- •Т.Я. Емельянова инженерная геодинамика
- •Предисловие
- •Инженерная геодинамика, ее содержание, задачи и методы
- •И нженерная геология
- •2. Общая характеристика современных геологических процессов и явлений как проявления динамики геологической среды
- •2.1. Определение геологических процессов и явлений как объекта инженерной геодинамики
- •Факторы, определяющие развитие экзогенных геологических процессов (эгп)
- •2.2. Инженерно-геологические классификации геологических процессов и явлений
- •Классификация геологических процессов и явлений Саваренского ф.П. [24]
- •Группы геологических процессов и виды явлений [14]
- •Классификационные критерии общей схемы классификации геологических и инженерно-геологических процессов и явлений и пример характеристики процессов [3]
- •Общая инженерно-геологическая классификация процессов и явлений
- •2.3. Количественная оценка развития современных геологических процессов и явлений
- •Количественные показатели развития геологических процессов
- •Категории территорий по пораженности экзогенными геологическими процессами
- •Категории опасности природных процессов (фрагмент)
- •2.4. Содержание инженерно-геологической оценки геологических и инженерно-геологических процессов и явлений
- •3. Инженерно-геологические условия как условия и факторы развития современных геологических процессов
- •3.1. Определение понятия инженерно-геологические условия
- •3.2. Горные породы и их роль в развитии геологических процессов
- •Продолжение табл. 9
- •Влияние поверхности трещин на сопротивление сдвигу (по с.Е. Могилевской)
- •3.3. Тектоника и неотектоника
- •3.4. Геоморфологические условия
- •3.5. Подземные воды и современные геологические процессы и явления
- •4. Современные методы прогнозирования геологических процессов и явлений с целью рационального использования и охраны геологической среды
- •Признаки прогнозирования геологических процессов
- •5. Инженерно-геологическая характеристика оползней
- •5.1 Общая характеристика оползней
- •5.2. Причины нарушения устойчивости пород на склонах и образования оползней
- •5.3. Факторы развития оползней
- •5.4. Динамика и механизм оползневого процесса
- •Постоев г.П. [19] выделяет четыре типа механизма формирования оползней:
- •5.5. Инженерно-геологические классификации оползней
- •Сопоставление существующих классификаций оползней по типам их механизма [19, 27]
- •Классификация оползневых явлений на склонах и откосах (по и.П. Иванову [7])
- •5.6. Прогноз устойчивости склонов и развития оползней
- •5.7. Основные задачи и содержание инженерно-геологического изучения оползней
- •5.8. Противооползневые мероприятия
- •Комплекс противооползневых мероприятий
- •6. Заболачивание и болота
- •6.1. Определение понятий
- •6.2. Закономерности заболачивания суши и образования болот
- •6.3. Условия и факторы развития болот
- •6.4. Инженерно-геологические классификации болот
- •Характеристика болотных отложений
- •Рациональное хозяйственное использование болот и заболоченных территорий
- •Инженерно-геологическая классификация торфов (на примере территории центральной части Западной Сибири) [26]
- •7. Опасность, риск и ущерб от природных и техногенных (антропогенных) геологических процессов
- •7.1. Понятие об опасности, риске и ущербе
- •Энергетические классы оползней по объему смещающихся масс
- •Энергетические классы селевых потоков по порядку водотоков
- •Динамические критерии оценки опасности эгп
- •7.2. Методы оценки и прогнозирования опасности и риска экзогенных геологических процессов
- •Критерии зависимости от вида объектов, подверженных воздействию оползней
- •Значения коэффициента разрушаемости
- •8. Геологические процессы и явления западной сибири
- •8.1. Геологические процессы и явления, обусловленные деятельностью поверхностных вод
- •8.2. Геологические процессы и явления, обусловленные деятельностью подземных вод
- •8.3. Геологические процессы и явления, обусловленные деятельностью поверхностных и подземных вод
- •8.4. Геологические процессы и явления, обусловленные действием гравитационных сил на склонах
- •8.5. Геологические процессы и явления, обусловленные деятельностью ветра (эоловые процессы)
- •8.6. Районирование территории Западной Сибири по развитию комплексов современных геологических процессов и явлений
- •Заключение
- •Список литературы
- •Содержание
- •Инженерная геодинамика
- •Научный редактор
Продолжение табл. 9
Группы трещин |
Генетические типы трещин |
Характерные черты |
IV Экзогенные, часто наложенные на другие типы трещин |
выветривания |
разного характера, ориентировки ширины и выполнения, существенно преобразующие исходные породы в различных горизонтах обломочной и трещиноватой зонах выветривания |
мерзлотные |
закономерно и спорадически распространены, разнохарактерные и обусловлены: а) сжатием при замерзании пород, чередующимся с расширением при оттаивании и солнечной инсоляции; б) с буграми пучения, наледями и другими мерзлотно-геологическими явлениями, создающими локальные очаги давлений |
|
оползневые: детрузивные (выдавливания), разрыва и бортового сдвига, зоны скольжения |
разной длины, ширины и расположения, приурочены к различным частям оползневого массива; отражают характер смещающихся пород, степень их обводнения и распределения напряжений при развитии и движении оползня |
|
сдвижения |
возникают в прилегающей толще пород при обрушении кровли над карстовой полостью, в плане обычно концентрические, разной ширины |
|
просадочные в лессах и пепловых туфах |
размер, протяженность, интенсивность различны и обусловлены режимом обводнения и мощностью толщи лессов и пеплов |
|
суффозионные |
литогенетические и тектонические существен-но измененные по простиранию и в ширину процессами выщелачивания и размыва, с выносом и перераспределением заполнителя трещин |
|
V Техногенные, образованы в результате строительной и иной деятельности человека |
разгрузки и разуплот-нения : в откосах карьеров и котлованов, вокруг подзем-ных выработок, от взрывов |
простирание и ширина обусловлены размерами и ориентировкой борта карьера и подземной выработки, а также первичным напряженным состоянием и строением массива пород;
|
сдвижения – при обрушении кровли подземных выработок |
распространение, характер и ширина различны, зависят от пород, глубины обрушения и др. |
|
разного генезиса, но искусственно измененные |
вследствие цементации, силикатизации, глини-зации, обжига и других средств технической мелиорации происходит частичное или значительное заполнение первичных трещин и упрочнение массива пород |
В некоторых осадочных и эффузивных породах помимо собственно трещиноватости существует пустотность, связанная у первых с условиями осадконакопления и литогенеза, а у вторых – остывания.
Для инженерно-геологической оценки трещиноватых пород такие показатели, как ширина, шероховатость (неровность) стенок трещин и их выполнение имеют большое значение; между ними и показателями прочности, деформируемости, водопроницаемости и других свойств устанавливаются корреляционные зависимости. В осадочных, интрузивных, эффузивных и метаморфических породах тектоническая, литогенетическая и иная трещиноватость весьма различна, и по опытным данным (Нейштадт и др., 1969) целесообразно следующее разделение трещин по ширине: микротрещины – обнаруживаемые в шлифах при большом увеличении и создающие дефекты в структурной прочности породы; волосные – до 0,1 мм, сомкнутые, обычно с притертыми гладкими стенками, фиксируемые в шлифах и при разуплотнении пород вследствие разгрузки напряжений; тонкие – до 1 мм видимые на глаз, документируемые на образцах по отпечаткам, чаще закрытые, влияющие на механические свойства квазиоднородных элементов массива пород; узкие – 1–5 мм, средние – 5–20 мм, широкие – 20–100 мм, открытые или заполненные, существенно влияют на механические, фильтрационные и другие свойства пород, на их напряженное состояние, на развитие геологических процессов; документируются инструментальными способами на обнажениях, кернах и в стенках скважин и горных выработок; зоны трещин – шириной в несколько десятков сантиметров и более, образованные серией трещин одного генезиса и простирания, чаще тектонические.
Состав, сложение и мощность заполнителя в трещинах разного генезиса и в зонах разломов весьма разнообразны, зависят от вмещающих пород, характера и интенсивности тектонических процессов и др. Заполнитель трещин и новообразования в зонах разломов оказывают существенное влияние на прочностные, деформационные и фильтрационные свойства, на изменение напряжений в массиве, на суффозионную устойчивость и др. Различают следующие виды заполнителей:
1. Минеральные новообразования – кварц, кальцит и другие, принесенные как гидротермальными, так и инфильтрационными водами, чаще полностью выполняющие трещины в виде тонких и маломощных жил, которые оказывают «армирующий эффект» и часто повышают прочность массива пород.
2. Тектониты различного состава, сложения и мощности – от сотен метров в зонах региональных разломов, надвигов и сбросов, в которых встречаются глыбы, дресвяно-обломочные и тонкощебнистые глинистые массы, вторично сцементированные, уплотненные или разрыхленные, до примазок и пленок, глинистых и ожелезненных на стенках узких трещин. При наличии достаточного количества уплотненного глинистого материала крупные трещины и зоны сместителей разломов являются естественными противофильтра-ционными экранами, но одновременно могут быть суффозионно-неустойчивыми. Разного рода тектониты снижают прочность и увеличивают деформируемость массива пород, особенно в условиях переменного обводнения.
3. Продукты выветривания – дресвяно-щебнистые глинистые массы, окислы железа, гипсовые, карбонатные и другие образования в разной степени уплотнения, влажности и распространения весьма существенно влияют на механические свойства, развитие суффозии и иные процессы.
4. Накопления вмывания – глинистый и песчаный материал, гумус и натеки солей, принесенные инфильтрационными водами, частично или полностью могут кольматировать трещины, что отражается на прочности массива, создавая поверхности ослабления.
Для приближенной количественной характеристики трещинова-тости пород предложены несколько прямых и косвенных показателей, каждый из которых обладает той или иной условностью и определяется различными способами. В зависимости от характера пород и детальности исследований применяются следующие показатели: модуль трещиноватости – количество трещин на 1 м разреза пород в штольне, по скважине и в обнажении; коэффициент трещинной пустотности (Нейштадт, Пирогов, 1969) – отношение в процентах общей площади (или объема) трещин к площади изученной поверхности (объему) породы; в зависимости от величины коэффициента трещинной пустотности породы разделяются на: слаботрещиноватые Ктр < 2 % среднетрещиноватые Ктр = 2 – 5%, сильнотрещиноватые Ктр = 5 – 10%, весьма сильнотрещиноватые Ктр > 10%, коэффициент трещинной блочности – отношение объема (или площади) среднего элементарного блока породы к объему 1 м3 (или площади 1 м2). Условно принимается, что трещины, разделяющие элементарный блок, имеют ширину 1 мм. Таким образом, для пород с преобладающим размером блоков 0,1 х 0,1 х 0,1 м коэффициент Ктр бл = 0,001.
Косвенными показателями степени трещиноватости массива являются: процент выхода керна при колонковом бурении, при соблюдении постоянного режима (скорость вращения коронки, давление на забой, интенсивность промывки, число рейсов на 1 м); величины удельных водо- и воздухопоглощений и удельных водопритоков в скважинах, получаемые при опытных поинтервальных нагнетаниях и откачках; динамический модуль упругости Еd и скорость продольных упругих волн p, характеризующие различную трещиноватость пород, получаемые при помощи сейсмоультра-звукового и иного каротажа в скважинах, штольнях и на обнажениях [3].
Трещиноватость горных пород, все характеристики трещин влияют на свойства пород, особенно на механические и, следовательно, на их устойчивость под сооружениями, в бортах карьеров, выемок, и к развитию различных процессов. Различными авторами лабораторными и натурными исследованиями получены различные интересные данные [3], один из примеров приведен в табл. 10.
Таблица 10