Глава 4. Разрывные нарушения (дизъюнктивные дислокации) § 1. Трещиноватость горных пород
Самой простой и распространенной формой разрывного нарушения является трещина. В природе не существует горных пород, лишенных трещин. Форма, размеры, величина раскрытия, ориентировка, частота трещин зависят от характера горной породы и внешних условий. Трещиноватость обязательно учитывается при оценке условий района работ перед строительством.
В большинстве случаев трещины в массиве горных пород образуют некоторую систему, не лишенную закономерности.
Трещины, как правило, имеют ограниченное протяжение. Однако, нередко тектонические явления приводят к мощным разломам земной коры, вызывающим ее расчленение на блоки огромных размеров. Так возникают линии тектонических разломов протяженностью в десятки и сотни километров. Тектонические разломы сопровождаются обрамляющей их зоной дробления пород, шириной в десятки и сотни метров. Зоны дробления характеризуются исключительно сильным и весьма сложным, часто бессистемным проявлением трещиноватости.
По степени раскрытия трещины варьируют от сомкнутых или с волосным раскрытием, до раскрытия в десятки сантиметров и более метра.
По характеру заполнения трещины подразделяются на зияющие и выполненные теми или иными продуктами разрушения пород или солями.
Трещиноватость – весьма важное свойство скальных пород. Большинство пород в монолите практически водонепроницаемы, но при наличии сети трещин толща теряет свою монолитность и приобретает повышенную водопроницаемость.
Расчленение толщи пород трещинами на отдельные блоки понижает ее устойчивость, а также устойчивость возводимых сооружений. В подобных условиях на склонах возникает опасность обвалов и оползней. Проходка тоннелей и других подземных выработок (например, подземных ГЭС) в породах повышенной трещиноватости должна производиться с особой осторожностью и с использованием мощного крепления. Наличие в породах пластовых трещин неизбежно понижает прочность основания и устойчивость сооружения на сдвиг. Сильная пластовая трещиноватость толщи снижает ее несущую способность и требует ограничения величины нагрузок на основание сооружений.
Генетическая классификация трещин и их характеристика приведены в таблице 3.1.
Согласно классификации, трещины в горных породах подразделяются на три класса: трещины формирования (отдельности и усадочные); трещины деформации и трещины выветривания.
Таблица 3.1.
Генетическая классификация трещин
К трещинам формирования, в первую очередь, относятся контракционные трещины (трещины остывания) в массивах магматических пород, которые связаны с остыванием магматического расплава. Эти трещины возникают и распространяются параллельно и перпендикулярно остывающим поверхностям магматического тела. Таким образом, возникает, например, параллелепипедальная отдельность в гранитах, при этом, если в процессе остывания присутствовало давление, формируется матрацевидная отдельность. Для эффузивных горных пород (базальтов, диабазов) характерна столбчатая отдельность, а также шаровидная отдельность, механизм образования которой пока еще не совсем ясен.
В осадочных скальных породах трещины отдельности совпадают со слоистостью породы, образуя трещины напластования. Перпендикулярно к ним образуются трещины усадки (при высыхании первичного осадка). В результате образуется плитчатая отдельность, характерная для известняков и доломитов.
Трещины деформации делятся на тектонические и псевдотектонические.
Тектонические трещины. При тектонических движениях складчатого или разрывного характера образуется система трещин, закономерно связанных между собой: основное направление тектонической трещиноватости совпадает с направлением тектонических структур (складок, разломов). Для тектонической трещиноватости также характерна большая глубина ее распространения, особенно в местах крупных разломов земной коры и в сводах крупных складок.
Вдоль линий крупных разломов, в зонах наибольших растягивающих напряжений, в местах перегибов пластов трещиноватость оказывается наиболее интенсивной и приводит к раздроблению породы. Ширина зон дробления зависит от многих факторов и может достигать многих сотен метров.
Псевдотектонические трещины. В первую очередь к этой группе относятся трещины отпора в бортах долин, сложенных скальными породами. Трещины бортового отпора ориентированы вдоль бортов долин. Характерной особенностью этих трещин является их избирательность: наиболее четко они выражаются в карбонатных породах (известняках, доломитах) по сравнению с другими осадочными и магматическими породами.
Если в породе уже существует интенсивная тектоническая или какая-либо другая трещиноватость, образование трещин бортового отпора значительно ослабляется: существующая трещиноватость как бы «гасит» процесс их образования.
Трещины выветривания. В скальных породах трещины выветривания накладываются на уже существующую трещиноватость (тектоническую или отдельности). В отличие от тектонических, трещины выветривания развиваются на сравнительно небольшую глубину и, как правило, не имеют закономерности в направлении. При строительстве на скальных основаниях, зона развития трещин выветривания (зона повышенной поверхностной трещиноватости), как правило, удаляется.