Халықаралық ғылыми-тәжірибелік конференциясының ЕҢбектері


Характеристика частных методов инженерной геологии



жүктеу 8.29 Mb.
Pdf просмотр
бет8/81
Дата12.01.2017
өлшемі8.29 Mb.
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   81

Характеристика частных методов инженерной геологии 

Группа экспериментальных методов объединяет многочисленные методы инженерно-геологических 

исследований, 

проводимых 

различными 

экспериментальными 

способами 

с 

использованием 



соответствующих инструментов и  оборудования. С их помощью качественная  оценка и характеристика 

геологических условий данного места возведения сору-жения дополняется количественной информацией 

о  составе,  строении  и  свойствах  горных  пород,  а  также  количественными  характеристиками 

геологических процессов и явлений на исследуемой территории. 



 

42 


Экспериментальные  методы  инженерно-геологических  исследований  включают  методы 

инженерно-геологической  съемки,  разведочных  работ,  опытных  полевых  работ,  режимных 

стационарных наблюдений, геофизические и лабораторные. Существенную роль экспериментальные 

методы  играют  также  в  организации  и  проведении  различных  научно-исследовательских  работ  в 

инженерной геологии. 

1. Методы  инженерно-геологической  съемки  являются  комплексным исследованием. Они включают 

изучение,  оценку  и  изображение  на  карте  комплекса  элементов,  характеризующих  инженерно-

геологические условия территории и объединяют ряд методов собственного процесса съемки (маршрутный, 

«ключевых  участков»  и  т.д.)  и  дополнительные,  сопровождающие  съемку  (ландшафтно-индикационные, 

аэрофотосъемочные  и  аэрокосмические,  геофизические,  горнопроходческие,  буровые  и  т.д.)  и 

обеспечивающие  необходимые  детальность  и  достоверность  исследований.  Эти  методы  применяются  в 

первую очередь на стадии рекогносцировочных инженерно-геологических исследований и в меньшей мере 

- на стадиях предварительных и детальных изысканий. Кроме того, они определяются масштабом и видом 

инженерно-геологической съемки. При инженерно-геологической съемке ведется изучение свойств пород, в 

частности их состава и состояния, с помощью различных дистанционных и наземных методов. 

2. Методы разведочных работ используются,  прежде всего, для изучения геологического разреза 

и отбора образцов горных пород, то есть опробования для дальнейших лабораторных исследований и 

постановки  опытных  полевых  работ.  Они  делятся  на  буровые  методы  и  разведку  горными 

выработками. Как правило, эти методы применяются в комплексе с геофизическими исследованиями. 

3. Методы полевых опытных работ используются с целью изучения состава, строения, состояния 

и  свойств  горных  пород.  Эти  методы  инженерно-геологических  исследований  рассмотрены  в 

методическом  пособии  [76].  Значение  и  роль  таких  методов  в  настоящее  время  неизмеримо 

возрастают,  поскольку  только  на  их  основе  можно  при  проектировании  различных  сооружений 

принимать оптимальные и экономически наиболее выгодные инженерные решения. Методы полевых 

опытных работ на изучаемом объекте включают: 

-  методы  изучения  компонентного  состава  горных  пород  (инструментальные  методы  изучения 

состава твердого, жидкого, газообразного и биотического компонентов пород); 

-  методы  изучения  строения  горных  пород  (инструментальные  методы  изучения  структуры  и 

текстуры пород, гранулометрического состава и т.д. 

- методы   изучения   состояния   горных   пород   (опытно-инструментальные методы изучения 

обводненности,  газообильности,  плотности,  трещиноватости,  степени  выветрелости,  напряженного 

состояния горных пород и т.д.); 

-  методы  изучения  свойств  горных  пород,  главным  образом  физико-механических,  (опытно-

инструментальные методы изучения прочностных, деформационных и реологических свойств пород, 

в  том  числе  пробные  нагрузки  в  шурфах  и  скважинах,  прессиометрия,  крыльчатое  зондирование, 

опытные сдвиги, обрушения и выпирания в шурфах и т.д.). 

Эти  методы  применяются  главным  образом  на  стадиях  детальных  инженерно-геологических 

исследований и в меньшей степени на предварительной стадии изысканий. 

4. Методы режимных стационарных наблюдений используются с целью количественной оценки 

проявления  и  развития  различных  геологических  процессов  (неотектонических,  сейсмических, 

экзогенных  и  инженерно-геологических)  и  режима  подземных  вод,  а  также  с  целью  проверки 

правильности  инженерно-геологических  прогнозов.  Применение  методов  режимных  стационарных 

наблюдений позволяет решать следующие инженерно-геологические задачи: 

-  получать  качественную  и  количественную  характеристики  и  оценку  процессов  и  явлений  во 

времени; 

-  устанавливать  закономерности  развития  различных  процессов  и  явлении  и  выявлять  их 

причины; 

- предупреждать проявление и развитие катастрофических и опасных процессов; 

- прогнозировать развитие различных, в том числе опасных процессов; 

- обосновывать необходимые мероприятия по охране геологичес-кой среды.                                                                                                                                                                                                                                                                         

Выделяются следующие виды режимных стационарных наблюдений: 

- метеорологические и гидрологические: 

- гидрогеологические; 

- геотермические;                                                                                                                                                                                                                

- за деформациями масс горных пород (оползни склонов, откосов и т.д.);                                                                                               

- за деформациями и осадками сооружений; 

-  за  развитием  различных  экзогенных  процессов  (эрозии,  выветривания,  абразии  и  т.д.)  и 

физическим состоянием горных пород. 



 

43 


Методы  режимных  стационарных  наблюдений  в  основном  используются  при  детальных 

инженерно-геологических  исследованиях,  однако  в  ряде  случаев  они  применяются  на 

предварительной и дополнительной стадиях изысканий. 

5.  Методы  геофизических  исследований  позволяют  решать  целый  ряд  задач  как  в  ходе  инженерно-

геологической съемки, так и при разведочных и опытно-полевых работах, а также при режимных стацио-

нарных  наблюдениях.  Все  эти  методы  основаны  на  изучении  различных  физических  полей  Земли.  В 

практике  инженерно-геологических  исследований  применяются  следующие  геофизические  методы:  элек-

трические (ВЭЗ, ЭП, ЭК и др.), сейсмические (МОВ, МПВ, и др.), гравиметрические, магнитометрические и 

ядерные.  Применение  геофизических  методов  при  инженерно-геологических  исследованиях  дает 

наибольший  эффект  в  случаях  существенной  неоднородности  геологической  среды  по  тем  или  иным 

параметрам (влажности, плотности, трещиновато ста и т.д.). Геофизические методы исследования горных 

пород в инженерно-геологических целях применяются как в полевых, так и в лабораторных условиях. 

6.  Методы  лабораторных  инженерно-геологических  исследований  объединяют  очень  много 

инструментальных  методов  изучения  горных  пород  с  использованием  различной  аппаратуры. 

Полевое изучение горных пород всегда сопровождается лабораторными исследованиями практически 

при  всех  видах  инженерно-геологических  изысканий.  По  изучаемому  объекту  лабораторные 

инженерно-геологические методы можно подразделить на: 

- методы изучения компонентного состава горных пород (химические,  рентгеновские,  оптические, 

электронно-микроскопические, хроматографические, адсорбционные, термические и т.д.); 

- методы изучения строения (структуры и текстуры) горных пород (гранулометрия, оптические, 

электронно-микроскопические,  ультразвуковые,  люминесцентные,  магнитные,  адсорбционные, 

рентгеновские и др.); 

-  методы  исследования  физических  свойств  горных  пород  (объемно-весовые,  электрические, 

магнитные, акустические, фильтрационные и др.); 

-  методы  изучения  физико-химических  свойств  горных  пород  (термодинамические, 

адсорбционные, электрические, тензометрии-ческие, фильтрационные и др.);                                                                                                                                                                                                                                                         

- методы изучения физико-механических свойств горных пород. 

  Экспериментальные лабораторные методы инженерно-геологического изучения горных пород 

рассмотрены во втором томе методического пособия [76]. 

В  группу  методов  аналогий  (геологического  подобия)  объединяются  методы  инженерно-

геологических  исследований,  основанные  на  сравнении  и  сопоставлении  изучаемых  процессов  или 

явлений с уже изученными, испытанными или им подобными. При этом заключение  об инженерно-

геологических  условиях территории, развития тех  или иных процессов и явлении, а также  условиях 

строительства  и  устойчивости  сооружений  на  основе  сравнения  с  аналогичными  условиями, 

изученными  ранее.  Таким  образом,  любое  сооружение,  возведенное  в  определенных  инженерно-

геологических  условиях,  с  точки  зрения  геологического  подобия  является  экспериментом,  который 

должен изучаться инженерной геологией, обогащать ее теоретические основы и практический опыт. 

Методы  аналогий  используются  в  различных  модификациях:  сравнительно-геологический, 

природных  аналогов  и  инженерно-геологических  аналогий.  Преимуществом  этих  методов  является 

то,  что  они  позволяют  охарактеризовать  различные  сложные  инженерно-геологические  явления  в 

целом  как  результат  действия  не  одного,  а  многих  факторов.  Однако  они  имеют  определенные 

пределы  применимости  и  степень  точности.  Успешное  применение  методов  аналогий  требует 

специальных наблюдений по достаточно большому числу объектов, обобщение опыта строительства 

и эксплуатации инженерных сооружений и высокой квалификации инженера-геолога. 

Группа методов инженерно-геологического моделирования включает методы, сущность которых 

состоит  в  построении  модели  изучаемого  природного  объекта,  процесса  или  проектируемого 

сооружения.  Их  можно  подразделить  на  методы  логического  и  вещественного  моделирования, 

которые используются как в полевых, так и в лабораторных условиях. Принято выделять следующие 

виды  моделирования:  1)  оптическое;  2)  с  эквивалентными  материалами;  3)  механических 

деформаций  на  центрифугах;  4)  гидравлическое;  5)  гидрохимическое;  6)  физико-химическое 

(например,  процессов  выветривания)  и  др.  В  результате  испытания  построенных  моделей  судят  о 

моделируемых  объектах  или  процессах  и  получают  их  количественную  или  качественную 

характеристику.  Особенно  перспективно  применение  моделирования  при  изучении  напряженного 

состояния и развития деформаций в массивах горных пород, при оценке того или иного фактора или 

геологического  явления  в  совокупности.  Однако  эти  методы  имеют  также  определенные 

ограничения. 



 

44 


В  группу  расчетно-теоретических  методов  объединяют  различные  математические  методы, 

основанные  на  математической  обработке  количественной  информации  о  различных  инженерно-

геологических  процессах  и  явлениях,  свойствах  и  состоянии  горных  пород  и  т.д.  Расчетно-

теоретические методы получают широкое распространение, благодаря интенсивному использованию 

компьютера для решения различных инженерно-геологических задач. 

Методологические аспекты инженерно-геологического эксперимента 

Эксперимент  является  важным  методом  научного  познания  в  инженерной  геологии.  Он 

непосредственно  связан  с  объективными  природными  процессами  и  осуществляется  при  помощи 

различной  аппаратуры.  В  ходе  эксперимента  исследователь  с  определенной  целью  преднамеренно 

преобразует предметы и явления природы, используемые в качестве  объектов исследования. В силу 

этого эксперимент как форма практики объективен по содержанию. 

В  инженерной  геологии  в  процессе  того  или  иного  эксперимента  изучаются  горные  породы  и 

связанные с ними явления, существующие в природе. При этом исследуемый объект изучается в его 

многообразной  диалектической  взаимосвязи  с  конкретным  материальным  окружением.  В  том  числе 

горные  породы  изучаются  как  многокомпонентные,  динамичные,  развивающиеся  во  времени 

системы, находящиеся под воздействием инженерно-хозяйственной деятельности человека. 

 

 



DISTRIBUTION OF THE MAIN ZONE OF OIL GENERATION 

IN THE SUBSALT SERIES OF EASTERN-PRECASPIAN BASIN 

 

Zholtaev G.



1

, Izart A.

2

, Yensepbayev T.

1

, Anapiyaev B.

1

, Tau N.

1

, Yensepbayev G.

1

 

1

Henri Poincaré University, Vandoeuvre-les-Nancy, France, 

2

Department of Geology and Petroleum Engineering, KazNTU after K.I.Satpaev  Almaty, Kazakhstan 

 

Objectives.  The  Precaspian  basin  is  the  main  oil  province  in  Kazakhstan,  where  there  are  such  giant 

fields  as  Tengiz,  Karachaganak,  Astrakhan  and  Kashagan.  In  previous  works  have  been  identified  source 

rocks associated mainly with the sub-salt complex. However, the issue of such parameters as the depth of the 

oil window remains unresolved, because the geothermal gradient is low and the studied source rocks have a 

low maturity. By the study of the organic matter in these sediments, we wanted to determine the depth range 

of oil window for essential source rocks. 

Procedures.  The  samples  have  been  analyzed  by  petrography  (macerals  and  vitrinite  reflectance), 

geochemistry  (Rock-Eval  and  extracts).  The  burial  simulation  and  the  paleotemperature  estimation  were 

calculated by the Petromod 1D software (IES Gmbh, Germany) for seven wells of different tectonic zones. 

Results.  This  area  is  composed  of  three  parts  from  Devonian  to  late  Carboniferous:  the  Precaspian 

Basin  subdivided  into  a  basin  (claystones,  mudstones  and  calciturbidites)  and  a  platform  (limestone  and 

storm  sandstones),  and  the  Pre-Uralian  Basin  (turbidite  sandstones)  and  the  depth  lies  between  1700m  and 

5450m. 


For the studied sector the  values  of the Ro are  low and  varies from 0.4 to 0.7 and Tmax lies between 

420  and  445°C.  The  majority  of  the  saturated  hydrocarbon  chromatograms  obtained  from  the  rocks 

representative of the various facies confirm the results obtained on the solid residue. The chromatograms are 

typical of not very mature organic matters. The Precaspian and Preouralian basins have, like specificities, a 

weak heat gradient and in their geological history the burial dominated compared to the uplift.  

A  thermal  model  constructed  using  Petromod  software  in  the  region  was  able  to  provide  a  good 

calibration between observed and calculated vitrinite reflectance and maturity zones. The VR-depth diagram 

exhibits  three  types  of  gradients:  the  lowest  in  the  western  basin  (Figure  1a)  and  platform  of  Precaspian 

Basin,  the  middle  in  the  Pre-Uralian  Basin  and  the  highest  in  the  eastern  Suture  zone  trusted  by  the  Ural 

nappes (Figure 1b). 

 


 

45 


a )  L a k k a r g a n  

c ) L o k ty b a i

y = -2,5828x - 2,6287

R

2



 = 0,907

Gé c h=0,39

y = -6,5019x - 0,4605

R

2



 = 0,9139

Gsurf=0,16

-5 

-4 


-3 

-2 


-1 

0

0



0,1

0,2


0,3

0,4


0,5

0,6


0,7

0,8


P R V, %

P

ro



fo

n

d



e

u

r,



 k

m

y = -7,4763x - 0,6744



R

2

 = 0,341



y = -10,487x + 0,9617

R

2



 = 0,9876

-5,5 


-4,5 

-3,5 


-2,5 

-1,5 


-0,5 

0

0,1



0,2

0,3


0,4

0,5


0,6

0,7


0,8

PRv

P

rof



onde

ur

, k



m

y = -4,7498x - 1,0752

R

2

 = 0,9948



y = -7,241x + 0,4181

R

2



 = 0,9912

-4,5 


-3,5 

-2,5 


-1,5 

-0,5 


0

0,2


0,4

0,6


0,8

PRv

P

ro



fo

n

d



e

u

r,



 m

b )  B a ija ry k  

y = -1,4904x - 3,3595

R

2



 = 0,6803

y = -4,5263x + 0,0423

R

2

 = 0,9923



-5,5 

-4,5 


-3,5 

-2,5 


-1,5 

-0,5 


0

0,2


0,4

0,6


0,8

1

1,2



1,4

PRV, %

P

ro



fo

n

d



e

u

r,



 k

m

d ) I z e m b e t



 

 

Figure 1. Diagrams Ro function of depth for the different tectonic zones. The trend pink line - the gradient from the 



measured Ro of samples (Géch), the green trend line - the gradients of calculated Ro (Gsurf). 

 

The model indicated that the depth of the beginning of the oil window is deep because the thermal gradient is 



lower  than  25 C/km

.  We  can  observe  decreasing  of  this  gradient 

from  east  to  west  because  of  the  high 

thermal conductivity of the covering evaporites (

figure

 2). 


 

a 

               b 

 

 

 



Figure 2. Calibration of thermal history by vitrinite reflectance in a) Akjar and b) Izembet wells 

 

In the Early Permian rocks, the maturity increases from the west in the Precaspian Basin to the east in 



the Pre-Uralian Basin and the Suture zone. The Carboniferous rocks in the Precaspian Basin appear to have a 

lower maturity than Early Permian rocks of the Pre-Uralian Basin. 

The simulation of the heat flow was calibrated by Vitrinite reflectance with different kinetics according 

to the type of organic matter - Vandenbroucke et al. (1999)’s model were chosen for the type III (Brent) and 

for the type II (KCF). 

Plots  of  R

r

  and  T


max

  show  little  indication  of  increasing  maturity  with  depth,  except  for  deep  samples 

from the suture zone. 

 


 

46 


O

u

e

s

t

B

o

rd

u

re

B

a

s

s

in

 

P



o

u

ra

li

e

n

N

a

p

p

e

-6,0


-5,0

-4,0


-3,0

-2,0


-1,0

0,3


0,4

0,5


0,6

0,7


0,8

0,9


1

1,1


1,2

1,3


PRV

P

ro

fo

n

d

e

u

r,

 k

m

Akj-P


Lok-P

Lok-Cc


Lok-Ct

Jan-C


Jan7-Ct

Jan-Pk


KumW-P

Kum-P


Lak-P

Akk-Pk


Akk-P

Baij-P


Jur-P

Kok-P


Belo-P

Juss-P


Kar-C

Jil-C


Jil-P

Izem-P


P1bord

P1basPreural

P1extEst

Loktybai,Janatan

C1v

+s

-C2b

P1nappe

3,5 - Profondeur éventuelle de début de la fenêtre à huile



1

2

P1bord

3

 

 



Figure 3. Diagram Depth function of Ro. Stratigraphy: C-Carboniferous; C1V - Visean,  

C2 – Bashkirian+Moscovian; P – Early Permian; Ps - Sakmarian; P1k - Kungurian. Lithology:  

Cc - calciturbidites of Carboniferous; Ct - terrigenous turbiditic series of Lower-middle Visean;  

Mc - micrite. Localities: Akj - Akjar-Kenkiyak; Akk - Akkuduk; Baij - Baijaryk; Belog - Belogorskaya;  

Izem - Izembet; Jan - Janatan; Jil - Jilansayd; Jur - Jurun; Juss - Jussa; Karn - Karnak Kokt - Koktobe;  

Kums - Kumsai; Lak - Lakkargan; Lok - Loktybai; W.Kums - Kumsai West.  

In the legend the wells are grouped by areas: ‘West’, ‘Border', ‘Préouralien basin’,'Nappe'. 

 

Previous  study  of  bitumen  in  the  samples  of  Palaeozoic  series  showed  that  the  low  value  of  the  heat 



gradient  can  be  compensated  by  the  geological  duration  during  which  source  rock  undergoes  the 

transformation. In the sector studied the phase of generation of oil can correspond to the level of evaluation, 

corresponding to value 0.5% of Ro and even 0.4% for the algal type or mixed OM II/III. 

The major party of hydrocarbons was generated during the burial period without addition of a thermal 

event.  In  the  eastern  part  of  the  Precaspian  basin  (Akjar  well)  the  low  heat  flow  explains  that  the  source 

rocks are else immature or in the oil window (Devonian to the base of Permian, Figure 2). In the Suture zone 

of the Pre-Uralian Basin the high heat flow explains the presence of oil (Visean to early Permian) and humid 

gas (Devonian) windows in Izembet (Figure 3) and even dry gas window (Devonian) in Belogorskaya. 

 

 

 



Figure 4. Simulation of hydrocarbon zones in Akjar well. 

Liquid = oil 



 

47 


 

 

Figure 5. Simulation of hydrocarbon zones in Izembet well. 



Liquid = oil ; Vapor = humid gas 

 

Conclusions.  For  the  studied  formations,  the  major  part  of  hydrocarbons  were  generated  from  the 



maximal phase of burial. We can distinguish four zones in which the depths of the beginning and end of the 

oil  window  are  different:  the  western  zone  (basin)  from  4-4,5  km  to  7-9  km,  the  zone  of  slope  and  border 

from 3-3,7 km to 4.5-5 km, the zone of Preuralian basin from 2,8-3.3 to 4.5-5 km, and the eastern zone under 

the thrust of Ural (Izembet) from 2-2,8 to 3.5-4 km. 




жүктеу 8.29 Mb.

Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   81




©emirb.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет