Переход на стартовую страницу книги Гликмана А.Г. "Спектральная сейсморазведка - истоки и следствия"
О нас Услуги Оборудование Книги по теме Примеры Связь Карта Форум Видео En
 приобрести книгу 

11. Свойства пород в зонах тектонических нарушений (ЗТН)

11.1. Модель взаимодействия осадочных пород и инженерных сооружений в зонах тектонических нарушений (ЗТН)

     Обнаружив признак наличия ЗТН, мы выполнили только часть работы, поскольку было необходимо понять физику влияния тектонического нарушения в кристаллических породах на всю (порой, весьма значительную) толщу осадочных пород.
     Встреченные нами горизонтальные размеры V-образного объекта независимо от мощностей осадочного чехла находятся в пределах от единиц до сотен метров, что подтверждает сделанный ранее (9-S) вывод о том, что зона влияния тектонического нарушения с увеличением мощности осадочного чехла не увеличивается и остается равной ширине самого тектонического нарушения.
     Пониманию того, в каком состоянии находятся породы в зонах тектонического нарушения, очень способствовала информация, полученная от геологов, занимающихся разведочным бурением. Так, по их свидетельству, бывают такие места, где при разведочном бурении потери керна настолько велики, что это даже нельзя отразить в геологическом журнале.
     Дело в том, что, согласно принятым нормативным документам, потери керна не должны превышать 40%. В противном случае, ставится под сомнение квалификация буровиков. Поэтому повышенные потери керна скрываются, и в геологический журнал эта информация попасть не может.
     Кроме того, в тех местах, где имеют место повышенные потери керна, наблюдается еще одно явление. Обычно, при бурении глубоких скважин, сопротивление пород бурению с глубиной возрастает. Это естественно, так как чем глубже проникает буровой инструмент, тем породы более спрессованы и более прочны. Однако в тех местах, где керн взять не удается, с увеличением глубины не то, что прочность пород увеличивается, а наоборот, бывает даже, что буровой инструмент проваливается. То есть, встречаются пустоты.
     Так, в том месте, где произошла авария петербургского метрополитена в 1995-м году (см. рис.11-1), при проходке было сделано разведочное бурение на глубину 120м. По документам, было извлечено 80% керна. Однако при непосредственном общении с буровиками, нам удалось выяснить, что на самом деле, керна там практически не было.

ССП разрез вдоль Политехнической (место аварии метрополитена)
Рис. 11-1

     Интересно, что в тех местах, где потери керна велики, но строительных работ еще не было, в верхней, приповерхностной части массива (метров до 30), потери керна могут быть и небольшими. В том же случае, когда строительные работы уже осуществлялись, керн отсутствует на всю свою длину, то есть приповерхностные породы тоже разрушены.
     Анализ сопоставлений параметров V-образных объектов на ССП-разрезах, а также мощностей осадочного чехла в каждом случае, и характера разрушения инженерных сооружений - позволил построить модель влияния тектонического нарушения на осадочные породы, а также взаимного влияния несущей способности грунта и находящегося на нем инженерного сооружения. Именно взаимного - то есть когда не только несущая способность грунта влияет на состояние сооружения, но и наличие сооружения влияет на характеристику грунта.
     Модель эта выглядит следующим образом:

  1. Тектонические нарушения возникли в результате подвижек кристаллического фундамента19. В результате этих подвижек, в породах кристаллического фундамента (граниты, гнейсы и т.д.) образовались системы трещин и пустот.
  2. Осадочные породы, залегавшие раньше на надежном и прочном гранитном основании, а теперь оказавшиеся на трещиноватом граните, начинают провисать, изгибаться, изменять свое положение в пространстве, разрушаться, и как бы залечивать собой трещины в кристаллических породах.
  3. Кроме того, что осадочные породы, залегающие на ставшем вдруг подвижным и трещиноватым кристаллическом основании, сами становятся подвижными, и таким образом, и вышележащие породы теряют свое основание. Этот процесс идет снизу вверх, до дневной поверхности.
  4. При увеличении мощности осадочного чехла давление на нижние слои со стороны вышележащих увеличивается, и возникает резкая дифференциация свойств осадочных пород. Те породы, которые залегают на прочном, нетрещиноватом кристаллическом основании, упрочняются по мере увеличения давления, то есть, по мере увеличения мощности осадочного чехла. Те породы, которые закрывают собой разрывные тектонические нарушения, раздавливаются вышележащими породами и залечивают собой разрывы в кристаллических породах.
  5. Мощность раздавливаемых осадочных пород увеличивается по мере увеличения мощности осадочного чехла.
  6. Процесс раздавливания очень медленный, и представляет собой микроперемещения частиц осадочных пород сверху вниз.
  7. В состоянии постоянных микроперемещений частиц находится почти весь столб осадочных пород, находящихся непосредственно над тектоническим нарушением, и по сути, это не совсем твердая среда, поскольку они разупрочнены, разрушены до такой степени, что при разведочном бурении не могут быть извлечены в виде керна. Иначе говоря, осадочные породы, залегающие над тектоническим разрывным нарушением, находятся в тиксотропном состоянии. Или, еще можно сказать, в состоянии твердой жидкости.
  8. "Почти" - потому что верхний, приповерхностный слой осадочных пород ничем не раздавливается и имеет возможность слежаться настолько, что является достаточно прочным. Поэтому при бурении приповерхностные породы удается извлечь.
  9. В результате ведения строительных работ, со стороны строительной техники и возводимого сооружения на грунт оказывается давление, эквивалентное тому давлению, которое возникло бы при увеличении мощности осадочного чехла. Это вызывает разрушение приповерхностного породного слоя, который залегает на уже разрушенных породах, находящихся над тектоническим нарушением. То есть, в результате строительных работ нарушенное состояние осадочных пород поднимается снизу вверх, и захватывает осадочные породы до самой поверхности. В результате, инженерные сооружения, строительство которых начиналось в условиях прочного грунта, могут оказаться затем в совершенно других условиях. То есть, опираться на грунт, имеющий пониженную несущую способность.

     Описанная выше модель взаимодействия тектонического нарушения, осадочных пород и инженерных сооружений позволяет выявить целый ряд свойств осадочных пород в зонах тектонических нарушений.


19 В предыдущих работах я исходил из того, что тектонические нарушения возникли при остывании Земли. Был неправ.


Обсудить статью 



При использовании материалов сайта ссылка на www.newgeophys.spb.ru обязательна Публикации о нас

Начало | О нас | Услуги | Оборудование | Книга 1 Книга 2 Книга 3 |  Примеры | Связь | Карта сайта | Форум | Ссылки | О проекте | En

Поддержка и продвижение сайта "Геофизпрогноз"


Rambler's Top100 Rambler's Top100

Реклама на сайте: