Виявлення зон подрібнення і тріщинуватості гірських порід

Тріщинуватість і подрібненість порід у процесі будівництва чи експлуатації споруд можуть зумовити наступні явища:

• а) можливість зсуву і нерівномірного осідання споруд, розташованих у зоні подрібнення порід;
• б) виток води з водосховищ в обхід плечей або в основі гребель, розташованих на тріщинуватих породах;
• в) обводнення будівельних котлованів і гірничих виробок, які проходяться у тріщинуватих породах, що є колекторами підземних вод;
• г) вивалювання значних об`ємів порід під час будівництва котлованів або гірничих виробок;
• д) зміну фізико-технічних властивостей порід на коротких відстанях, що тягне за собою зміну методів розробки гірських порід;

є) можливість підтікання води, інколи агресивної, до споруд по системах тріщин і розломах;

ж) вилуговування циркулюючими водами розчинних частин порід і виникнення карстового процесу.

Вивчення тріщинуватості і ступеня подрібненості порід слід починати з опису і документації тріщин. Під час опису тріщин необхідно вивчати і описувати: 1) розташування тріщин; 2) їх довжину і глибину; 3) ступінь глибочиння (зяяння) або ширину; 4) характер тріщин (тектонічні, нашарування, вивітрювання); 5) їх густину або частоту; 6) характер заповнення тріщин; 7) склад заповнювача; 8) властивості заповнювача.

Визначення розташування тріщин, елементів їх залягання виконується відомими в геології способами. Довжина і ступінь глибочіння визначається за допомогою мірних інструментів (рулетка, метр та ін.). За ступенем зяяня (ширини тріщин) доцільно розрізняти тріщини закриті (ледве помітні, інколи такі що лише можна здогадатися) і відкриті. Відкриті, в свою чергу, розділяються на капілярні шириною не більше 0,25 мм і некапілярні шириною більше 0,25 мм. Наявність закритих (волосяних) тріщин визначається розламуванням шматків породи, постукуванням молотком чи профарбовуванням зразка породи в лабораторних умовах.

Під час опису тріщин треба вказувати на їх форму, характер поверхні стінок (гладенька, шорстка, глянцева і т.п.), нальоти на поверхні тріщин (залізисті, крейдяні і ін.), приуроченість нальотів і характерних форм до певної глибини, зони чи частини тріщин.

Слід звертати увагу на розподіл у породі не лише тріщин, але й каверн, жеод, каналів, пор, визначити їх форму, характер, приуроченість до певного складу порід, певних умов залягання та ін. Необхідно також прослідкувати затухання тріщин з глибиною, встановити приуроченість їх розповсюдження і затухання до певного типу порід та умов залягання.

Потрібно описувати характер заповнення тріщин: повністю чи частово заповнена тріщина, до яких її частин приурочений заповнювач (вузьких, широких, звивистих, нижніх, верхніх), елементи залягання заповнених і незаповнених тріщин і т.п. Разом з тим треба вивчати склад заповнювача (гіпсовий, глинистий, залізистий і т.п.) і його властивості (твердість, еластичність, пористість).

Типові ділянки тріщинуватості слід фотографувати або замальовувати в масштабі. Для графічного зображення даних, отриманих під час вивчення тріщинуватості якого-небудь масиву чи району, рекомендовано користуватися способом «діаграма-круг» Ф. П. Саваренського або «роза-діаграма» .

Показниками тріщинуватості порід можуть бути:

Модуль тріщинуватості - кількість тріщин, що припадає на 1 погонний метр розрізу породи.

Питоме розтягнення — відсоткове відношення об`єму відкритих тріщин до всього об`єму породи.

Питома густота тріщин, яка визначається за формулою:

g = U _тр^. t_c, (2.1).

де U _тр — кількість тріщин одного напрямку, яка припадає на 1 м довжини поверхні (береться середня кількість тріщин, що припадає на 1 погонний метр, при вивченні 20−50 погонних метрів поверхні);

t_c — середня ширина тріщин.

Коефіцієнт тріщинної пустотності (за Л.І.Нейштадт), тобто відношення площі тріщин до площі поверхні породи, в межах якої зарисовуються і вимірюються тріщини. Цей кофіцієнт виражається у відсотках:

К_тр = (s/S) 100%, (2.2).

де s — площа поверхні тріщин;

S — площа поверхні відслонення, на якому виконуюються виміри.

Користуючись цими показниками, Л.І.Нейштадт (1957) запропонувала наступну класифікацію порід за ступенем тріщинуватості:

Породи слабко тріщинуваті (К_тр) (спостерігаються тріщини волосні і шириною 1 мм).

Породи середньотріщинуваті (К_тр= 2−5%) (тріщини шириною 2−5 мм).

Породи сильнотріщинуваті (К_тр= 5−10%) (поряд з тріщинами шириною до 5 мм спостерігаються тріщини шириною від 20 до 100 мм).

Породи дуже сильно тріщинуваті (К_тр) (шириною від 20 до 100 і більше мм).

Про ступінь тріщинуватості порід можна судити опосередкованим способом, наприклад, за результатами буріння свердловин:

врахування проценту виходу керна; за інших однакових умов складу і властивостей порід, режиму буріння і інших показників, чим більш монолітні породи, чим вони менш тріщинуваті, тим вищий вихід керну;

підрахунок числа тріщин на 1 погонний метр керну;

спостереження за витратами промивної рідини;

огляд і фотографування стінок свердловин за допомогою спеціальних приладів і телепристроїв (фотокаротаж);

вимірювання щільності порід у свердловині (гамма-гамма-каротаж тощо).

Порівняльна оцінка ступеня тріщинуватості порід може виконуватися також за результатами дослідних нагнітань і наливів води в свердловини і гірничі виробки, а також дослідних відкачувань, якщо породи водоносні.

Оцінка впливу тріщин на стійкість місцевості повинна завершуватися обгрунтуванням інженерних заходів для усунення шкідливого впливу (укріплення гірничих виробок, цементація, глинизація, бітумізація, протифільтраційні завіси, дренажі і т.п.).

Запитання для самоконтролю.

• 1. Назвіть основні завдання тектонічних досліджень під час інженерно-геологічної оцінки місцевості.
• 2. Яким чином умови залягання порід впливають на стійкість споруд?
• 3. Охарактеризуйте різні варіанти (схеми) умов залягання порід та їх вплив на осідання споруд (за М.М.Масловим)
• 4. Яким за походженням бувають тріщини в гірських породах?
• 5. Дайте характеристику тектонічним тріщинам.
• 6. На які групи поділяються нетектонічні тріщини?
• 7. Назвіть явища, котрі виникають внаслідок тріщинуватості гірських порід.
• 8. Як вивчається тріщинуватість і подрібненість гірських порід під час інженерно-геологічних досліджень?
• 9. Охарактеризуйте показники тріщинуватості гірських порід, котрі застосовуються під час інженерно-геологічних досліджень.
• 10. Як поділяються породи за коефіцієнтом тріщинної пустотності?