4.3.4. Звітрелість

Звітрелість масиву - важлива характеристика, що визначає його міцність і деформацію, розмивання і водопроникність. При вивченні масиву його звітрена зона виділяється в окремий інженерно-геологічний елемент. Для оцінки властивостей звітрілого масиву необхідно знати ступінь, потужність звітреної зони, її будову, швидкість процесу. Звітрювання - складний процес, швидкість і інтенсивність його залежать від багатьох кліматичних і геологічних чинників.

У загальному випадку, в повному розрізі кори з­вітрювання виділяється декілька горизонтів, різних по фізико-механічних і фільтраціях властивостях. В са­мому нижньому горизонті, у так званій зоні тріщин звітрюван­ня, масив ослаблений по окремих розтинаючих його крупних трі­щинах, тоді як самі породи не змінені і їх показники фізико-механічних властивостей не відрізняються від незвітрелиних масивів. Розширення тріщин збільшують водопроникність масиву.

Для наступної зони характерне переважання фізичного руйнування породи і лише часткове їх хімічне розкладання. Цю зону називають уламковою. Залежно від ступеня дезинтеграції порід у розрізі можуть бути виділений крупноглибові, щебеністо-глибові, глинясто-щебеністі горизонти. В уламковій зоні властивості порід у зразку вже істотно відрізняються від свіжих різниць. Тріщини заповнені уламковим матеріалом, опір зсуву різко зменшується. Змінюються властивості фільтрацій масиву. В нижніх горизонтах водопроникність буває зна­чно вище, ніж у підлягаючому; вгору по розрізу, завдяки збільшенню глинястого матеріалу, водопроникність знижується.

Самий верхній горизонт, складений дисперсними ґрунтами, що зазнали глибоке хімічне перетворення у порівнянні з початковими поро­дами. Так, у звітрілому масиві скельних порід цей горизонт може бути складений щільними глинами, суглинками або пісковинами з щебінкою корених порід, тобто слабоміцними, практично водонепроникними ґрунтами.

Потужність звітрелених масивів, закономірності її зміни залежать від геологічної будови району. Розрізняють площадкові і

кора звітрювання. Потужність площадової кори залежить від мінерального складу порід при поверхневої зони і тривалості процесу. У спокійних тектонічних умовах вона складає від 1 - 2 до 5 - 6 м, іноді збільшується до 10 - 12 м.

Лінійна кора формується по зонах тектонічних порушень, складчастих шаруватих масивів, по прошарках окремих нестійких порід і по інших поверхнях ослаблення. Ширина таких зон мо­же коливатися від перших десятків сантиметрів до декількох десятків метрів, а глибина - досягати 100

- 150 м. Різна будова і потужність мають і звітрілі масиви на різних елементах рельєфу. На вододілах зберігається повний розріз кори, на крутих схилах звітрілі породи змиваються і залишаються лише нижні горизонти.

4.3.5. Обводневість

Характер і ступінь обводнення масиву гірських порід істотно впливають на фізико-механічні властивості масиву. Підземні води при інженерно-геологічній оцінці масивів розглядаються у трьох аспектах: як компонент ґрунту, який впливає на його властивості, як розчини, вступаючи у хімічні реакції з по­родами масиву, зокрема розчинювальними їх або навпаки, і як силовий чинник, дія якого призводить до з­мінення напруженого стану масиву і зниження його міцності і стійкості.

Водовбірна здатність і проникність таких масивів значно вище, ніж водопоглинання і водопроникність гірських порід, і залежить від об'єму тріщин, їх геометрії, заповнення твердим матеріалом. Важливою особливістю фільтрації води у тріщинуватих скельних масивах є її анізотропія. Вона обумовлена анізотропією сіті тріщин, розломів і зон сильнотріщинуватих порід.

Водопроникність і водопоглинання обумовлюють величину тиску фільтрації у тріщинуватому масиві, його зміна при проходці гірських вироблень і будівельних котлованів. Інтен­сивність і динаміка водопритоків у вироблення також залежить від цих показників і крім того від запасів води в масиві.

У водонасичених сильнопроникних масивах можливі рясні і швидкі прориви води; в масивах з високою водовбирною здатністю, тобто породах з тонкими тріщинами, фільтраційний тиск може бути дуже високим. Тому хоча про­риви води у вироблення у цих випадках не такі рясні, але продовжуються вони більш довгий час, а небезпека руйнування при прориві вод масиву збільшується.

Високий поровий тиск в масиві зменшує стійкість порід на схилах, знижує міцність порід, порова вода у глинястому заповнювачі тріщин сприяє набряканню. Набрякання глинястого заповнювача створює додатковий тиск на стінки трі­щин і зменшує міцність масиву. Водонасичений заповнювач тріщин при динамічних навантаженнях і різких перепадах напруг може перейти в пливунний стан. Вільна вода, що міститься в тріщинах знижує тертя по стінках тріщин і зменшує опір масиву сдви­гаючим зусиллям. Особливо великий вплив підземних вод на стійкість порід на природних схилах і штучних укосах.