Контрольные вопросы:

Что такое метрополитен?

Какими бывают линии метрополитена?

Что входит в комплекс линии метрополитена?

Что относится к технологическим устройствам метрополитена?

В каких случаях применяют закрытые и открытые способы работ?

Что такое план и продольный профиль линии метрополитена?

Глава II. Основные сведения по геологии и гидрогеологии

Виды горных пород

Земная кора состоит из разнообразных по происхождению и составу горных пород. Горные породы – это минеральная масса более или менее постоянного состава и структуры, образующая самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору. По происхождению различают три большие группы горных пород: магматические, осадочные и метаморфические.

Магматические (или изверженные) горные породы образовались в результате остывания и затвердевания расплавленной магмы, поднявшейся из глубин земли.

В результате остыванця магмы, не достигнувшей земной поверхности, образовались глубинные изверженные породы – граниты, диориты, гранодиориты, сиениты. Магма, излившаяся на поверхность земли при вулканических извержениях, при остывании образовала изверженные породы – базальты, диабазы, порфиры, туфы, пемзу.

Осадочные горные породы широко распространены в верхних частях земной коры. Эти горные породы являются продуктом разрушения других пород, а также результатом жизнедеятельности организмов и выпадания из воздушной или водной среды материалов любого происхождения. Осадочные породы в зависимости от условий их образования делят на три группы: обломочные, химические, органогенные.

Обломочные породы образовались в результате механического разрушения других под действием ветра, воды, суточных и сезонных колебаний температуры воздуха. К обломочным породам относят щебень, гальку, гравий, песок. В природных условиях рыхлые обломочные породы могут подвергаться связыванию частицами глины и других пород, образуя сцементированные обломочные породы. К ним относятся песчаники, алевролиты, аргиллиты, конгломераты, а также другие породы.

Осадочные породы химического происхождения образовались в результате выделения из водных растворов кристаллов различных минералов и осаждения их на дне водоемов. К таким породам относятся каменная соль, ангидрид, гипс и др.

Осадочные породы органического происхождения образовались из остатков древней растительности и живых организмов – это каменный уголь, известняк, доломит, торф.

Метаморфические горные породы образовались из магматических или осадочных пород на больших глубинах при воздействии на них высоких температур и давлений. К метаморфическим породам относят сланцы, гнейсы, кварциты, мраморы.

История Земли делится на несколько очень длительных эр, каждая из которых состоит из нескольких геологических периодов (их продолжительность исчисляется миллионами лет).

Верхний слой земной коры имеет покров из маломощных отложений четвертичного периода, представленных суглинками, супесями, глинами и другими рыхлыми породами. К ним относятся также моренные отложения, образовавшиеся из обломков горных пород, перенесенных и отложенных древними ледниками (валуны, щебень, песок), озерно-ледниковые отложения, образовавшиеся после таяния ледников на дне озер (перемежающиеся песчаные и глинистые прослойки).

Отложения продуктов выветривания горных пород, залегающие на месте своего первоначального образования, называют элювиальными. К таким породам относится, например, дресва – слабоцементированный грубозернистый материал, являющийся продуктом выветривания гранита. Обломочные отложения в долинах и. руслах рек, образовавшиеся из рыхлых продуктов выветривания горных пород, носят названия алювиальных. Они представлены гравием и галькой, песком различной крупности, глинами и суглинками (глинами с примесью песка). Отложения, возникшие в результате накопления рыхлых продуктов выветривания, смытых со склонов гор атмосферными водами, называют делювиальными. Породы, отличающиеся отсутствием слоистости, малой связностью, наличием большого количества крупных пор (макропористые), относят к лессовым.

В результате деятельности человека в местах его поселений образовался культурный слой, мощность которого в больших городах достигает 10 м.

Для каждого вида горных пород характерны свои формы залегания. Осадочные породы часто залегают в виде горизонтальных или наклонных пластов. Пласт (рис. 3) – это плоское геологическое тело, мощность (толщина) которого во много раз меньше размеров площади его распространения. Для определения положения пласта в пространстве введены понятия об элементах залегания (рис. 4). Линия простирания – это линия пересечения поверхности пласта с горизонтальной плоскостью.

Линия падения – линия, лежащая на поверхности пласта и перпендикулярная к линии простирания. Угол падения – угол между поверхностью пласта и горизонтальной плоскостью. Угол падения изменяется от 0 (для горизонтально залегающих пластов) до 90? (для пластов, расположенных вертикально).

Рис. 3. Разрез толщи осадочных пород: 1 – кровля пласта; 2 – горизонтальный пласт; 3 – почва пласта; 4 – пережим пласта; 5 – раздув пласта; 6 – линза

Рис. 4. Схемы к определению положения пласта в пространстве: а – элементы залекания наклонного пласта; б – выход пластовых наслоений на поверхность откоса; 1 – пласт, имеющий угол падения а; 2-условная горизонтальная плоскость; 3-линия простирания .пласта; 4 – линия падения пласта (стрелкой показано направление падения)

Рис. 5. Примеры разрывных нарушений горных пород: а – сброс; б – надвиг; в – сдвиг

Под воздействием процессов, происходящих в недрах Земли, происходят изменения первичной формы залегания горных пород, называемые тектоническими нарушениями (рис. 5). Тектонические нарушения приводят к образованию в пластах складок и разрывов. Складка, обращенная выпуклостью вверх, называется антиклиналью, выпуклостью вниз – синклиналью.

Тектонические разрывы (разломы) создают при горнопроходческих работах серьезнее затруднения, поскольку зоны разломов сложены сильно трещиноватыми или раздробленными неустойчивыми породами. При вскрытии разломов забоями в выработках часто резко увеличиваются притоки воды, могут происходить также вывалы породы.