншеи.

8.5.Проектируют откосы дороги. Если отметки местности меньше, чем отметки сооружения, необходимо подсыпать грунт, т.е. сооружать на- сыпь. Горизонталями откоса криволинейной дороги будут кривые лекаль- ные линии, касательные к соответствующим горизонталям конусов, рас- ставленных вдоль бровки полотна дороги. Перпендикулярно горизонталям чертят линии масштабов уклонов в произвольном месте поверхности отко- са. Отметки на масштабах уклонов откосов насыпи от бровки будут пони- жаться.

8.6.Для построения границы земляных работ находят точки пересече- ния одноименных горизонталей поверхностей откоса и топографической поверхности. Бергштрихи наносят параллельно линии ската поверхностей от бровки дороги в сторону границы земляных работ.

8.7.Проектируют откосы площадки (см. рис. 14).

Сравнивают высотные отметки местности и площадки. Оказывается, что грунт следует подсыпать, т.е. сооружать насыпь. Уклон насыпи iн = 4/3. Чертят линии масштабов уклонов перпендикулярно каждой сторо- не площадки и откладывают на них интервалы насыпи. Горизонтали отко- сов проводят параллельно бровке площадки.

На том участке, где площадка имеет скругление, линии масштабов ук- лонов проводят по радиусу скругления. Через полученные точки проводят горизонтали откосов параллельно линии периметра площадки.

8.8.В пересечении горизонталей откосов с одинаковыми отметками получают линии пересечения откосов между собой – ребра откосов, а в пе- ресечении горизонталей откосов с горизонталями местности получают границу земляных работ. Угловые точки на ребрах откосов получают, ис- пользуя дополнительные «мнимые» точки, расположенные на смежной территории.

8.9.На планах откосов площадки наносят бергштрихи перпендику- лярно бровке площадки и горизонталям этих плоскостей.

9.Строят вертикальный продольный геологический разрез, кото-

рый пересекает траншею, дорогу, площадку (см. рис 14 и рис. 15).

27

НАЧЕРТАТЕЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ В ИНЖЕНЕРНЫХ ЗАДАЧАХ

9.1. Показывают след горизонтально проецирующей плоскости, кото- рая пересекает траншею, дорогу, площадку (см. рис. 15). Наносят разомк- нутую линию Д-Д, выбирают направление взгляда и начало отсчета О′′.

9.2.На свободном поле чертежа выполняют сечение Д-Д. С этой це- лью проводят горизонтальную прямую, выбирают начало отсчета и строят профиль топографической поверхности, а затем профили площадки, доро- ги, траншеи. Условным обозначением показывают области вынутой и на- сыпанной земли.

9.3.Строят профили пласта полезного ископаемого и сопутствующих пород, делают штриховку слоев по легенде, т.е. выполняют геологический разрез. На рис. 15 показано, что разрез Д-Д можно выполнять как с пово- ротом, так и без поворота.

ЗАДАЧА 6

Построить структурную карту месторождения нефти, осложненного тектоническими нарушениями. На карте показать три зоны: зону лежачего крыла нарушения, зону висячего крыла нарушения, зону сместителя. По- строить продольный геологический разрез Д- Д месторождения.

Изучаемая площадь, для которой необходимо построить структурную карту, разбурена четырьмя профилями структурных скважин. Положение профилей нанесено на план в масштабе 1:10000 (в 1 см – 100 м). Соотно- шение вертикального и горизонтального масштабов принимается одинако- вым. Геологические профили показывают опорный пласт – кровлю по- верхности, над которой обнаружена нефть. Это замкнутая выпуклая (или вогнутая) поверхность.

Следует считать, что в результате разрывного нарушения пород про-

изошло плоскопараллельное перемещение участка месторождения. За-

кон перемещения определяет плоскость-сместитель Σ, которая задана на чертеже горизонталью h, направлением падения и величиной уклона i.

Опорная поверхность на чертеже представлена четырьмя профилями, совмещенными с планом. Каждый профиль имеет свою шкалу высотных отметок. Два профиля относятся к ненарушенной структуре (лежачее кры- ло нарушения), два других определяют сбросовую поверхность (висячее крыло нарушения).

Следует также считать, что мощность продуктивного пласта 100 м, мощность сопутствующих пластов 20 – 150 м. Над нефтью находится газ, под нефтью – вода.

Пример выполнения задачи приведен на рис. 16 – 18. Рекомендуемый формат А2.

29

КАФЕДРА ДИЗАЙНА, ГРАФИКИ И НАЧЕРТАТЕЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ

Решение задачи обосновано следующими теоретическими положе- ниями и свойствами проекций:

1. Структурная карта – это карта подземного рельефа выбранной опорной поверхности.

Изолинии, соединяющие одинаковые отметки залегания поверхности,

называются горизонталями, изогипсами.

Структурные карты составляются по данным бурения, сейсморазвед- ки, структурно-геологической съемки. В настоящее время в практике неф- тяной геологии используют три способа построения структурных карт: треугольников, профилей, с помощью метода схождения.

2. В рассматриваемом задании предлагается построение структурной

карты способом профилей.

Способ профилей состоит в том, что исходная группа (множество) то- чек для построения карты выбирается по определенным линиям – профи- лям. Чтобы получить такие профили, месторождение разведуют буровыми скважинами, расположенными по разведочным линиям, по выбранным па- раллельным между собой направлениям. По результатам бурения строят вертикальные геологические разрезы с показом опорного пласта. На них строят шкалу глубин и проводят горизонтально секущие линии, отстоящие по высоте на расстоянии принятого сечения изогипс кровли пласта. Соот- ношение вертикального и горизонтального масштабов на чертеже прини- мают одинаковым. Эти вертикальные разрезы используют при построении гипсометрического плана.

Способ профилей применяют для построения структурных карт пло- щадей, осложненных тектоническими и другими нарушениями.

3. Лежачее крыло нарушения – это поверхность ненарушенной структуры.

Висячее крыло нарушения – это сбросовая поверхность или нару- шенная структура.

Область плоскости (поверхности) сместителя – это область зияния или нависания крыльев поверхности друг над другом.

4. Линия обреза поверхности – это линия пересечения поверхности с плоскостью-сместителем. Точки пересечения одноименных горизонталей двух частей картируемой поверхности и плоскости-сместителя определяют положение линий обреза.

При построении линий обреза необходимо учесть условие, что сбро- совая поверхность совершает плоскопараллельное перемещение, поэтому обе линии обреза должны быть параллельны между собой и конгруэнтны.

30