62

основаниях, зона развития трещин выветривания (зона повышенной поверхностной трещиноватости), как правило, удаляется.

§ 2. Геометрические элементы тектонических разрывов

Приняторазличатьразрывныенарушениябезсмещенияисосмещением.

Тектоническиеразрывывсегдапроисходятсо смещением ипредставляют собой разрывы сплошности горной породы, т.е. трещины, по которымодинблоксместилсяотносительнодругого. Нарис.3.11 поверхность разрыва ff называется сместителем или сбрасывателем. Блок, относительноопущенный, I – называетсяопущеннымкрылом; II – поднятымкрылом. Различаютсятакжележачееивисячеекрылья: ониопределяются тем, что сместитель перекрывает лежачее крыло I и подстилает висячеекрылоII. Расстояние, накотороекрыльяпереместилисьотносительно друг друга, называется амплитудой смещения.

Амплитудасмещениякрыльевизмеряетсяпо-разному. Нарис. 3.11 а1 – истиннаяамплитуда; а2 - вертикальная амплитуда; а3 – горизонтальнаяамплитуда; а4 – стратиграфическаяамплитуда(измеряетсяпонормали к поверхности разорванного пласта).

Рис. 3.11. Геометрические элементы тектонического разрыва.

Положениесместителяоднозначноопределяетсяспомощьюлинии падения, для которой измеряются азимут и угол падения.

Средимножестваразличныхформтектоническихразрывовможно выделить основные: сброс, надвиг, сдвиг и глубинный разлом.

Сброс– тектоническийразрыв, прикоторомлежачеекрылоподнято, ависячее– опущено. Сместительпадаетвсторонуопущенногокрыла

(см. рис. 3.12).

63

Рис. 3.12. Тектонические разрывы: а – сброс; б – надвиг.

Крупные сбросы, например, оконтуривают такие тектонические депрессии, каквпадиныоз. Байкал, оз. ТелецкоенаАлтае, Красногоморя. Депрессии, ограниченные сбросами, падающими навстречу друг другу, носят название грабенов (от нем. Graben – канава). Впадины Байкала и Красного моря, долина Рейна (Германия) представляют собой грабены. Поднятие, ограниченное сбросами, называется горстом (см. рис.3.13).

Рис. 3.13. Структуры, созданные сочетанием тектонических разрывов:

а– грабен; б – горст; в – рамп; г – горст, ограниченный надвигами;

д– ступенчатые сбросы.

64

Надвиг– тектоническийразрыв, прикоторомлежачеекрылоопущено, ависячее– поднято. Сместительпадаетвсторонуподнятого крыла; угол падения, чаще всего, заключается в пределах от 50 до 80°.

Надвиги, обладающимиоченькрутымисместителями(70-90°), на-

зываются взбросами.

Тектоническая депрессия, заключенная между двумя надвигами, падающими в стороны от депрессии, именуется рампом (рис.3.14).

Рис. 3.14. Небольшой сброс в толще песчаников и сланцев.

Глубинныеразломы– оченькрупныеразломыземнойкоры, длиной в сотни и тысячи километров и глубиной в десятки и сотни километров (навсюмощностьземнойкоры). Глубинныеразломысуществуюточень долго, десятки и сотни миллионов лет, на протяжении которых, они сохраняют свою активность.

Сдвиг– тектоническийразрывсперемещениемкрыльеввгоризонтальном направлении, вдоль простирания сбрасывателя, без заметных признаковперемещенияввертикальномнаправлении. Сдвиг, какправило, обладает крутым или вертикальным сместителем.

В природе не так много «чистых» сдвигов сбросов, взбросов; в большинствеслучаевпритектоническомразрывепроисходитсмещение блоков, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. При этомобразуютсясбросо– сдвигииливзбросо– сдвиги. Нарис. 3.15 изображентипичныйсбросо– сдвиг. Здесьполнаяамплитудасмещенияэто расстояние от точки а до точки в, а вертикальные и горизонтальные амплитуды следует определять в двух плоскостях: сброса и сдвига.

65

Рис. 3.15. Нарушение со смещением слоев (сбросо-сдвиг).

§ 3. Значение тектоники и трещиноватости при строительстве и эксплуатации гидротехнических сооружений

Наличиескладчатыхиразрывныхнарушений(дислокаций) вызывает: нарушениеоднородностигеологическогооснованиясооружения и сплошности горных пород.

Нарушениеоднородностигеологическогооснованиясооруже-

ния: наклонводопроницаемыхпластоввоснованиисооружениявсторонуберегаможетпривестикутечкеводыизводохранилища. Наклонпластов в берегах в сторону русла реки может вызвать оползание или обрушение берегов.

Вообще, пристроительствегидротехническихсооружений, наиболее благоприятным считается горизонтальное залегание пластов в основании сооружения. Менее благоприятным является падение пластов в основаниивсторонуверхнегобьефа, посколькувоснованиисооружения оказываютсяпласты с разными физико-механическимисвойствами, что можетпривестикнеравномернымосадкамсооружения. Самыйнеблагоприятныйслучай– падениепластоввоснованиивсторонунижнегобьефа. Здесь, помимо опасности неравномерных осадок, появляется опасностьсдвигаплотинывместеспластамиоснованияпоповерхностямнапластования или по слабымпрослойкам, атакже опасность утечки воды из водохранилища.

Нарушениесплошностигорныхпородиз-запоявлениявмассиве

(пластах) основаниясооружениятектоническихтрещин. Впрочем, необходимо учитывать и нетектонические трещины – напластования, выветривания.

Вцелом, трещиноватостьираздробленностьгорныхпородоснования в процессе строительства или эксплуатации гидротехнического сооружения могут вызвать следующие явления:

66

-сдвиг и неравномерную осадку сооружения;

-утечку воды из водохранилища;

-обводнение(затопление) строительныхкотловановигорныхвыработок;

-вывалы объемов пород в котлованах и горных выработках;

-резкиеизмененияфизико-механическихсвойствгорныхпородна коротких расстояниях;

-возможностьподтокаводыксооружениямпотрещинамиразло-

мам;

-выщелачиваниециркулирующимивтрещинахводамирастворимых пород и минералов или бетона.

Глава 5. Землетрясения. Строительство в сейсмических районах

Наиболееяркой формойпроявлениясовременных тектонических движений являются землетрясения.

Землетрясение (сейсмическое явление) – особый вид движений земнойкорыиастеносферы, выражающийсявволновыхупругихколебаниях и вызывающий устойчивые деформации земной коры.

Землетрясения бывают:

−обвальные(денудационные) – возникаютврезультатетолчкаизза обрушения массива горных пород;

−вулканические – при извержении вулкана;

−искусственные(технические, инженерные) – примощныхвзрывах, заполнении водохранилищ ГЭС;

−тектонические– вследствиетектоническихпроцессов, происходящих в недрах земной коры, в астеносфере, а иногда даже в верхней мантии.

Первыетривидаземлетрясений, какправило, носятлокальныйхарактер (проявляются на небольших территориях и с относительно небольшой мощностью).

Тектоническиеземлетрясенияэтосильноеивнезапноенарушение сплошности земной коры, связанное с ее разрывами и разломами.

ОчагвнедрахЗемли, гдепроисходитразрыв, называетсягипоцентромземлетрясения. Глубинаотдельныхгипоцентровсоставляет700км. Участок на поверхности, по вертикали от гипоцентра, называется эпицентром землетрясения.

Прямаясвязьземлетрясенийстектоническимипроцессамидоказанатемфактом, чтовсеземлетрясениявозникаютвмолодых(погеологи-

67

ческому) возрасту складчатых горных системах и связаны с процессом формирования горных систем. Наиболее сильные землетрясения происходятвсамыхмолодыхгорах(втомчисле– иподводныххребтах) – Кавказ, Тянь-Шань, Гималаи, Анды, подводные хребты у берегов Японии. Когда эпицентр землетрясения находится на дне океана, возникает разрушительнаяволна– цунами, высотойвдесяткиметров, передвигающаяся со скоростью 1000км/час и более.

Продолжительностьземлетрясенияобычно составляетнесколько секунд.

Непосредственновэпицентреземлетрясениятолчок(сотрясение) воспринимаетсякакпрямойударснизу-вверх. Приудаленииотэпицентра толчок (сотрясение) постепенно принимает характер бокового удара, а сотрясательное движение постепенно переходит в колебательное.

Сила землетрясений оценивается по 12-балльной шкале.

Строительствоврайонах, гдеимеютместосейсмическиеявле-

ния, производится с учетом следующих факторов:

−максимальной силы возможного землетрясения;

−наличия на участке строительства тектонических разломов;

−состава и физико-механических свойств пород;

−глубины залегания подземных вод;

−наличия физико-геологических явлений (оползней, карста). Навсютерриториюстранысозданыкартысейсмическогорайони-

рования, наоснованиикоторых установленанормативнаясейсмичность для каждого района. Кроме того, для оценки стройплощадок крупных и особоответственныхсооружений(дляуточнениясейсмичности), дополнительно производятся специальные работы – сейсмическое микрорайонирование. Например, г. Абакан относится к 6(5)-балльной зоне, а участок расположения Саяно-Шушенской ГЭС – к 8-балльной. Для 5-балльнойзоныникакихособыхмероприятийпристроительственепро- изводится. Длясооружений, возводимыхв6-балльнойзоне, применяются болеевысококачественныестроительныематериалы, чемобычно. В7-9- балльныхзонахнасамыхраннихстадияхпроектированияиизыскательскихработразрабатываютсярекомендациипоповышениюустойчивости идолговечностисооружения. Этирекомендациикасаютсяиконструкции сооружения, истроительныхматериалов, иусловийэксплуатациисооружения после строительства.

Имеющиеся на участке строительства тектонические разломы, в случаеземлетрясения, могутвоспринятьипередатьтолчоквнаправлении своего простирания.

С точки зрения состава и физико-механических свойств пород, наиболееблагоприятнымидлястроительствавсейсмоопаснойзонеявля-