Инженерно-геологическое изучение массивов трещиноватых пород

Необходимо также иметь в виду, что дальнейшая обработка результатов массовых измерений обычно основывается на устойчивости частот тех или иных индивидуальных значений параметров. Поэтому в случае закономерного изменения каких-либо параметров в пределах обнажения (например, сгущения трещин по ходу замеров) его следует разбить на несколько частей так, чтобы внутри каждой . закономерность была незначительной. На каждой из выделенных частей ставится отдельная съемочная точка, в которой производятся измерения всех параметров трещиноватости.

 

Несколько своеобразного подхода требует изучение густоты трещин, не группирующихся в системы (например, трещин выветривания). Для таких трещин может быть введено представление об «условной густоте», легко выводимое из следующих соображений. Трещинная пустотность породы П может быть определена: 1) как сумма трещинной пустотности каждой из систем трещин по формуле:ВСТАВИТЬ!!!!!!!

2) как частное от деления суммы площадей трещин Sтр в данном сечении (в плоскости обнажения) на общую площадь измеряемого участка Sпл с поправкой за угол пересечения трещин с плоскостью обнажения. В случае хаотической трещиноватости, как следует из простых вероятностных соображений, эта поправка равна П/2 , а пустотность: ВСТАВИТЬ

Условно заменяем хаотическую трещиноватость тремя взаимно перпендикулярными системами трещин с равными ау и ВСТАВИТЬ.

Тогда вместо равенства (2) имеем

Окончательно заменяя

Пусть имеется одна система трещин с определенным углом и азимутом падения, а остальные трещины отличаются от трещин системы углом падения, но по азимуту падения в систему не группируются. Такой случай имеет место в базальтовых покровах со столбчатой отдельностью, в осадочных породах при наличии трещин напластования и трещин усыхания. В базальтах бывает одна четко выраженная система пологих трещин с определенным азимутом падения. . Для этой системы непосредственным измерением могут быть установлены все параметры ВТАВИТЬ!!!!

Остальные трещины круто наклонены к горизонту и не образуют параллельных между собой поверхностей. «Условная густота» крутых трещин в этом случае вычисляется следующим образом. Определяется измерениями суммарная пустотность за счет крутых трещин: ВСТАВИТЬ!!

Измерения Sтр и Sпл производятся на плоскости, перпендикулярной столбам. Считая, что столбы имеют шестигранную форму в плане, условно принимается, что они ограничены тремя системами трещин. Тогда для этих систем Вставить!!!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Камеральная обработка.

В результате обработки должны быть получены средние значения параметров трещиноватости и характеристики их изменчивости (дисперсия, коэффициенты вариации) по типам и системам трещин раздельно по каждому обнажению и для каждой породы.

Обработка результатов измерения ориентировки преследует цель определения средних значений угла и азимута падения трещин и оценки степени колеблемости данных единичных замеров около этих средних значений. В поле в ходе первичной камеральной обработки задача решается в самом грубом приближении — графически, путем обработки данных массовых замеров на сетках стереографических проекций (Михайлов, 1956) с построением диаграмм трещиноватости. В камеральных условиях для более строгого решения задачи следует воспользоваться аналитическими методами, разработанными А. Б. Вистелиусом (1958) и JI. Д. Кнорингом (1963).

При интерпретации диаграмм трещиноватости необходимо иметь в виду, что центр максимума системы фиксирует (приблизительно) среднее значение угла и азимута падения трещин данной системы, а размер площадки, занимаемой на диаграмме в изолиниях данной системой трещин, характеризует степень колеблемости ориентировки единичных трещин: чем больше площадка, тем больше разброс ориентировки трещин.

Построение диаграмм в изолиниях не обязательно производить в процессе первичной обработки. Эти диаграммы могут составляться и при написании отчета. При этом число диаграмм может быть сокращено путем объединения точечных диаграмм ряда соседних обнажений, характеризующихся одинаковыми геологическими условиями и одинаковой ориентировкой трещин. При камеральной обработке массовых замеров ориентировки трещин обязательно определяются углы пересечения систем трещин со слоистостью, осями складок и друг с другом. Эти определения необходимы для геометрической классификации трещин и для правильного сопоставления систем друг с другом. Угол пересечения двух произвольно ориентированных плоскостей легко определяется на сетке Шмидта путем приведения их полюсов на один меридиан сетки. Эта операция осуществляется поворотом кальки с нанесенными на нее полюсами. Угол измеряется по меридиану. Обработка массовых замеров густоты, ширины и длины трещин в полевых условиях производится для оценки точности определения параметров.

Таким образом, первичная обработка в поле позволяет сразу выявить системы трещин и разобраться в том, с какой точностью они могут быть охарактеризованы. При этом выявляются системы, характристика которых требует дополнительных измерений параметров трещиноватости. Первичный количественный анализ позволяет уточнить разделение трещин на морфологические типы и выявить различие в трещиноватости пород.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изучение трещиноватости в горных выработках.

 

Документация горных выработок мало чем отличается от документации обнажений. Здесь по возможности выполняются те же операции, что и на обнажении. Однако работы в горных выработках имеют некоторые особенности. В выработках обычно не удается фиксировать длину трещин, но зато удается наблюдать минимально искаженные разгрузкой и выветриванием ширину и густоту трещин. Эти параметры трещиноватости, как показывают исследования (см. главу 2), наиболее подвержены изменениям в зоне выветривания и разгрузки. Поэтому тщательное изучение их в глубоких горных выработках является необходимым дополнением к материалу, собранному на обнажениях. Отметим, что густоту трещин (расстояние между трещинами) следует измерять по всей длине выработки лишь для систем, пересекаемых горной выработкой. Для систем, следующих вдоль горной выработки, измерения расстояний между трещинами целесообразно проводить в сечениях, отстоящих друг от друга примерно на 31, где I — средняя длина трещин.

В практике изысканий встречаются случаи, когда горные выработки в силу их очень большой длины и площади не могут быть описаны полностью. В этих случаях целесообразно описывать их выборочно, на отдельных представительных участках. От работы на обнажениях такая работа отличается лишь тем, что зачастую невозможно спланировать заранее размещение точек в выработке исходя из геологических условий и нужно задаться шагом определенной длины для размещения точек наблюдения либо вести измерения вдоль ломаной линии. Кроме морфологических типов трещин, выделяемых на обнажениях, в горных выработках необходимо выделять и отдельно описывать искусственные трещины взрыва. Они обычно располагаются веером у шпуров, но могут и отходить от них на несколько десятков сантиметров. Чтобы не ограничиваться описанием только видимых трещин и получить представление о микротрещиноватости пород, следует с площадок, на которых детально описывается трещиноватость, брать образцы для изготовления шлифов. Методика оценки трещиноватости горных пород по шлифам детально разработана во ВНИГРИ («Методическое пособие», 1962).

При колонковом бурении трещиноватость описывается либо по стенкам скважины (путем обзора или фотографирования), либо по керну. В керне наблюдаются как естественные, так и искусственные трещины. По трещинам керн разваливается, вследствие чего ширину трещин по керну определить совершенно невозможно. При вращении снаряда керн по трещинам истирается и искажаются углы пересечения трещин с горизонтом. В неориентированном керне невозможно определить азимут падения трещин. В стенке скважины трещины сохраняют все параметры неискаженными или малоискаженными. Но они труднодоступны. Обзор стенок скважины может быть выполнен лишь с применением сложных оптических приборов, опыт применения которых для массового измерения трещиноватости нам неизвестен. Устройство некоторых приборов и правила работы с ними приведены в работах Ребрика (1968) и Мюллера (Muller,1963). Опыт показывает (Ткачук, Никулин, 1964; Погребиский, Чернышев, 1966), что при выходе керна 95—100% в крепких породах типа кварцевых порфиров или траппов могут быть по керну надежно оценены положение плоскости трещин в пространстве и расстояние между трещинами в системе. Однако ввиду истирания и дробления керна параметры трещиноватости, измеренные на керне, могут быть отнесены к массиву лишь после проверки соответствия их параметрам, определенным на обнажениях или в горных выработках большого диаметра. Исследование трещиноватости по керну особенно перспективно при алмазном бурении и при использовании керпоскопоп и кернометров. Устройство приборов и правила работы с ними приведены в работе Казанцева и др. (1965). Подробнее методика исследования трещиноватости в горных выработках изложена в работе Букринского и Михайловой (1963).

Заключение.

Трещиноватость является важнейшей инженерно-геологической характеристикой скальных и полускальных пород, определяющих состояние массива, его неоднородность, анизотропию физико-механических свойств. Количественная оценка трещиноватости помогает оценить ее роль в изменении свойств массива горных пород, спрогнозировать пространственную изменчивость, характер и интенсивность развития различных геологических и инженерно-геологических процессов.

Практика инженерно-геологических исследований природных трещин в массивах скальных пород показывает, что на поверхности в обнажениях могут быть изучены основные параметры естественных трещин, необходимые для расчета устойчивости откосов современными приближенными методами. Эти параметры (угол и азимут падения трещин, расстояние между параллельными трещинами, шероховатость стенок трещин и средняя их длина) не очень сильно изменяются с глубиной в пределах зоны разгрузки, в местах создания невысоких откосов при строительстве. Ширина трещин и степень их заполнения изменяются с глубиной более существенно, что осложняет исследование трещиноватости для расчета откосов.

Главный недостаток современной методики исследования трещин для расчета устойчивости откосов - отсутствие метода определения глубины ее проникновения в массив, что необходимо в случае подсечения откоса крупной трещиной. Без изучения сетей трещин возможны лишь ориентировочные грубые оценки углов заложения откосов, однако, они лучше интуитивных оценок, которые затруднительны и ненадежны в связи со значительной анизотропией и неоднородностью массивов.

Основными методами оценки устойчивости откосов в скальном массиве являются:

1. Модель сплошной среды с отдельными поверхностями ослабления, если поперечные размеры элементарных блоков, слагающих массив, в десятки и сотни раз меньше размера области воздействия сооружаемой выемки.
2. Модель дискретных сред для откосов любой высоты.
3. Модель массива горных пород для расчета устойчивости откосов малой высоты.
4. Определение угла откоса в блочном массиве.

Дальнейшее совершенствование методики расчета устойчивости откосов связано с построением новых моделей массива  соответствующих расчетных схем. В этих моделях должна учитываться прерывистость сети трещин, приводящая к существенному увеличению сцепления в массиве.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы.

1. Учебное пособие по инженерной геологии / Ред. Г.С. Золотарев. - М., МГУ, 1989.
2. Чернышев С.Н. Трещины горных пород – М, Наука, 1983
3. Трещиноватость и свойства трещиноватых горных пород/ Рац М.В-М,1970
4. Отчет по результатам дооценки полиметаллического месторождения Нойон – Тологой; «БайкалРУД» Чита, 2008.
5. Методические рекомендации по изучению мелкой трещиноватости скальных пород при изысканиях для гидротехнического строительства, Гидропроект, М, Энергоиздат, 1981