» » Активность криповых разрывных смещений и уклонов в инженерных изысканиях

Активность криповых разрывных смещений и уклонов в инженерных изысканиях

Особое внимание при инженерных изысканиях обращается на активные разрывные смещения, которые могут существенно осложнить тектонические условия строительства.
Здесь важно подчеркнуть, что практически все опасные для строительства приповерхностные разрывы получают отражение в рельефе, т.е. являются рельефообразующими. Достаточно напомнить, что при вполне реальной средней скорости субвертикального крипа в 1 мм/год приразрывный уступ достигнет за одну тысячу лет — 1 м, за 100 тыс. лет (голоцен и большая часть позднего плейстоцена) — 100 м, а за 1 млн. лет (плейстоцен по прежним схемам и неоплейстоцен по современной) — 1 км. Столь же интенсивные сдвиговые перемещения неизбежно отразятся в изгибах водотоков, плановом изгибе тальвегов и бортов оврагов, речных долин, отрогов хребтов и т.п. Поэтому ниже анализируются именно рельефообразующие субвертикальные разрывные движения, при которых происходит смещение геоморфологических уровней (останцов поверхностей выравнивания, террас), получающих, как было показано в предыдущей главе, ту или иную возрастную датировку.
Обычно для новейших разрывов удается охарактеризовать смещения за разные интервалы плейстоцена. Поэтому оценку их современной активности целесообразно предварить характеристикой средних скоростей разрывных смещений и анализом тенденций изменения этих скоростей.
Ниже подобный анализ дается на примере изысканий по одной из трасс трубопровода, пересекающей Западный Кавказ (рис. 4.1, 4.2).

Характеристика средних скоростей разрывных смещений

Учитывая существующие абсолютные датировки геоморфологических уровней и этапов формирования образований террасового генетического комплекса, можно рассчитать средние скорости разрывных смещений. Они рассчитываются для интервалов времени, прошедших до современности с момента завершения формирования соответствующего геоморфологического уровня.
Приведенные в табл. 4.1. скорости движений могут считаться средними суммарными. Суммарными они должны считаться, поскольку амплитуды оценивают лишь конечный результат относительного перемещения крыльев разрыва, не учитывая взаимно компенсированных их встречных перемещений. Tакие перемещения для подавляющего большинства разрывов в принципе не могут исключаться. Средними данные скорости являются потому, что равномерно осредняются для всего анализируемого отрезка времени. Между тем, на самом деле и орогенез в целом, и, очевидно, разрывные смещения носят импульсный характер, ускоряясь в относительно краткие моменты на рубежах выделяемых этапов формирования образований террасового генетического комплекса. Однако величина подобных ускорений, их продолжительность, а также возможность и величина затухания движений между импульсами практически не изучены.

Ниже употребляются термины “средняя скорость” или просто “скорость” разрывных смещений или движений. Ho во всех вариантах имеются в виду именно средние суммарные скорости.
Следует, однако, отметить, что при оценке скоростей смещений для разных интервалов времени, скорости движений по большинству разрывов могут существенно различаться. Поэтому очевидна желательность хотя бы приблизительного суждения об общих тенденциях изменения средних суммарных скоростей движений по разрывам в плиоцене и плейстоцене.
Анализ тенденций изменения средних скоростей разрывных смещений

Во всех случаях, когда для одного разрыва удается зафиксировать смещение по двум-трем геоморфологическим уровням, отмечается увеличение скорости для более поздних и более коротких этапов. Поэтому есть основание предполагать последовательное увеличение скоростей разрывных смещений к современности. Это соответствует общим представлениям о тенденциях развития различных орогенов. Согласно указанным общим представлениям, в большинстве случаев начало неоплейстоцена (около 0,5—1 млн. лет назад) характеризуется увеличением скоростей воздымания на порядок величин по сравнению со скоростями подобных движений в эоплейстоцене (N2в3-Q1в1)? неогене и олигоцене.
Целесообразно оценить общий характер изменений диапазонов скоростей разрывных смещений для всего комплекса изученных разрывов. При этом для разрывов, у которых зафиксированы смещения двух-трех и более геоморфологических уровней, можно (по разности амплитуд движений и продолжительностей анализируемых этапов) оценить скорость движений для этапа формирования более позднего из этих уровней — т.е. скорость поэтапного смещения. Например, у большинства разрывов удалось оценить поэтапные скорости для “акчагыльского” (N2в3) и “апшеронского” (N2в3-Q1в1) этапов, а для Устьозерейского разрыва — скорости для эоплейстоценового и одного плейстоценового этапов (табл. 4.2).
В результате могут быть даны следующие оценки диапазонов вариаций средних скоростей разрывных смещений для разновременных этапов (табл. 4.3).
Как в оценке диапазонов вариаций, так и в значениях максимальных скоростей в пределах этих диапазонов наблюдается увеличение средних скоростей движений в неоплейстоцене практически на порядок величины (от сотых до десятых мм/год). При этом максимальные скорости во второй половине неоплейстоцена близки для разных интервалов осреднения. Сказанное подтверждает упомянутую выше закономерность ускорения орогенических движений.

Оценка современной активности разрывных смещений

В природе встречаются разрывные смещения с инструментально зафиксированными скоростями в несколько сантиметров в год. Подобные скорости отмечаются для разрывных систем сдвигового (Сан-Андреас в США, Таласо-Ферганской в Киргизии и др.), сбросового (Байкальская рифтовая область) и других типов. Активность таких смещений следует, по-видимому, именовать экстремальной, т.е. опасной для любых сооружений, поскольку по соответствующим разрывным сместителям за срок службы сооружения могут сформироваться уступы высотой в несколько метров. Кроме того, учитывая приведенные выше значения смещений, опасных для сооружений массового строительства, можно предложить следующие критерии оценки активности разрывных смещений:
— с учетом формирования уступообразного вертикального (сбросового) смещения по узкой разрывной зоне (табл. 4.4)
— с учетом равномерного распределения смещения в подзоне сместителя разрыва и формирования наклона (табл. 4.5).
При этом принимаются следующие характеристики разрывов и разрывных смещений.
1. Необходимо учитывать, что разрывные зоны состоят, как правило, из подзон двухтрех типов (подзоны сместителя, тектонических клиньев и краевых подзон аномальной трещиноватости).
2. Разрывные смещения обычно локализуются в пределах подзон сместителя (в сложных разрывных зонах — преимущественно в подзоне главного сместителя). Смещения могут локализоваться по трещинообразным поверхностям в пределах подзоны сместителя с образованием уступа, а могут быть более или менее равномерно распределены во всей подзоне сместителя с формированием наклона в основании сооружения.

3. Следует отметить, что использованные в табл. 4.4 и 4.5 параметры смещений даны из расчета на продолжительность порядка в 1 млн. лет (неоплейстоцен), в предположении, что разрывные смещения формируются равномерно. Однако, как было отмечено выше, на самом деле эти скорости возрастают обычно не только от неогена к плейстоцену, но и в пределах плейстоцена. Поэтому желательно пользоваться оценками скоростей разрывных смещений за минимально возможный последний интервал времени.
Для ответственных и особо ответственных инженерных сооружений необходимо применять оценки движений, учитывающие упомянутые тенденции развития орогенеза и разрывообразования.
В зависимости от степени ответственность объектов целесообразны два типа расчетов.
1. Для ответственных сооружений можно повышать на порядок величин (в 10 раз) скорости движений, оцененные совместно для плиоцена и четвертичного периода. Это позволит повысить надежность принимаемых адекватных инженерных мероприятий. Указанные пересчитанные скорости можно условно назвать “приведенными”, поскольку они в определенной степени приведены в соответствие с общей тенденцией ускорения тектонических движений в плейстоцене или во второй его половине и голоцене (табл. 4.6).
2. Для особо ответственных сооружений (реакторных зданий АЭС, нефтепроводов и т.п.), аварии на которых могут привести к гибели людей, значительному материальному ущербу и нежелательным экологическим последствиям, целесообразен более детальный расчет с применением упоминавшегося выше коэффициента Гзовского (увеличение расчетной скорости движений при сокращении времени осреднения на порядок величин). Соответственно, с учетом средней продолжительности срока службы сооружений в 100 лет (10в2 лет) применяются следующие коэффициенты увеличения расчетных скоростей движений:
2 — для скорости при осреднении в n х 1000 лет (10в3 лет),
4 — для скорости при осреднении в n х 10000 лет (10в4 лет),
8 — для скорости при осреднении в n х 100000 лет (10в5 лет),
16 — для скорости при осреднении в n х 1000000 лет (10в6 лет).

При существенной иной продолжительности эксплуатации сооружения коэффициенты пересчитываются, но при расчете суммарных деформаций полученные скорости движений умножаются на эту продолжительность.
Следует подчеркнуть, что не только расчетные, но и “приведенные” (пересчитанные с учетом общих тенденций орогенеза) скорости разрывных смещений вполне реальны, т.к. находятся в пределах, допустимых в результате анализа инструментальных наблюдений, т.е. не превышают 0,5 мм/год. Они близки и к диапазонам скоростей фактически измеренных инструментально дифференцированных вертикальных движений на Кавказе.
Принятые оценки целесообразно использовать в качестве вероятных максимальных и учитывать при проектировании защитных мероприятий преимущественно для ответственных и наиболее ответственных сооружений, стройплощадки которых пересечены средне-, высоко- и экстремально активными разрывами. Впрочем прописанная выше связь предлагаемых видов расчетов с уровнем ответственности сооружений вовсе не обязательна. Детальные расчеты могут использоваться для любых видов инженерных сооружений. Необходимы они только для ответственных сооружений, проекты которых нуждаются в повышенной надежности.
Следует отметить, что для многих типов ответственных сооружений используются нормативно утвержденные или опирающиеся на существующий опыт допустимые деформации, отличные от принятых для сооружений массового строительства (СП 11-104-97). Поэтому для них необходимы самостоятельные шкалы оценки степени активности разрывных и других смещений. Разработка системы таких шкал — дело будущего. В последующих главах этот вопрос будет затрагиваться по мере возможности, т.е. с учетом его проработанности в настоящее время. Здесь же можно подчеркнуть, что при составлении схем инженерной защиты территорий, на которых возможно разнообразное строительство, целесообразно количественное определение средних скоростей разрывного крипа. Дальнейшие, в том числе и более детальные расчеты и оценки степени активности этого крипа, становятся актуальными при определении параметров намеченного строительства (допустимые деформации, их виды, продолжительность эксплуатации сооружения и т.д.). До этого возможна лишь самая общая оценка интенсивности разрывного крипа, учитывающая максимально возможный ее диапазон (например, высокая интенсивность — см/год, средняя — мм/год, умеренная — десятые доли мм/год, низкая — сотые доли мм/год).
Важно подчеркнуть, что во всех приведенных выше рассуждениях и оценках принималась исключительно криповая природа разрывных смещений. Между тем преимущественно в зонах возможных очагов сильных землетрясений (зонах ВОЗ) часть разрывных смещений может иметь сейсмогенную природу. Для наиболее сейсмически активных зон и областей доля подобных сейсмогенных (импульсных) разрывных смещений может быть значительной. В.П. Солоненко предполагал даже, что в подобных районах большая часть рельефообразования может быть сейсмогенной.
В настоящее время для подавляющего большинства сейсмоактивных районов доля сейсмогенных подвижек в общей величине разрывных смещений еще не может быть установлена. Поэтому не исключая в принципе вероятности участия сейсмогенных процессов в разрывообразовании сейсмоактивных районов, приходится анализировать все разрывное смещение как криповое. Это допущение в большинстве случаев оправдано, из-за невозможности оценить неравномерность тектонических движений в пределах каждого этапа.
Сказанное в полной мере относится к рассмотренному выше примеру по Западному Кавказу, где трассируются зоны ВОЗ с Mmax 5,5-6,5.

title-icon Подобные новости