5.3 Геологическая деятельность рек

Эрозия донная и боковая. Понятие о профиле равновесия реки. Перенос обломочного и растворенного материала. Аккумуляция. Аллювий - один из важнейших генетических типов континентальных отложений. Излучины (меандры) рек, причины их возникновения и роль в расширении долины и формирования аллювия. Древние надпойменные террасы и различные типы их. Основные причины образования надпойменных террас. Направленность и цикличность в развитии речных долин. Формы долин на стадии морфологической молодости и морфологической зрелости. Аллювиальные россыпные месторождения полезных ископаемых. Устьевые части рек. Дельты, эстуарии, лиманы.

Реки производят огромную эрозионную, переносную и аккумулятивную работу. С момента образования река стремится выработать профиль равновесия, приближающийся к уровню бассейна, в который она впадает (базис эрозии). При этом она врезается в породы, углубляя русло (донная эрозия).

Выработка профиля равновесия реки. Рост долины происходит в направлении стрелки, 1-4 – стадии роста, 5 – базис эрозии реки.

После выработки профиля равновесия река начинает размывать берега, расширяя долину (боковая эрозия) и формируя пойму. В эту стадию у реки формируются излучины (меандры). В большинстве речных долин развиты поймы и надпойменные речные террасы: эрозионные; эрозионно-аккумулятивные, или цокольные; аккумулятивные.

Схема формирования речных террас.

Во время поднятия территории или понижения базиса эрозии река врезается в коренные породы и начинает снова разрабатывать долину. При новом поднятии процесс повторяется.

1 – река;

2 – аллювий;

3 – коренные породы;

4 - поднятие

Основными причинами формирования надпойменных террас являются тектоническое поднятие территории или понижение базиса эрозии. В обоих случаях река вновь вынуждена врезаться в породы русла и вырабатывать новый профиль равновесия. Такие циклы могут повторяться несколько раз, что приводит к образованию широкой долины с серией надпойменных террас. Весь переносимый и отложенный реками материал называется аллювием. С ним связаны месторождения строительных материалов, россыпные месторождения золота, олова и др. В устьевых частях одних рек формируются дельты, в других - эстуарии.

5.4 Амурский утес

Самое любимое место отдыха и гордость всех хабаровчан - это набережная и амурский утёс. Место историческое и священное. Там был растрелян полк венгерских музыкантов, отказавшихся воевать против Советов.

Находясь на утёсе, можно любоваться нашим красавцем Амуром на многие километры вдаль. А ещё там любят назначать свидания влюблённые.

Амурский утес

5.5 Теория определения трещиноватостей

Трещины обычно простираются по нескольким взаимно пересекающимся направлениям, определяя пространственное расположение поверхностей и зон ослабления Вот почему трещиноватость влияет на прочность и устойчивость горных пород; деформируемость, характер проявления деформаций и их величину; водоносность,влагоемкость, водопроницаемость и газопроницаемость; глубину проникновения агентов выветривания и интенсивность развития процессов выветривания; развитие коррозионных и карстообразовательных процессов и проникновение карста на глубину; температурный режим в массиве пород; сейсмостойкость пород; крепкость, трудность разработки и строительную категорию пород; определение мощности зоны съема при проектировании сооружений.

Трещины в горных породах могут быть:

-Тектонические

-Нетектонические

ТЕКТОНИЧЕСКИЕ трещины развиваются в магматических, метаморфических и осадочных сцементированных породах под влиянием тектонических сжимающтх и растягивающих усилий, превышающих предел прочности пород. Тектонические трещины подразделяются на трещины скалывания, развивающиеся под влиянием касательных сдвигающих- скалывающих усилий, и трещины отрыв. Тектонические трещины, вдоль которых не происходит перемещения горных пород, иногда называют диаклазами, а тектонические трещины, вдоль которых происходило перемещение горных пород (сбросы, сдвиги) - Параклазами.

Особенности тектонических трещин:

Большая или сравнительно большая выдержанность по простиранию и на глубину; иногда они прослеживаются на сотни и тысячи метров, пересекая породы различного петрографического состава

Определенное пространственное расположение, обуславливающее чаще всего образование систем трещин. На одном и том же участке может быть несколько взаимно пересекающихся систем трещин закономерное сочетание систем трещин с тектоническими элементами – складками, складками, тектоническими нарушениями и т.д.

Контролируемость многими структурно-петрографическими элементами пород-слоистостью, сланцеватостью, линейностью и полосчатостью, ориентировкой шлировых выделений, жильных образований и др.

В породах смятых в складки, часто хорошо выражены поверхности делимости, ориентированные закономерно относительно складок. Такое явление делимости называется кливажем. Кливаж не нарушает сплошности породы и этим отличается от тектонических трещин. В обнажениях в зоне выветривания кливаж имеет вид открытых или закрытых частых параллельных трещин с ровными поверхностями и нередко со следами скольжения и притирания.

По происхождению кливаж может быть эндогенным и экзогенным (экзогенные кливаж – явление редкое и локальное).

Кливаж предопределяет характер разрушения пород, их деформацию под воздействием внешних усилий.

Трещины НЕТЕКТОНИЧЕСКИЕ образуются под влиянием внутренних сил сжатия и растяжения, развивающихся в той или иной породе. Такие трещины встречаются повсеместно, они весьма разнообразны.

Особенности нетектонических трещин:

Приуроченность к приповерхностным или даже самым верхним горизонтам земной коры.

Своеобразие для каждого петрографического типа пород (образуют отдельности различного размера и формы у разных типов пород) невыдержанность по простиранию отсутствие, как правило, у многих из них определенных систем в большинстве случаев в приповерхностных горизонтах земной коры они открытые, а с глубиной сужаются и выклиниваются.

Нетектонические трещины по своему происхождению могут быть подразделены на несколько групп:

Контракционные, возникающие в связи с уменьшением объема при остывании магматических пород - трещины первичной отдельности трещины усыхания, возникающие вследствие уменьшения объема осадков при высыхании и усадке при диагенезе трещины напластования, возникающие в осадочных породах в процессе их литификации, сопровождающиеся дегидротацией и уплотнением трещины выветривания, образующиеся в результате разрушения пород при выветривании трещины разгрузки, возникающие при увеличении объема пород при их гидратации или в результате упругой отдачи при вскрытии глубокими котлованами, подземными выработками или эрозионными процессами трещины оползней, провалов и просадок, проявляющиеся в следствие перераспределения напряжений в массивах горных пород и нарушения их равновесия искусственные трещины, возникающие при взрывах, обрушениях при подработке горных пород подземными выработками.

Генетическая характеристика трещин

Все трещины в горных породах по происхлждению подразделяются на три класса:

I класс – трещины формирования (отдельности и усадочные);

II класс – трещины деформаций;

III класс – трещины выветривания.

Классификационная схема трещин в горных породах по их генезису

При инженерно-геологическом изучении трещиноватости скальных и полускальных горных пород необходимо уделять большое внимание следующим вопросам:

1 - Пространственному расположению трещин, т.е. их ориентировке с целью выяснения локальных и региональных трещин, ориентировке поверхностей и зон ослабления и, следовательно, пространственной неоднородности (анизотропии) пород на том или ином участке.

Результат- графические построения – розы, диаграммы и карты трещиноватости. Розами трещин выражают один элемент ориентировки трещин – азимут простирания или азимут падения. Они дают представление о господствующеи направлении простирания или падения трещин.

На дианраммах показывают два элемента ориентировки трещин – азимут простирания и угол падения; их строят либо в виде круговой точечной диаграммы либо в виде диаграммы в изолиниях.

2 - Морфологии трещин и систем трещин для установления их генетических типов и выделения локальных и региональных трещин.

3 - Определению степени трещиноватости пород с целью количественной оценки степени их раздробленности – разрушенности, выделения участков и зон, различающихся по степени трещиноватости

4 - Оценке влияния трещин и систем трещин как поверхностей и зон ослабления на прочность, деформируемость, устойчивость и водопроницаемость пород и их анизотропность в этом отношении; оценке их влияния на устойчивость местности и проектируемых сооружений.

5 - Определению рациональной методики разведочных и опытных работ при инженерно-геологических изысканиях и исследованиях для выявления анизотропии и дирекционности физико-механических свойств горных пород в зависимости от ориентировки их трещиноватости.

О степени трещиноватости горных пород можно судить на основе определения числа трещин на один погонный метр высоты или длины обнаженной поверхности пород, т.е. модуля трещиноватости (А.И. Силин-Бекчурин)

Истинное число трещин данного направления u может отличаться от подсчитанного в обнажении n, что зависит от угла отклонения простирания плоскости трещин от простирания поверхности обнажения α. Поэтому чтобы точнее определить число трещин на том или ином участке, вводят поправку на фактически подсчитанное их число

.

Вводить такую поправку целесообразно, если плоскости трещин и обнажения вертикальные. Когда они наклонные, положение усложняется и возникает необходимость учитывать также азимуты и углы падения плоскостей трещин и обнажения.

Коэффициент трещинной пустотности (Ф.П.Саверанский,1935)

Представление о степени трещиноватости горных пород дает также определение «свободной профили» пород, т.е отношение площади свободного пространства s, занимаемого трещинами, к площади поверхности пород S, в пределах которой зарисовываются и замеряются трещины. Этот показатель степени трещиноватости пород называют каэффициентом пустотности

Классификация пород по степени трещиноватости

(по Л.И.Нейштадт, 1957)

Породы слаботрещиноватые (К_тр <2%). Наблюдаются трещины волосные и шириной менее 1 мм. Встречаются единичные трещины шириной до 2 мм. Трещины большей ширины отсутствуют.

Породы среднетрещиноватые (К_тр – от 2 до 5 %). Наряду с трещинами шириной до 1 мм имеют мести трещины шириной от 2 до 5 мм и единичные шириной от 5 до 20 мм.

Породы сильнотрещиноватые (К_тр – от 5 до 10%). Наряду с трещинами шириной до 5 мм наблюдаются трещины шириной от 20 до 100 мм.

Породы очень сильно трещиноватые (К_тр – от 10 до 20%) и исключительно сильно трещиноватые (К_тр >20%) наряду с трещинами шириной до 5 мм присутствуют трещины шириной от 20 до 100 мм и более.

Если оценка трещиноватости нужна для суждения о фильтрационных свойствах пород, важно знать не только коэффициент трещинной пустотности, но и знать, из каких по ширине трещин эта пустотность сложилась. Для этого надо давать оценку ширине трещин.

-тонкие – до 2 мм;

-мелкие – 2-5 мм;

-средние – 5-20 мм;

-крупные – 20-100 мм;

-очень крупные – 100 мм и более.

Показатель ослабления прочности горных пород или изменения других свойств, например, скорости распространения упругих волн, водопроницаемости и др. Он равен отношению прочности пород (или скорости распростронения продольных волн и др.) в массиве С_м к прочности пород в образце С_об , т.е.

Величина этого показателя у пород монолитных, слаботрещиноватых и по направлениям, несовпадающим с направлением поверхностей и зон ослабления, измеряется десятыми долями единицы, а у пород с повышенной трещиноватостью либо по направлениям трещин – сотыми и тысячными долями единицы (Н.Н. Куваев, 1964). Величина этого показателя зависит от отношения размеров (объемного – V и v или линейного – L и l) исследуемого массива к размеру образца.

Ряд исследователей (И.А. Турчананов,1963; Н.Н. Куваев, 1964; Б.В. Гусев, 1965) отмечает, что чем меньше трещиноватость пород и, следовательно, чем крупнее отдельности, образуемые трещинами, тем более неоднородны и анизотропны свойства пород в массиве; чем больше трещиноватость и меньше отдельность пород, тем однороднее они в массиве. Такой массив можно называть квазиоднородным или квазиизотропным. Условная однородность и изотропность начинают проявляться при отношении размера исследуемого массива к размеру отдельностей, равном 10 – 20 и более, т.е. когда

или

Это отношение является как бы критерием квазиоднородности - квазиизотропности пород.

Для количественной характеристики трещиноватости Е.Н. Пермяков пользовался характеристикой, названной им удельной густотой трещин данного направления

U_пр – количество трещин в полосе измерения (20 – 50 м), приведенное к среднему на 1 м числу трещин;

t_ср – средняя ширина трещин в метрах.

Модуль трещиноватости (по Е.Н. Пермяков)

∑t – сумма ширин всех трещин в полосе измерения,

l – длина полосы измерений.

Коэффициент трещинной блочности (Золотарев Г.С.) – отношение объема (или площади) среднего элементарного блока породы к объему 1 м³ (или площади 1 м²). Условно принимается, что трещины, разделяющие элементарный блок, имеют ширину 1 мм. Таким образом, для пород с преобладающим размером блоков 0,1х0,1х0,1 м коэффициент К_тр.бл. = 0,001.