Виды разрывных нарушений залегания пород

22. Виды разрывных  нарушений залегания  пород.

     Разрывные тектонические нарушения 

     Разрывные нарушения представляют собой трещины, поверхности скольжения, зоны смятия или разлома, с большими или меньшими перемещением по ним. Своими сравнительно большими размерами и существенной амплитудой смещения (вдоль плоскости разрыва или в перпендикулярном к нему направлении) разрывные нарушения отличаются от безамплитудных (или микроамплитудных) трещин в горных породах, которые тоже в конечном итоге являются разрывами

     При растяжении с разрывом пород один блок взгромождается на другой и возникают  взбросы (обратные сбросы) или надвиги (угол падения плоскости разрыва <45 °). При этом в месте разрыва  происходит некоторое сокращение земной коры. Во всех случаях происходит некоторое  сокращение земной коры. Во всех случаях  происходит вертикальное перемещение  блоков пород.

     Разлом  — нейтральный термин, характеризующий  разрывное нарушение с относительно крутым или вертикальным падением и  с существенным перемещением в плоскости  разрыва. Это определение не подразумевает  способа образования разрывного нарушения и не зависит от направления  относительного перемещения висячего и лежачего крыла. В нейтральности  заключается большое удобство термина  «разлом», тому что очень часто  в начальные стадии изучения бывает трудно определить, к какому генетическому  типу нарушение относится.

     Все разломы по морфологическому и в  значительной мере по генетическому  признаку, подразделяются на три большие  группы:

     а) взбросы — разрывные нарушения, приводящие к сокращению (в плане) поверхности прилегающего к нарушению  участка земной коры. Для взброса  характерно относительное приподнимание  висячего бока или соответственно опускание  лежачего бока.

     б) сбросы — разрывные нарушения, привод, к увеличению (в плане) поверхности  прилегающего к нарушению участка  земной коры. Для нормального сброса характерно относительное опускание  висячего бока или соответствующее  поднятие лежачего бока.

     в) сдвиги — разрывные нарушения  с горизонтальным (или обладающим горизонтальным) направлением перемещения  одного или обоих блоков, составляющих бока нарушения. Это чисто морфологический  признак для выделения сдвигов. 

     Если  при наблюдении в плане смещение по сдвигу происходит слева направо  в противоположном от наблюдателя  крыле (независимо от того, как карта  ориентирована), сдвиг называется правым, тогда как сдвиг с перемещением справа налево в противоположном  от наблюдателя крыле будет называться левым сдвигом. 

     Взбросы и сбросы во многих случаях характеризуются  наличием горизонтальной составляющей перемещения и, таким образом, превращаются в взбросо-сдвиги и сбросо-сдвиги. Об этом ВАЖНОМ обстоятельстве необходимо всегда помнить, анализируя происшедшие  вдоль разрыва перемещения, потому что в чистом виде взбросы, сбросы и сдвиги встречаются нечасто, и  недооценка вертикального или горизонтального  элемента перемещения может привести к большим ошибкам.

     Вдоль плоскостей разрыва часто прослеживаются зоны дробления (шириной от нескольких сантиметров до нескольких метров) заполненные тектонической брекчией массой угловатых обломков пород  и тонким глинистым материалом, которые  образуются за счет трения блоков. При  отсутствии тектонических брекчий  породы в плоскости разрыва могут  быть сильно притерты и отполированы или изборождены царапинами и  называются зеркалами скольжения (шоссе  Севастополь-Ялта, над ущельем Бати лиман Зеркало скольжения; штрихи показывают направление смещения; плоскость  разрыва вертикальная; определяется как сбросо-подвиг) в большинстве  случаев крупные разрывные структуры, тянущиеся на сотни километров, представляет собой целую зону нескольких почти  параллельных разрывов, которые проявляются  на поверхности в виде четко выраженных обнажений - уступов, обрывов (положительных  форм рельефа).

     Они являются ослабленными зонами, в которых  пород легче поддаются разрушению и могут быть местами развития оврагов, руслами рек и заполнены  выветренным обломочным материалом.

     Нормальные  сбросы часто группируются в две  параллельные системы разрывов с  плоскостями, наклоненными навстречу  друг другу, между которыми ступенчато опущены крупные блоки пород, такие разрывные структуры называют грабенами или рифтовыми доменами, представляющими собой узкие вытянутые понижения рельефа, в которых обычно развиваются крупные озерно-речные системы.

     Разрывные структуры, образованные в результате воздымания пород между параллельными  системами разрывов называются горстами или блоковыми горами. Пример: горы Гари в Восточной Германии.

     Надвиги могут возникать на подвернутых  крыльях лежачих складок. Системы  очень полых надвинутых пластин  пород называются надвиговыми покровами  или марьяжами и бывают надвинуты  как на пластичные молодые, так и  на жесткие породы древнего складчатого  основания (Северошотландское нагорье), где была установлена часть пород  и была перемещена с места первичного залегания примерно на 16 км.

     Нарушение сплошности в породах без перемещения  блоков называется трещинами.

     Возникновение их обусловлено различного рода напряжениями, возникающими при движении земной коры. В местах их распространения в  породах возникают ослабленные  зоны, легко поддающиеся воздействию  выветривания, поэтому они играют важную роль в формировании рельефа  и гидрографической сети.

     Различают такие типы трещин:

     Трещины сокращения (усадки) и уплотнения образовавшихся в процессе диагенеза, когда возникшие  из осадка породы полностью обезвоживаются и становятся более плотными под  влиянием веса вышележащих слоев.

     Трещины остывания - вертикальные, характерны для магматических лав.

     Трещины параллельные контактам интрузии с  вмещающими породами. Считают, что возникновение  их было вызвано расширением пород, когда первоначальные силы сжатия были устранены в результате разрушения и сноса вмещающих пород. Интрузии рассекаются также системными взаимно  перпендикулярными трещинами, возникающими при остывании и затвердении  магматических разрывов. Часто определяют характер гидрографической сети.

32. Устойчивость пород  на склонах. Общая  и местная потеря  устойчивости.Типы  оползней.

     Оползание происходит в рыхлых слабосцементированных  породах вследствие того, что крутой и высокий склон по мере подрезания его рекой, водохранилищем, морем  теряет свою устойчивость, и значительные горные массы крупными блоками начинают смещаться вниз по склону. Оползневое движение всегда связано с наличием грунтовых вод. Их обилие – необходимое  условие оползания. Однако надо себе ясно представлять, что не грунтовые  воды служат причиной оползня. Часто  мы видим, что крутой склон долин  подвержен оползням, а рядом выше или ниже по течению при том же геологическом строении, при таком же водообилии водоносных горизонтов и одинаковой высоте уровня подземных вод никаких оползней нет просто потому, что склон чуть-чуть более отлог. Оползни редко отмечаются на склонах крутизной менее 10-12 градусов. И при уклоне 15 градусов оползни возникаю только при благоприятных геологических и гидрогеологических условиях. Но достаточная влажность пород, обеспечивающая их пластичность, всегда необходима. Можно сказать, что при соблюдении ряда необходимых условий оползни есть функция крутизны и высоты склона. Но нельзя сказать. Что оползень – есть функция наличия грунтовых вод. Для возникновения оползней наиболее благоприятны такие геологические условия, когда в основании оползневого склона залегают водоупорные пласты, а выше лежат водоносные породы. Но даже если склон и сложен только водоносными породами, а водоупорного пласта нет, всё равно будет происходить разгрузка подземных вод, уровень которых будет плавно снижаться от междуречий в сторону долины или берега моря (озера). При достаточной крутизне и высоте склонов оползни неизбежно возникнут.

     Оползни могут быть вызваны действием  разных факторов. Земная поверхность  состоит главным образом из склонов. Некоторые из них устойчивы, другие в силу различных условий становятся неустойчивыми. Это происходит тогда, когда изменяется угол наклона откоса склона или если склон оказывается  отягощён рыхлым материалом. Тем самым  сила тяжести оказывается больше силы связности грунта. Склон становится нестабильным и при сотрясениях. Поэтому каждое землетрясение в  условиях горного рельефа сопровождается смещениями по склону. Образованию  оползней особенно благоприятствует такое  залегание пород, при котором  падение кровли водоупорных пород  совпадает с направлением уклона поверхности. Водоупорный горизонт при этом служит поверхностью скольжения, по которой более или менее  значительный блок породы соскальзывает  вниз по склону. Неустойчивости склона способствует и повышение обводнённости  грунтов, рыхлых отложений или горных пород. Вода заполняет поры и нарушает сцепление между частицами грунта. Межпластовые воды могут действовать  подобно смазке и облегчать скольжение. Связность горных пород может  быть нарушена при замерзании, и  в процессах выветривания. Неустойчивость склонов может быть связана и  с изменением вида насаждений либо уничтожением растительного покрова.

     Дело  обстоит серьёзно и тогда, когда  скальные горные породы на склоне бывают перекрыты рыхлым материалом или  почвой. Рыхлые отложения легко отделяются от подстилающих пород, особенно если плоскость скольжения “смазана”  водой. Неблагоприятны (с точки зрения возможности возникновения оползней) и те случаи, когда горные породы представлены пластами крепких известняков  или песчаников с подстилающими  более мягкими глинистыми сланцами. В результате выветривания образуется плоскость раздела, и пласты скользят по склону. В этом случае всё зависит  главным образом от ориентировки пластов. Когда направление их падения  и наклон параллельны склону, это  всегда опасно. Сложно точно определить значение угла откоса, более которого склон не устойчив, а менее которого устойчив. Иногда такой критический угол определяют в 25 градусов. Более крутые склоны, по-видимому, уже не устойчивы. На возникновение оползней наибольшее влияние имеют дождевые осадки и сотрясения. При сильных землетрясениях оползни возникают всегда. Что же касается дождевых осадков, то это зависит от многих условий. Например, в Альпах в качестве критической границы принято количество осадков выше 2500 мм. Выпадение такого количества осадков в короткий промежуток времени представляет острую опасность.

     Что собой представляет оползень.

     По  определению И.В.Попова, оползнем называется смещение блоков породы, объёмом в  десятки кубических метров и более  на крутых склонах в результате смачивания поверхностей отрыва подземными водами. Оползают именно блоки породы, сохраняющие  при этом (в пределах блоков) свою первоначальную структуру. Оползающие горные породы обычно рыхлые или слабосцементированные. В оползающем блоке могут быть отдельные прослои или линзы  из прочных скальных пород. При оползании  порода частично дробится, превращаясь  в брекчиевидную бесструктурную массу. Скопления оползневых масс у  подножия склонов называют деляпсием.

     Размеры оползней сильно варьируют. Встречаются  громадные оползни, захватывающие  сотни тысяч кубометров породы, и  малые оползни в несколько  десятков кубометров.

     Оползни приурочены к крутым склонам оврагов, балок, речных долин. Они встречаются  в горах в области развития слабосцементированных пород. Оползни  широко распространены на платформенных  равнинах, где они приурочены к  берегам рек и морей. Но везде  на равнинах оползневые склоны занимают небольшие площади из-за того, что  вообще крутые склоны (более 15 градусов) узко локализованы и процент территории, занятой ими к общим площадям равнины не составляет и 1%. В горах  же преобладают прочные скальные породы, что также резко ограничивает распространение оползней. На равнинах, так же как и в горах, в местах выхода скальных пород даже и по крутым склонам долин оползней не отмечается.

     При оползании образуется определённый комплекс форм рельефа: оползневой цирк, ограниченный стенкой срыва оползня (оползневым уступом), оползневой блок, характеризующийся в большинстве  случаев запрокинутостью верхней  площади (оползневая терраса) в сторону  оползневого склона с крутым уступом, обращённым в сторону реки, моря или озера по направлению движения оползня. Поверхность отрыва оползня  имеет сферическую форму, стремящуюся  приблизиться к окружности. В некоторых случаях в результате деформации поверхностных слоёв породы движущимся оползневым блоком возникает напорный оползневой вал. Такие оползни называют детрузивными в отличие от деляпсивных, свободно соскальзывающих к урезу реки или моря.

     Классификация.

     Среди оползневых явлений можно определить следующие виды:

     1. Оползание блоков породы (блоковые  или структурные).

     2. Оползание чехла рыхлых отложений  (единовременное и быстрое) по  поверхности скальной или мёрзлой  – оползни-сплывы.

     3. Оползание мелких блоков –  оплывание, охватывающее весь  склон или его значительную  часть.

     4. Отседание склонов, смещение блоков  скальных или полускальных пород.

     В соответствии с этим, можно рассматривать  оползневые склоны, склоны оползания  чехла рыхлых отложений (склоны оползней-сплывов), оплывные склоны и склоны отседания.

     Структурные оползни разделяются по разным признакам. А.П.Павлов ещё в прошлом столетии разделял оползни на детрузивные  и деляпсивные. Первые оползни “толкают”  перед своим нижним концом пластичные горные породы, деформируя их. Вторые свободно соскальзывают к урезу реки, моря, озера.

     По  отношению к структуре горных пород, слагающих склоны, оползни  делятся на следующие виды:

     1.асеквентные,  развитые в однородных породах;

     2.консеквентные,  происходящие по плоскостям напластования  пород или же по плоскостям  разломов;

     3.инсеквентные, для которых характерно пересечение  плоскостями оползания поверхностей  напластования или плоскостей  разломов.

     Оползни могут происходить на одном высотном ярусе – одноярусные или на нескольких – многоярусные. Многоярусные оползни наблюдаются в горах  и реже на равнинах, главным образом  там, где высота склонов достигает 100 – 200 метров.

     По  времени, в течение которого происходит процесс оползания, выделяются оползни  одновременные, периодические и  постоянные. Можно различать оползни  современные, недавние (происходившие  десятки лет назад), давние – сползавшие в течение исторического времени, т. е. менее чем 3-5тыс. лет назад, и  древние – удалённые от нас  геологически длительными отрезками  времени представляет острую опасность. По скорости смещения все склоновые  процессы можно подразделить на три  категории: медленные, смещения со средней  скоростью и быстрые.

42.Радиус  влияния колодца(скважины).

Расстояние от скважины до границы зоны ее влияния. Зона влияния скважины определяется гидродинамическим полем данной скважины. В однородном пласте гидродинамическое  поле работающей скважины представляет для семейства изобар ряд концентрических  окружностей с центром скважины. Вследствие наличия сил упругости  пласта радиус гидродинамического поля после пуска скважины в эксплуатацию растет со временем, причем скорость роста  тем больше, чем больше созданная  депрессия давления (или дебит скважины) и коэффициент пьезопроводности пласта.

Влияние любой  откачки через определенный промежуток времени распространяется до границ водоносного горизонта (уреза, водоема, соседних водонепроницаемых пород  и т.д.). В практике при расположении скважины на значительном расстоянии от границ водоносного горизонта  их влияние не учитывают.

Расстояние, за пределами которого влияние откачки  практически отсутствует, принимается  за радиус влияния откачки. Для хорошо изученных районов величину радиуса  влияния рекомендуется определять опытным путем. Для мало изученных  районов величину радиуса влияния  ориентировочно можно рассчитывать по формулам или принимать по таблице их вероятных значений.

52. Что называют денудацией  и аккумуляцией.

Процесс разрушения и изменения минералов  и горных пород, находящихся на земной поверхности и вблизи от нее, который  происходит под влиянием солнечных  лучей, механического и химического  воздействий воздуха и воды, а  также благодаря жизнедеятельности  растений и животных, называется выветриванием. Продукты разрушения горных пород, перемещаются с возвышенностей в понижения  рельефа благодаря силе тяжести, работе воды, ветра и движущихся ледников. Этот процесс перемещения  продуктов разрушения называется денудацией.

С денудацией тесно связан процесс аккумуляции, представляющий собой сумму всех процессов накопления осадков в  понижениях рельефа.

Благодаря совместному действию процессов  выветривания, денудации и аккумуляции  в течение длительного времени  происходит выравнивание рельефа суши.

Различают три  типа выветривания:

1. физическое
2. химическое
3. органическое

Физическое  выветривание – это процесс превращения горных пород в обломки различной величины (глыбы, щебень, песок). Он может протекать двумя путями, вследствие чего выделяют два типа физического выветривания: температурное и морозное.

Температурное выветривание характерно для районов с резкими колебаниями суточных температур (например, пустыни или высокогорные районы). Здесь днем поверхность горных пород нагревается до +60…70 0 С, а ночью, благодаря большому излучению, охлаждается до 00 С и ниже. Вследствие попеременного нагревания и остывания горных пород на поверхности постоянно изменяется их объем, чему способствует также окраска горных пород, их строение и влажность. Так, например, темноокрашенные породы нагреваются солнечными лучами быстрее светлоокрашенных, а охлаждаются те и другие примерно одинаково. Из-за неравномерных изменений объема различных горных пород, а также слагающих их минералов происходит растрескивание породы. Появившиеся мелкие трещины с течением времени увеличиваются в длину и ширину, и горная порода распадается на отдельные глыбы или более мелкие частицы.

Породы, слагающие горные склоны, обычно по-разному  реагируют на процесс температурного выветривания. Поэтому одни участки  склонов быстро разрушаются, а другие дольше сопротивляются выветриванию. Более плотные породы образуют выступы, карнизы, столбы, островерхие скалы  и др., а на месте легковыветривающихся пород возникают впадины.

Морозное  выветривание происходит под действием воды при температурах ниже 00 С. Вода проникает в мелкие трещины горных пород и при отрицательной температуре замерзает в них, увеличиваясь при этом в объеме на 10-11 %. Она оказывает на стенки трещин большое давление, трещины постепенно расширяются и даже самые прочные породы со временем распадаются на обломки той или иной величины.

В результате физического выветривания часть  продуктов разрушения горных пород  не переносится процессами денудации, а остается на месте, образуя скопления  обломков горных пород, которые называются элювием. Элювий часто накапливается  на плоских или слабовыпуклых  участках гор.

Химическое  выветривание представляет собой процесс разрушения горных пород под влиянием химического воздействия воздуха и воды. Особенно большое значение в этом процессе имеет вода, содержащая углекислоту и другие вещества. Она способна растворить или химически изменить почти все минералы и горные породы. Химическое выветривание может быть выражено несколькими типами: растворением, окислением, карбонатизацией, восстановлением.

Органическое  выветривание – это процесс разрушения горных пород растительными или животными организмами в процессе их жизнедеятельности. Так, например, в горных районах деревья нередко произрастают на скалах и пускают корни в трещины пород, слагающих скалы. В клетках корней деревьев развивается большое давление, поэтому корни способны разрывать даже весьма плотные породы. Разрушение горных пород, скрытых под толщей почвы, производится также земляными червями, муравьями и термитами. Они проделывают узкие, но многочисленные и длинные подземные ходы, благодаря которым в глубь почвы проникает воздух, содержащий влагу и углекислоту, что способствует химическому выветриванию. В этом же направлении проявляется деятельность землероев – кротов, сусликов и других животных.

12.Чем скальный грунт отличается от нескального.

Грунтами  называют любые горные породы, которые  как объект инженерной деятельности человека используют в строительстве  в качестве оснований, среды и материалов различных сооружений и рассматривают как многокомпонентные системы, изменяющиеся во времени.

 Природа  и составные компоненты грунтов  Грунты разделяют на два класса: с жесткими связями и без  жестких связей между твердыми  частицами. Однако правильнее  их называть грунты с прочными связями, и грунты без прочных связей. Под прочными следует понимать связи, прочность которых близка, равна или больше прочности самих частиц.

К грунтам с  прочными связями относят магматические, метаморфические породы и часть осадочных пород. В строительной практике их называют скальными грунтами. Осадочные породы без прочных связей называют нескальными грунтами.

Часто грунты не отвечают всем требованиям гидротехнического  и гидромелиоративного строительства. Например, грунты с прочными связями, но имеющие трещины могут не отвечать требованию водонепроницаемости, а грунты без прочных связей — оказаться малопрочными и т. д. В таких случаях свойства грунтов тем или иным способом улучшают, создавая искусственный грунт с новыми заданными свойствами.

Скальные  грунты характеризуются высокой  прочностью, залегают в виде сплошного  или трещиноватого массива. Разрабатывают  их только после предварительного рыхления. Прочность скальных грунтов находится  в пределах от 120 МПа (очень прочные) до 1 МПа (низкой прочности). В связи  с этим рыхление скальных грунтов  может осуществляться при помощи взрывов, или механическим способом.

К нескальным грунтам относятся:

• крупнообломочные - валунные, галечниковые и гравийные;
• песчаные - гравелистый, крупной, средней крупности, мелкий, пылеватый, однородный и неоднородный песок;
• глинистые - супесь, суглинок, глина.

Основным  объектом разработки в строительстве  являются песчаные, глинистые, крупнообломочные и полускальные грунты. Землеройные  машины рассчитаны на разработку главным  образом этих грунтов.