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.

11.2. Свойства горных пород в ЗТН20

     Тектонические нарушения в кристаллических породах возникают в результате разного рода подвижек, и при этом происходит разрушение фундамента, на котором до сих пор залегали и формировались осадочные породы. В результате, осадочные породы начинают разрушаться, и формируется первое из рассматриваемых свойств:

  1. Разрушение осадочных пород в ЗТН происходит на всю толщу осадочного чехла.
         Разрушение пород - процесс сложный. Менее прочные породы при их подвижках полностью дезинтегрируются, а более прочные всего лишь пронизываются трещинами. Слои прочного песчаника или известняка изгибаются, причем это происходит за счет образования в них секущих трещин. Кстати, именно поэтому в шахте, в ЗТН прочные песчаники распадаются на геометрически правильные, плоскопараллельные пластиночки, как бы, плиточки (см. раздел 8-S).
         Разрушение осадочных пород в ЗТН происходит на всю толщу осадочного чехла, но процесс разрушения замедляется по мере приближения к дневной поверхности вследствие уменьшения статического давления. В результате, приповерхностный слой пород в ЗТН может оказаться ненарушенным. Однако под воздействием строительной техники, а затем и самого инженерного сооружения процесс разрушения процесс разрушения пород в приповерхностной области ускоряется, и в результате, несущая способность грунта будет уменьшаться.
         В связи с отсутствием в настоящее время метрологической базы, несущая способность грунта не может быть определена в каких-то конкретных единицах, и должна восприниматься в сравнении с другими участками. Снижение несущей способности грунта (соответственно, увеличение его податливости) проявляется уходом в грунт элементов инженерного сооружения (частей фундаментов домов, провисанием трубопроводов и рельсовых путей, возникновением ям на дорогах и т.п.).
         Скорость уменьшения несущей способности грунта зависит от параметров V-образного объекта. Чем выше добротность сигнала в пределах V-образного объекта, тем быстрее происходит снижение несущей способности грунта. При добротности, превышающей 40, снижение несущей способности может начаться уже во время строительных работ, при меньших значениях снижение несущей способности может начаться спустя годы эксплуатации инженерного сооружения. Кроме того, скорость снижения несущей способности грунта зависит от характера воздействия на грунт со стороны инженерного сооружения. Наличие динамической составляющей воздействия со стороны сооружения увеличивает скорость снижения несущей способности грунта.
  2. Наличие повышенной добротности сейсмосигнала в ЗТН может приводить к резонансным явлениям. Как оказалось, резонансные явления оказывают большое влияние на многие известные процессы - разрушения некоторых сооружений и даже возникновение явлений типа землетрясений - так называемых, техногенных землетрясений или горных ударов.
  3. Состояние повышенной нарушенности пород в ЗТН определяет повышенную их проницаемость для жидкостей и газов. Следствиями этого фактора являются:
         3а. Выход глубинной напорной воды,
         3б. Выход глубинных газов,
         3в. Проникновение на большие глубины захороненных в ЗТН веществ.
  4. В ЗТН происходит пульсация грунта. Этот эффект обнаружен средствами космической геодезии21. Частота этой пульсации весьма низкая - доли Герц, а амплитуда может достигать 10см. Это очень важная находка для понимания физики влияния тектонических нарушений на инженерные сооружения.
         Как оказалось, пульсация грунта может быть выявлена и с помощью спектрально-сейсморазведочных измерений. Для этого нужно просто снизить нижнюю граничную частоту регистрации сейсмосигнала при сейсмоизмерениях. При нижней частоте, равной 0,1Гц, пульсация видна в ходе обычного ССП-профилирования.
         Выявление пульсации пород в зоне тектонического нарушения позволило объяснить ряд наблюдаемых, но ранее необъяснимых явлений. Так, уменьшение несущей способности грунта само по себе еще не должно вызывать разрушение таких объектов как трубопроводы. Ну, в конце концов, труба провиснет, но почему же она должна лопнуть... Однако на самом деле, как показали специально проводившиеся исследования, все аварии на трубопроводах происходят в зонах тектонических нарушений. Сейчас причинно-следственные связи этих событий стали предельно понятными.
         В самом деде, если труба оказалась закрепленной одновременно и в неподвижном грунте (вне ЗТН), и в пульсирующем (в ЗТН), то при этом в трубе возникают пульсирующие знакопеременные напряжения, которые безусловно должны завершиться ее изломом.
         Из-за пульсации в ЗТН может происходить наклон уходящих в грунт опор сооружений. В результате, выходят из зацепления балки, на которых держатся перекрытия и крыши, и происходит их обрушение.
         Как удалось выяснить сравнительно недавно, интенсивность пульсации в ЗТН не остается постоянной. Амплитуда ее то увеличивается, то уменьшается до нуля. По-видимому, это как-то связано с активностью "дыхания" самой планеты. Изменение этой активности объясняет изменения частоты как техногенных катастроф, так и разного рода природные явления - такие как сход лавин, оползней, селей, а возможно, и землетрясений.
         Пульсация в зоне нарушенных пород, собственно, и приводит к тому, что идут постоянные микроперемещения частиц грунта сверху вниз. Я думаю, что и механизм явления, известного как зыбучие пески, также обусловлен наличием этой пульсации.

20 Горные породы и грунт в данном аспекте, я думаю, можно рассматривать как синонимы. Грунт – это верхний слой пород, на который опирается инженерное сооружение.
21 Этим занимаются ученые Отдела прогнозирования техногенных катастроф УрАН РФ, и в частности, д.т.н. Сашурин А.Д.

11.3. О водоносных горизонтах

     Проблема водоснабжения является очень важной для всего человечества. Одно из средств ее разрешения - добыча воды из земной толщи. Начиная с 1993 года мы используем метод ССП для поисков мест, пригодных для получения с помощью скважин глубинной воды. Идея этого изложена в пункте №3а раздела 11.2. Многочисленные бурения в середину воронкообразного объекта без единой пока что осечки позволяли извлекать воду.
     Наблюдения за действиями буровиков, которые кормятся на этой проблеме, показали очень интересные вещи. Так, бурение вне зон тектонических нарушений неэффективно для получения воды. Но ведь это ставит под сомнение всю общепринятую парадигму по поводу местонахождения воды в земной толще.
     Согласно сложившимся представлениям, подземная вода залегает и мигрирует вдоль глинонесодержащих (пески, песчаник, пористые известняки) пород. Так, существует уверенность в том, что в Ленинградской области существует так называемый Гдовский горизонт, в пределах которого находится такое количество воды, что его даже называют стратегическими запасами Петербурга и Ленинградской области. Считается, что если бурить скважину до Гдовского горизонта, то всегда можно получить воду. Однако оказалось, что это не так. Нам известны случаи, когда бурение осуществлялось на глубины, существенно превышающие глубину залегания Гдовского горизонта, но воды не было.
     Один из случаев заключался в том, что в Осельках, вблизи (не более 50м) от скважины, пробуренной до гранита (около 180м), но не давшей воды, была найдена зона тектонического нарушения, в которой тоже была пробурена скважина, которая дала напорную воду с глубины 30м.
     Но если это так, и воду можно получать только из зон тектонических нарушений, то получается, что водоносные структуры не горизонтальны, а вертикальны.
     Надо сказать, что такой подход представляется более логичным. Ведь мигрировать вода может только в пределах пород, находящихся в повышенно нарушенном состоянии. А следовательно, именно вдоль вертикальных структур, созданных тектоническими нарушениями.
     Вместе с тем, при бурении скважин либо при строительстве колодцев послойное расположение водоносных горизонтов подтверждается. Это можно объяснить следующим образом. Глубинная напорная вода, поднимаясь в ЗТН снизу вверх, при отсутствии препятствий в виде глиносодержащих пород, достигает поверхности и проявляется родничком, ключом. Если подъем ее ограничен глиняным водоупором, то она расходится от ЗТН по горизонтали, под глиной, в пределах водопроницаемых пород. Таким образом, вне ЗТН вода действительно может проявляться послойно. Естественно, что свойства (состав и количество) воды, получаемой непосредственно в ЗТН, отличаются от свойств воды, которая просачивается вдоль породных слоев.
     Кроме того, скважина может задеть плывун, который тоже может быть воспринят как водоносный слой.

11.4. О геопатогенных зонах

     Испокон веков известно, что есть на Земле такие места, проживание в которых приводит к приобретению какого-то нездоровья. Когда эти места встречаются в удаленных от центров цивилизации деревнях, их наличие обычно увязывается со сверхъестественными, потусторонними силами.
     Мы снимали когда-то, лет 50 назад, дачу в деревне, в 120км от Ленинграда (ст. Оредеж). В этой деревне был дом, в котором постоянно болели и умирали его обитатели. После того как там умерло одно за другим уже несколько семейств, со стариками, молодыми людьми и детьми, дом бросили, и он как-то очень быстро развалился и ушел в землю. Для всех было очевидно, что все происшедшее обусловлено действием нечистой силы, и уход дома в грунт служил дополнительным тому доказательством.
     В 1995-м году ученые Петербурга Мельников Е.К. и Рудник В.А. осуществили исследование нескольких участков территории в районе Гражданского проспекта. Оценка территории на болезнетворность осуществлялся с помощью мед-статистики. А именно, на основании изучения амбулаторных карточек в поликлиниках были обнаружены дома, в которых продолжительность жизни оказалась существенно меньше среднестатистической, а заболеваемость - выше. Причем оказалось, что особенное увеличение было отмечено онкологических заболеваний и ишемической болезни сердца. Затем было произведено сравнение по видам растений, произраставших около домов с повышенной заболеваемостью и около других домов, сравнение по уровню радона, а также сравнение по показаниям экстрасенсов.
     Как заметили ботаники, вид растительности на газонах в геопатогенных зонах отличается от тех растений, которые растут вне этих зон.
     Содержание радона также оказалось в этих зонах существенно выше, чем за их пределами.
     Что касается экстрасенсов, то здесь, конечно, все зависит от их квалификации, чувствительности и, увы, добросовестности. Поэтому, к сожалению, этот показатель учету не подлежит.
     Для нас же представил интерес тот факт, что все геопатогенные зоны, выявленные большими трудами ученых различных квалификаций, оказались приуроченными к воронкообразным объектам на ССП-разрезах.
     Мы уже знали к тому времени, что воронкообразные объекты на ССП-разрезах соответствуют зонам тектонических нарушений. Они являются объектом нашего внимания постольку, поскольку грунт в пределах этих зон обладает пониженной несущей способностью, что приводит к повышенному уходу в грунт сооружений. Так, все разрушающиеся в Петербурге дома, которые мы обследовали, оказались приуроченными к этим зонам.
     За счет повышенной проницаемости пород и грунта, которая имеет место в V-образных зонах, через глубинные тектонические трещины на поверхность выходят глубинные газы, которые, как оказалось, и создают эффект геопатогенности.
     О том, что некоторые газы могут быть болезнетворными, известно. В различных регионах состав глубинных газов может различаться, и в соответствии с этим, воздействие геопатогенных зон также разнообразно. Так, в Екатеринбурге зафиксировано всего 4 случая заболевания одной редкой разновидностью болезни Дауна, причем 3 из них - проживают в одном доме. По-видимому, наличие столь редкого заболевания в одном доме связано с наличием под этим домом какой-то специфической геопатогеной зоны. Проверка этой гипотезы осуществляется учеными Отдела прогнозирования техногенных катастроф УрАН, которые также эксплуатируют метод ССП.
     Екатеринбургские медики, которых привлек к этой работе Сашурин, утверждают, что геопатогенные зоны являются основной причиной тяжелых заболеваний людей.
     И еще одно наблюдение. В С-Петербурге, в районе улиц им. Шкапина и Розенштейна наблюдается повышенный уровень разрушения домов, и одновременно, очень высокий уровень заболеваемости онкологическими заболеваниями, примерно в 4 раза выше среднестатистического по городу. Кроме того, как замечено, в домах, оказавшихся в зонах тектонических нарушений, подавляющее большинство людей, болеющих онкологическими заболеваниями живет на первом этаже. Это подтверждает газовую гипотезу происхождения геопатогенных зон.
     Неплохо было бы городским властям задуматься на эту тему, но, к сожалению, я не могу представить себе, кого из наших начальников это могло бы заинтересовать. "Большие" люди на первых этажах не живут... Правда, состоятельные люди могут себе позволить устроить себе комфортабельное жилище на природе, и там-то, бывает, они попадают своим дворцом в геопатогенную зону, и вместо улучшения здоровья получают болезнетворное воздействие. Такие случаи нам тоже известны.
     Вследствие повышенной проницаемости пород и грунта, зоны тектонического нарушения представляют интерес при необходимости бурить скважину на воду. Таким образом, имеем пример, когда один и тот же объект имеет и положительные, и отрицательные свойства. И при выполнении заказов индивидуальных застройщиков, мы одновременно определяем зоны, в которых будет повышенный уход в грунт фундамента дома, даем рекомендации по бурению на воду, и следим, чтобы это место оказалось не слишком близко к дому, чтобы отодвинуть от него геопатогенную зону.
     К сожалению, геопатогенная зона стала объектом спекуляций со стороны немалого количества околонаучных жуликов. Так, к вам в дом может прийти этакий убедительный как бы экстрасенс, который, поводив руками, а возможно, и рамкой, с которой работают лозоходцы, сообщит вам, что ваше жилье (или место работы) находится под воздействием геопатогенной зоны. Описав в красках то, что вам грозит, он, так и быть, согласится вам помочь. После этого от него придет интеллигентного вида человек, и по указаниям Мастера прибьет к стенам кусочки медной проволоки.
     Однако на этом история не закончится. Где-нибудь через год к вам "совершенно случайно" заглянет этот же специалист. Войдя к вам, он с восторгом отметит, как вам повезло, что у вас в помещении абсолютно отсутствует малейшая геопатогенность. И только после того как вы покажете ему кусочки проволоки, прибитые к стене, он как бы с трудом начнет вспоминать, что он здесь уже был. Это работа на имидж. Я знаю такого в Петербурге. Но оказывается, и в других городах это ремесло тоже востребуется.
     Геопатогенные зоны - это очень серьезная проблема, и для научного решения ее нужно привлечь специалистов различных профилей. А пока что приходится ограничиваться лишь использованием метода ССП для их оконтуривания.

11.5. О некоторых признаках зон тектонических нарушений

     Пользуясь в течение более чем 10 лет для выявления зон тектонических нарушений методом ССП, мы обнаружили несколько признаков этих зон, которые можно увидеть и без использования аппаратуры.

  1. Все ручьи, а тем более, речки протекают вдоль зон тектонических нарушений. И поэтому когда жители дома сообщают, что на месте дома был раньше ручей, можно быть уверенным, что в этой зоне следует ожидать повышенной осадки дома и прочих неприятностей.
  2. То же касается и заболоченной поверхности. Болота образуются там, где наблюдается хроническое проседание поверхности вследствие действия зоны тектонического нарушения, плюс обводненность. Поэтому если вести строительство на месте болота, то, снимая торф, осуществляют всего лишь косметическую обработку грунта, не устраняя главного - влияния зон тектонического нарушения. То же относится и к местам, где на поверхность выходят родники.
  3. Зонам тектонических нарушений соответствуют постоянные, повторяющиеся в одних и тех же местах, проседения и провалы асфальта, грунта, отдельных элементов зданий и сооружений (крылечки, ступеньки).
  4. Если в наружной стене дома видна система вертикальных или наклонных трещин, следовательно, дом находится под воздействием зоны пониженной несущей способности грунта. Для того чтобы понять ориентировку этой зоны, нужно осмотреть все наружные стены дома, а также состояние пола в подвалах.
  5. При повторной аварии трубопровода в одном и том же месте можно быть уверенным, что виновник аварии - не плохое качества трубы, а зона тектонического нарушения. То же самое касается и повторных аварий на одном и том же месте рельсового пути либо дорожного покрытия.
  6. Иногда встречаются деревья, которые по каким-то причинам растут не прямо, а под углом, отличным от прямого, к поверхности земли. Бывает, что нагнулись примерно под одним углом несколько стоящих в одну линию деревьев. Существует множество гипотез, почему это происходит. Как оказалось, причина наклона деревьев заключается в том, что они растут в зоне тектонического нарушения, причем, не в центре ее, а с краю. И, таким образом, если мы видим несколько деревьев, наклоненных параллельно друг другу можно считать это признаком того, что эти деревья оказались растущими вдоль тектонического нарушения. Наклоняются они в сторону центра зоны тектонического нарушения.

11.6. О проблемах захоронений отходов

     Проблема захоронений отходов самых различных производств сама по себе является важнейшей для человечества. Ведь, как известно, все, что производится на Земле, рано или поздно идет в отходы. А куда их девать? Очень соблазнительной кажется идея захоранивать отходы под землей. В заброшенных шахтах, в скважинах большого диаметра...
     Однако замечено, что в очень многих случаях следы захороненных под землей отходов (токсичных или радиоактивных) обнаруживаются далеко за пределами хранилищ. Так произошло, например, с полигоном для захоронения высокотоксичных отходов химического производства "Красный Бор". Почему захороненные там токсичные вещества прослеживаются как на соседних полях, так и в находящихся на расстоянии нескольких километров верховьях рек - было непонятно. Известно подземное хранилище нефтепродуктов, находящееся от р. Лены в 30км. Как попадают эти нефтепродукты в Лену - также непонятно. Сейчас, когда стало возможным изучать зоны тектонических нарушений, картина прояснилась.
     В тех случаях, когда захоронение открытое (как, например, в Красном Бору), котлованы, в которые сбрасывают отходы, обычно устраивают в мощных глинах. Согласно общепринятым позициям, это оптимальный вариант, поскольку глины являются водоупором, и наличие их гарантирует герметичность захоронения. И только сравнительно недавно стало известно, что при наличии некоторых факторов проницаемость глин резко увеличивается. Основным из таких факторов является наличие зоны тектонического нарушения.
     В тех случаях, когда хранящиеся продукты помещены в емкости как, например, большеобъемные цистерны, очень часто наблюдаются утечки вещества из этих емкостей. Мы исследовали один такой случай.
     Большеобъемные (на 2000м3) цистерны с авиационным керосином находятся на площадке для испытаний авиационных двигателей между поселками Озерки и Шувалово, под СПб. Нас пригласили сделать измерения с тем, чтобы мы определили, на какую глубину уходит в землю керосин из одной из этих цистерн. То, что метод ССП в принципе не может дать ответ на этот вопрос, было ясно с самого начала. На измерения мы согласились лишь потому, что факт утечки керосина свидетельствует о разрушении цистерны, а это уже представляет для нас интерес, как и всякое разрушение любого инженерного сооружения.
     На рис.11-2 приведен отрезок ССП-разреза, полученного при профилировании вдоль стоящих в ряд цистерн. Четкие V-образные объекты находятся как раз в зоне 4-й цистерны, которая течет. Убедить заказчика в том, что цистерна течет не потому, что она некачественная, а потому что находится в зоне тектонического нарушения, нам не удалось.

Отрезок ССП-разреза, полученного при профилировании вдоль стоящих в ряд цистерн
Рис. 11-2

11.7. Особенности карбонатных пород

     Карбонатные породы стоят несколько особняком в горных породах. Они очень прочны, и при этом не "прилипают" к соседствующим к ним терригенным породам. Отсутствие прилипания приводит к тому, что границы известняка с терригенными породами могут просматриваться на ССП-разрезах также и вне ЗТН.
     Наличие карбонатных пород делает возможным возникновение карстов. В зонах тектонических нарушений, где, как говорилось выше, присутствует вода, в случае кислотного ее характера возможно протекание реакции, в результате которой карбонатные породы растворяются при участии свободной углекислоты (CaCo3 + H2O + CO2 Ca + 2HCO3) или других минеральных и органических кислот.
     Влияние карстов на инженерные сооружения общеизвестно. В карстовые полости проваливаются сооружения - от самых незначительных, и до огромных зданий. И всегда это происходит внезапно. Внезапность определяется не только трудностью выявления карстов, но и тем, что карст может образоваться очень быстро, уже после завершения строительных работ. Механизм этого следующий.
     Может так оказаться, что глубинная (кислотная) вода в зоне тектонического нарушения не достигает известняковой плиты. Например, если под этой плитой залегают глинистые породы. Но если под воздействием строительных механизмов зона повышенной трещиноватости поднимается и достигает известняковой плиты, то поднимается и вода, и начинается приведенная выше химическая реакция. Реакция ускоряется тем, что под воздействием строительной техники и возведенного сооружения микротрещины начинают пронизывать сам известняк. В результате, известняк уже не является препятствием для напорной глубинной воды, и она выходит к приповерхностным породным слоям. При этом, бывшие прочными перед строительством породы разжижаются и размягчаются.
     Именно так и произошло с Трансконским (Канада) элеватором. В 1913 году разрушился только что построенный Трансконский элеватор. Авария была почти мгновенной - в течение 23 часов элеватор лег набок. На 8 метров погрузился в землю один его угол, и на 3 метра поднялся угол противоположный. При исследовании грунта после аварии оказалось, что под ушедшим в землю углом залегают жидкие пластичные глины. При изысканиях, выполнявшихся перед строительством, в этом же месте породы были представлены сухими твердыми глинами, под которыми, на глубине 20м находилась кровля известняков. После аварии известняки не были обнаружены.
     Сейчас мы понимаем, что угол элеватора, опустившийся в грунт, оказался в зоне тектонического нарушения. В результате возведения элеватора, возникла трещиноватость в этом участке известняковой плиты, материал ее оказался растворенным кислотными грунтовыми водами, которые поднялись наверх и размочили глину.
     Может оказаться так, что в некоторой части зоны тектонического нарушения к известняку нет доступа воды, и тогда может произойти просто излом известняковой плиты. Результат для инженерного сооружения будет тот же, что и при наличии карста - оно точно также провалится.
     На рис.11-3 приведен ССП-разрез толщи, содержащей карбонатные породы. Характерные очертания карста прорисовались в зоне 90-110м профиля. На участках 50-70м и 170-250м профиля видны изломы известняковой плиты.

ССП-разрез толщи, содержащей карбонатные породы
Рис. 11-3

11.8. Плывуны

     Плывуны представляют собой герметичные объемы, в которых находится под давлением водонасыщенный мелкодисперсный (ило-подобный) песок. При нарушении его герметичности этот материал может выходить из плывуна, и при этом бывает так, что его выход очень трудно остановить. Так, например, при проходке в 1970 году тоннеля метрополитена под Политехнической улицей (СПб), там, где в 1996 году произошла окончательная авария, был вскрыт плывун, из которого вышло более 40000м3 материала. Иногда при бурении, когда попадают в плывун, буровой инструмент может быть выброшен под давлением. Чаще всего плывуны проявляют себя при разрушении домов.
     Механизм влияния плывуна на разрушение дома следующий. Обычно плывун имеет удлиненную форму и залегает он в зоне тектонического нарушения. Если плывун залегает под домом, то само по себе это еще ничего не значит. Однако если в пределах этого же плывуна, но за пределами дома начать строительные работы - делать котлован или делать бурение, или забивать/задавливать сваи, то герметичность плывуна будет нарушена. В районе этой строительной площадки из плывуна начнет выходить вода. Ее, естественно, приходится откачивать. При этом от воды освобождают весь плывун, в том числе, и ту его часть, которая залегает под домом. Этим самым снижают давление в плывуне, и фундамент дома, в той его части, которая находится над плывуном, начинает уходить в грунт. Грунт при этом разрушается и начинает пропускать через себя остатки плывуна, что проявляется притоком воды в подвале дома. То, что это именно вода из плывуна, нетрудно выяснить с помощью анализа ее состава.
     На ССП-разрезе плывун виден в виде своеобразного ореола. На рис.11-4 показан ССП-разрез, полученный при исследовании на поле шахты Инская (город Белово Кемеровской обл.). Я привел этот пример, чтобы показать, что плывуны - это не только принадлежность СПб. А кроме того, чтобы показать, что плывуны залегают не только в городе. Дело в том, что существует гипотеза, что плывуны возникают как следствие жизнедеятельности, в результате протечек канализационных коллекторов.

ССП-разрез, полученный при исследовании на поле шахты Инская (город Белово Кемеровской обл.)
Рис. 11-4

     Плывуны подвижны. Они перемещаются снизу вверх. Так, при строительстве дома и прокладке к нему коммуникаций может так оказаться, что плывун никак себя не проявляет. Однако спустя сколько-то лет при ремонте этих коммуникаций приходится встречаться с плывуном. Это происходит потому что после проведения строительных работ поднимается нарушенное состояние пород, а вместе с этим, поднимается и плывун, находившийся раньше на таких глубинах, что себя не проявлял. Как показывают наши исследования, в Петербурге плывуны сплошь и рядом находятся на предельно малых глубинах. И именно это как раз и способствует такой высокой аварийности домов в нашем городе.

11.S. Выводы по разделу 11

     Пути научного поиска непредсказуемы. Начав с изучения акустических свойств твердых сред, мы вышли на новый геофизический метод, применение которого вывело нас на пути решения некоторых экологических и даже медицинских проблем.
     Изучается ведь не то, что хочешь, а то, что получается. Мы не ставили задачу создания геофизического метода, пригодного для выявления и изучения тектонических нарушений. Все получилось само собой. И совершенно естественно, что свойства тектонических нарушений и горных пород в зонах тектонических нарушений оказались весьма отличными от тех свойств, которые им приписывались в результате чисто мысленных построений, которые делались учеными раньше.


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: