Тектоника скальных массивов

Строительство целого ряда ответственных инженерных сооружений, заглубленных в скальные грунты, приводит к необходимости не площадного, как при обычном картировании, а объемного рассмотрения массива горных пород. Поскольку такое заглубление осуществляется в скальные грунты, наиболее важным объектом в данном случае является именно скальный массив, который часто буквально пронизывается в разных направлениях массой разнообразных горных выработок и скважин (рис. 6.1), а также подвергается часто сплошному геофизическому просвечиванию. В результате прогрессирует даже специализированное научное направление — инженерно-тектонический анализ скальных массивов. Важность данного направления повышается еще и потому, что одной из основных перспектив развития крупнейших городов и урбанизированных территорий является освоение подземного пространства. Например, в Москве метрополитен, крупнейшие туннели (Лефортовский) и другие ответственные сооружения проектируются в основном ниже чехла рыхлых отложений в скальных массивах палеозойских пород.
Массивами горных пород в строительной практике принято называть сравнительно небольшие участки земной коры, находящиеся в сфере инженерной деятельности человека и несколько превышающие размеры предполагаемой области воздействия проектируемого сооружения.
Разрывные структуры являются важнейшим элементом тектоники скальных массивов, изучению которых посвящена обширная литература, связанная, во-первых, с гидротехническим строительством, а во-вторых, с шахтным строительством и строительством на подрабатываемых территориях. В данном случае основное внимание будет уделено методике изучения структуры скальных массивов, оставив вопросы познания их напряженного состояния инженерной геодинамике.

В структурно-тектоническом анализе под скальным массивом обычно понимается зона (область) взаимодействия проектируемого или функционирующего инженерного сооружения с объемом земной коры, вмещающим это сооружение или служащим его основанием, примыканием и т.п. и определяющим инженерно-геологические условия его возведения, эксплуатации и ликвидации.
Следует отметить, что методика изучения скальных массивов интенсивно прогрессирует. В частности развивается системный подход к изучению подобных массивов. При этом анализируемый объект рассматривается как множество элементов (субсистем), взаимная связь и взаимодействие которых обусловливают свойства и общий характер данного множества. Элементы считаются целостными единицами, а их взаимоотношения и связи создают структуру системы (массива). Структура тесно связана с поведением системы (в том числе с устойчивостью массива). Выделение систем производится в зависимости от целей изучения. В данном случае должны анализироваться тектонические элементы.
Системный подход широко использует разнообразные варианты моделирования (физическое, математическое и др.) в том числе с использованием современных компьютерных методик. Эта обширная область заслуживает самостоятельного рассмотрения. Здесь же делается упор на полевое геологическое изучение тектоники локальных скальных массивов, служащих основанием отдельных инженерных сооружений.
Важно подчеркнуть, что прочно вошедшее в современную практику представление о разрывных нарушениях, как сложно построенных объемных геологических телах, трансформируется в принципиальной схеме инженерно-геологической типологической классификации массивов горных пород в понятие “массивы дизъюнктивов”, противопоставляемые “литолого-сгруктурным массивам”. Обе категории предлагается классифицировать на 4 порядка по типам границ, признакам однородности, размерам, элементам внутренней структуры, структурным моделям и дополнительным характеристикам.