|
Современные активные тектонические
разломы и степень их опасности
|
|
Недоучет инженерно–геологических
условий и особенностей строения геологической среды может приводить к
серьезным последствиям.
|
Множество зданий в процессе их строительства и эксплуатации
испытывают деформации. Причин деформаций бывает несколько:
1. Осадка грунтового основания.
2. Протекание негативных процессов и явлений, таких как набухание, пучение
грунтов, суффозия, карст, оползни и др.
3. Движение блоков породных массивов вдоль активных тектонических разломов.
Первая причина достаточно
хорошо изучена в инженерной геологии. Осадка зданий всегда учитывается при
строительстве. Известно, что при возведении объектов на дисперсных грунтах
осадка может достигать десятков сантиметров. Некоторые проблемы могут возникать
в случае неравномерной осадки, когда одна часть здания опускается быстрее, чем
другая, и оно начинает деформироваться под собственным весом. Однако, в
большинстве случаев осадка проходит более–менее равномерно.
Вторая группа причин также
достаточно полно изучена инженерами–геологами. Пучинистые и набухающие грунты
всегда находятся под пристальным вниманием специалистов, возможность
строительства на склонах и участках, склонных к проявлению карста, в каждом
случае рассматривается особо, методы изучения и учета большинства негативных
процессов прописаны в нормативных документах.
Однако, предотвратить влияние негативных процессов и явлений удается не всегда.
Дело в том, что, с одной стороны, инструкции и рекомендации не всегда
выполняются должным образом. С другой стороны, негативные процессы нередко
активизируются уже после возведения сооружений. Причиной их возникновения могут
послужить строительные работы на соседних участках в условиях плотной городской
застройки.
Третья возможная причина деформаций, а именно, наличие
активных тектонических разломов, в абсолютном большинстве случаев при
изысканиях не учитывается вообще. Это связано вот с чем.
Инженеры–геологи изначально
опираются на вещественный подход. Они способны выделить тектонический разлом,
если:
- существует выраженная линейная кора выветривания, сложенная дисперсными
грунтами;
- существует выраженный тектонический шов, представленный раздробленным
материалом, глинкой трения, наличием зеркал скольжения;
- в теле разлома присутствуют инородные геологические тела, т.е. интрузивные
дайки кислых или основных пород;
- разлом, по имеющимся геологическим данным, пересекает и смещает в плане или
разрезе другие геологические тела – дайки, литологические границы или другие
разломы.
Необходимо отметить, что все
перечисленные признаки на территории Уральского региона характерны
для древних тектонических разломов палеозойского возраста. Древние
разломы имеют субмеридианальное простирание, совпадающие с простиранием
основных структур Уральского пояса. Эти разломы достаточно четко выделяются на
территории г. Екатеринбург и каждый раз фиксируются при инженерно–геологических
изысканиях.
Беда в другом. Ни один
из перечисленных признаков не относится к СОВРЕМЕННЫМ АКТИВНЫМ ТЕКТОНИЧЕСКИМ
РАЗЛОМАМ. Активные разломы, как современные структуры, не подвержены
длительному процессу выветривания и поэтому для них не свойственно развитие
линейной коры. Амплитуда смещения по современным активным разломам является
минимальной, поэтому в зоне дробления материал проработан слабо, зеркала
скольжения отсутствуют. По этой же причине в случае с активным разломом мы не
наблюдаем значительного смещения литологических границ или иных геологических
тел. И, само собой, в теле современных разломов не может быть интрузивных даек
палеозойского возраста.
Современный активный разлом –
это новообразованная структура, молодой шов. Массив разрушился, «треснул», но
значительной амплитуды смещения по разлому пока–что нет. Это связано с тем, что
двигаться ему особо некуда. Разлом находится внутри скального массива и его
подвижные блоки со всех сторон окружены такими же блоками горных пород. По
разлому происходит динамическое циклическое движение. Резкие подвижки в одну
сторону, а затем такие же резкие смещения в обратную сторону. Разлом «дрожит»,
«дергается», «бьется». И именно за счет этого резкого
дробящего движения активный тектонический разлом оказывает существенное
воздействие на инженерные сооружения, расположенные над ним.
|
Как мы видим, любой активный
тектонический разлом представляет опасность для инженерных сооружений. Почему
же наличие активных разломов не учитывается при инженерных изысканиях?
|
Дело в том, что инженеры–геологи,
как мы убедились, руководствуясь своими поисковыми признаками попросту не могут
выделить активный разлом. И вопрос здесь, скорее, психологический. Любой геолог
исповедует чисто геологический подход, который заключается примерно в следующем:
породные массивы на территории Урала сформировались 250–300 млн. лет назад в
период активной складчатости. Данный период закончился, и Урал перешел в стадию
пассивного разрушения. Поэтому, никаких тектонических движений нет и быть не
может!
К сожалению, практика
показывает обратное.
Земная кора ВСЕГДА находится в
напряженно–деформированном состоянии. Поэтому в ней ВСЕГДА есть подвижные
тектонические швы. И поисковые признаки у этих тектонических швов совсем
другие. Это:
- деформации в зоне разлома;
- повышенная проницаемость тектонического шва.
Как видите, ни слова о
геологических телах и литологии. Потому–что тело современного разлома сложено
теми же породами, что и весь окружающий массив. Тектонический шов представляет
собой трещиноватую зону, которая не обязательно раздроблена до мелкой фракции.
Если мы пробурим скважину и достанем керн, разлом проявиться только в некотором
увеличении модуля трещиноватости, причем не всегда это увеличение будет хорошо
заметным. Должен признать, что ни я (автор этой странички), ни мой научный
руководитель, профессор Тагильцев Сергей Николаевич, даже занимаясь много лет
активными тектоническими нарушениями и, что называется, набив на них руку, не
всегда сможем однозначно выделить активный тектонический шов по керну скважины.
Не подготовленный специалист, в большинстве случаев, этого сделать не может.
Важнейшим признаком активного
разлома являются деформации. Причем это может быть разнонаправленное,
знакопеременное движение с небольшой амплитудой. Для того, чтобы зафиксировать
такие деформации, необходимы инструментальные наблюдения высокой точности.
Погрешность геодезических наблюдений по реперам, установленным в бортах
разлома, должна составлять не более 1–3 мм. Для того, чтобы «поймать»
незначительные смещения, имеет смысл установить длинную базу между реперами по
простиранию разлома. Т.е. две точки, установленные в противоположных берегах
разлома, должны быть еще и удалены друг от друга на расстояние не менее 50 м.
Частота измерений по выбранным пунктам наблюдения должна составлять не менее 1
раза в сутки. При использовании высокоточных GPS–технологий имеет смысл вести
непрерывные наблюдения. Необходимо помнить, что заметные для инструментальных
наблюдений подвижки могут происходить нерегулярно и скачкообразно. Предсказать
их заранее без серии предварительных наблюдений практически невозможно.
Помимо деформаций, явным
признаком активного тектонического разлома являются повышенные фильтрационные
свойства скальных пород. Как было сказано выше, любая проницаемая трещина является
результатом современного силового воздействия на массив. В зоне разлома, как в
зоне повышенного уровня деформаций, открытых трещин всегда будет больше.
Наличие в массиве локальной линейной зоны повышенной проницаемости есть
важнейший признак активного разлома.
Гидрогеологические признаки
выступают в качестве ведущих признаков при изучении современных активных
тектонических разломов. Подземные воды являются универсальным индикатором
современного напряженного состояния пород. На картах гидроизогипс активные
разломы проявляются в виде линейных зон, дренирующих локальные площади (по
аналогии с топографической картой – в виде, своего рода, оврагов). Наблюдения
за уровнем подземных вод в процессе дренажных работ или при ведении
опытно–фильтрационных работ показывают, что форма депрессионной воронки в
трещинном водоносном горизонте практически никогда не соответствует окружности.
Ускоренное развитие депрессии происходит вдоль линейных проницаемых зон. Таким
образом, формируются своеобразные языки, разбегающиеся вдоль активных разломов.
Депрессия уровней в этом случае напоминает изображение амёбы в учебнике
биологии (рис. 1).
Исследования на территории
Уральского региона показывают [4,5,7-9], что фильтрационные свойства скальных
пород в пределах проницаемых зон активных разломов могут в 10 и более раз
превышать средние показатели по массиву. Активные разломы могут быть полезны
при использовании их в качестве источников водоснабжения, при организации
дренажных работ. В случае, когда активный разлом пересекает горную выработку,
он может стать источником значительных, иногда катастрофических водопритоков.
Кроме того, проницаемые зоны разломов нередко способствуют ускоренному
распространению загрязнителей подземных вод вблизи промышленных предприятий
[1,2]
Следует отметить, что древние
палеозойские разломы на территории Урала очень часто испытывают современную
активизацию, поэтому также могут выступать в роли линейных проницаемых зон. При
исследовании каких–либо участков на предмет современной тектонической
активизации, палеозойские разломы ни в коем случае нельзя сбрасывать со счетов.
|
Выводы:
Наличие активных тектонических
разломов является негативным фактором для строительства. В каждом отдельном
случае активные разломы должны быть выделены на стадии инженерных изысканий,
их пространственное положение и степень подвижности должны учитываться на
всех последующих этапах ведения работ.
Методы и методика инженерных
изысканий, являющиеся общепринятыми в настоящее время, фактически не способны
справиться с задачей обнаружения и исследования активных тектонических
разломов.
Выделение активных разломов
в массиве возможно методами высокоточных геодезических наблюдений, путем
гидрогеологических исследований и применением некоторых современных методов
геофизических работ (радоновая съемка).
|
Формирование активных
тектонических нарушений в скальных массивах Урала носит закономерный характер и
строго подчиняется ориентировке осей главных нормальных напряжений.
Ознакомиться с особенностями ориентировки активных разломов можно здесь.
На главную
