» » Основные элементы структуры скальных массивов

Основные элементы структуры скальных массивов

Под структурой скального массива понимается иерархическая система пространственно и генетически взаимосвязанных геологических (литологических) тел и структурных форм разных порядков, контролирующих основные инженерно-геологические условия строительства и эксплуатации сооружений. Вопрос этот наиболее детально разработан А.А. Варгой, который отмечал, что структура скального массива это, прежде всего форма и условия залегания геологических тел, а не только их трещиноватость, как это трактуется во многих работах по механике скальных пород.
Структура скального основания влияет на дискретность, неоднородность, анизотропность и напряженное состояние массива. Структурные факторы непосредственно воздействуют на деформационно-прочностные и фильтрационные свойства массива, а также влияют на выветривание, рельеф и экзогенные процессы.
Упомянутые инженерно-геологические свойства скальных оснований определяются, по А.А. Варге, следующими основными структурными факторами, т.е. генетическими типами структурных форм: напластование, инъективные тела, складки, разломы, разрывные нарушения (т.е. глубинные разломы и разрывы в нашем понимании — С.H.), мелкую трещиноватость, кливаж и полости. Как видно из перечня, только часть этих типов относится к тектоническим структурам, в том числе неотектоническим. Ho при тектонических исследованиях должен комплексно изучаться весь этот парагенез структурных элементов, состоящий из собственно тектонических образований и образований, производных от тектонических структур и движений (инъективные тела, в значительной мере полости по соляным, гипсовым и другим диапирам и т.п.) или входящих составным элементом в тектоническую структуру (дислоцированные поверхности напластования).
Из собственно тектонических структур наиболее важными для изысканий являются, очевидно, складки, разрывы и трещиноватость (включая кливаж и сланцеватость).
Складки классифицируются по морфологии и генезису. Их инженерно-геологическое значение заключается в совместном с другими структурными факторами контроле залегания водопроницаемых или водоупорных слоев, соскладчатых разрывов, трещинных и кливажных систем (например, сгущение их в шарнирных частях складок с образованием механически ослабленных зон). Складки, как известно, могут оказывать определенное влияние на напряженное состояние массива и на морфологию рельефа.
Разрывы, как структурный фактор, характеризуются, по А.А. Варге, двумя аспектами: 1) нарушением первичного залегания пород с формированием блокового строения массива и перемещением отдельных блоков и 2) обычно ослабленной зоной деформированных пород, т.е. наличием подзон сместителя. Как было показано в главе 2, разрывные зоны имеют более сложное строение, и могут классифицироваться детальнее. Инженерно-геологическому значению разрывов для гидротехнического строительства посвящены специальные рекомендации.
При изучении трещиноватости А.А. Варга рекомендует различать отдельные трещины, системы трещин, микрорайоны с квазиоднородной трещинной решеткой и трещиноватость всего исследуемого скального массива как пространственное сочетание микрорайонов. Неблагоприятная ориентировка кливажа снижает прочность оснований сооружений, устойчивость откосов котлованов и стенок подземных выработок. Кливаж обусловливает анизотропию механических свойств скальных массивов.
В понятие “структуры напластования” А.А. Варга включает форму, размеры и особенности залегания слоев, а также характер контактов, соотношение и особенности сочетания слоев. В частности, активно привлекается анализ цикличности стратиграфического разреза. Инженерно-геологическое значение структур напластования обусловлено снижением прочности оснований тонкими глинистыми прослоями и межпластовыми трещинами (особенно в зоне разгрузки и при неблагоприятной ориентировке слоев относительно усилий, передаваемых сооружением), снижением устойчивости откосов котлованов при неблагоприятном залегании слоев, особенно при их подрезке, образованием вывалов в стенках и кровле подземных выработок, увеличением фильтрации по ослабленным трещинами и карстом но поверхностям напластования, взвешивающим противодавлением воды при неблагоприятной ориентировке слоев и т.д. Ясно, что неблагоприятное залегание слоев в подавляющем большинстве случаев (за исключением осыпей, мощных косых серий и т.п.), обусловлено тектоническими деформациями и в равной мере может, относится и к такому, например, фактору, как складки.
Инъективные структуры, представляющие основные формы залегания интрузивных и ультраметаморфических пород бывают по отношению к дислоцированным и находящимся в первичном залегании стратифицированным толщам секущими (дайки, штоки, жилы и т.п.) и согласными (силлы, частично лакколиты и др.). Инъективное залегание могут приобретать и породы осадочного происхождения: внедрения, в том числе соляные купола, складки течения, кластические дайки и т.п. Отрицательное инженерногеологическое значение инъективных структур обусловливается снижением прочности оснований, уменьшением устойчивости откосов строительных выемок и стенок подземных выработок на участках с диапировыми структурами и в ослабленных вторичными процессами зонах контакта некоторых интрузивов. Особенно велика опасность растворения соли и гипса диапировых внедрений, известных в основании ряда гидротехнических сооружений (Рогунская ГЭС, Нурекская ГЭС и др.). Однако, магматические инъективные структуры, например, прочные базальтовые силлы, могут иметь положительное значение при выборе створов плотин.
B массивах карбонатных, гипсовых (и сильно загипсованных) и др. пород часто формируются полости, пещеры, шахты, сеть каналов и т.п., обычно рассматривающиеся как карбонатный, гипсовый, глинистый карст и суффозия. А.А. Варга считает эти полости элементом внутреннего строения скальных массивов, имеющим важное значение для гидротехнического строительства. Поэтому они рассматриваются в качестве структур экзогенного происхождения. А.А Варга подчеркивает при этом, что многие другие структурные элементы скальных массивов, например, трещины бортового и донного отпора, осадочные (кластические) дайки и другие, образуются при существенном влиянии экзогенных процессов.
Систематизация структурных факторов строения скальных массивов осложняется существованием и других образований сложного комбинированного генезиса: разорванные флексуры, межформационные и межпластовые (“послойные”) разрывы со значительным смещением, складки волочения и т.п. Очевидно, при решении вопроса о преобладающем значении того или иного генетического фактора в образовании конкретных элементов строения скального массива важную роль приобретает количественное соотношение “деятельности” процессов разного генезиса, т.е. масштабный фактор.

title-icon Подобные новости