Разрывы без видимого смещения крыльев (трещины)

• Трещины, их типы (скол, отрыв) и происхождение.

Под трещинами понимают разрывы в горных породах, которые не сопровождаются смещениями стенок относительно друг друга.

Трещины встречаются как по одиночке, так и группами (системы трещин). При этом они могут быть и параллельными и пересекаться между собой. В результате породы разбиваются ими на блоки. В природе практически во всех горных породах есть трещины.

По генезису (происхождению) трещины делятся на тектонические и нетектонические.

Тектонические трещины по механизму образования делится на трещины отрыва и трещины скалывания (рис. 8.6).

Рис. 8.6. Тектонические трещины: А — отрыва: Б — скалывания. Стрелками показаны направления действия напряжений

Трещины отрыва ориентированы перпендикулярно к действующим нормальным напряжениям. Они первоначально образуются как открытые. К ним приурочены дайки и жилы. Такие трещины имеют шероховатую неровную поверхность стенок.

Трещины скалывания ориентируются по направлению максимальных касательных напряжений. Они возникают в условиях сжимающих напряжений и являются закрытыми. Поверхности трещин скалывания ровные, притертые.

• Геометрическая классификация трещин (продольные, поперечные, согласные, косые).

По соотношению со слоистостью: согласные, ориентированные параллельно слоистости; секущие — секут слоистость в разных направлениях. Среди последних выделяются: поперечные, диагональные (рис. 8.4).

Рис. 8.4. По соотношению со слоистостью в плане трещины: а — продольные; б — поперечные; в — диагональные

1.Поперечные трещины – ориентированы перпендикулярно линейности, обычно залегают круто. 2. Продольные трещины – ориентированы параллельно линейности, обычно залегают круто. 3. Диагональные трещины– ориентированы косо к линейности, обычно это сколы, залегают наклонно.

• Генетическая классификация трещин: нетектонические, тектонические.

Тектонические трещины по механизму образования делится на трещины отрыва и трещины скалывания (рис. 8.6).

Рис. 8.6. Тектонические трещины: А — отрыва: Б — скалывания. Стрелками показаны направления действия напряжений

Трещины отрыва ориентированы перпендикулярно к действующим нормальным напряжениям. Они первоначально образуются как открытые. К ним приурочены дайки и жилы. Такие трещины имеют шероховатую неровную поверхность стенок.

Трещины скалывания ориентируются по направлению максимальных касательных напряжений. Они возникают в условиях сжимающих напряжений и являются закрытыми. Поверхности трещин скалывания ровные, притертые.

К трещинам нетектонического происхождения относятся несколько разновидностей.

1. Диагенетические трещины. Их образование связано с диагенезом, т. е. с превращением осадка в твердую консолидированную породу. В ходе этого процесса происходит уплотнение осадка, обезвоживание пород, химические реакции между минералами, входящими в состав осадка, их перекристаллизация. Диагенез сопровождается сокращением объема породы и как следствие образованием трещин.

2. Первичные трещины в эффузивных горных породах. Они образуются в процессе остывания лавы и разбивают горные породы на отдельные блоки, которые могут иметь различную конфигурацию: подушечную, призматическую.

3. Первичные трещины, образованные в интрузивных породах при их остывании и сокращении объема.

4. Трещины выветривания. Они образуются в результате физического выветривания (разрушения) горных пород, в зоне их дезинтеграции. Частный случай выветривания — трещины десквамации — шелушения

5. Трещины разгрузки. Образуются при снятии напряжений с горных пород, чаще всего в результате эрозии вышележащих толщ. Среди трещин такой природы выделяют трещины отслаивания и трещины бортового отпора

6. Оползневые трещины. Сопровождают образование крупных оползней.

7. Трещины динамического напора льда. Образуются в горных породах при движении тела ледника

Тектонические трещины обязаны своим происхождением тектоническим движениям, перемещениям блоков пород и тесно связаны с разрывными нарушениями со смещением.

Трещины нетектонического происхождения образуются без участия тектоники.

Основные отличительные особенности тектонических трещин:

• протяженные, выдержанные в ориентировке;

• имеют преимущественно прямолинейную конфигурацию;

• охватывают несколько пачек слоев: в различных горных породах развиваются по единому плану (рис. 8.1);

• образуют системы трещин.

• Трещиноватость, системы трещин.

Трещиноватость - свойство горных пород, нарушенность монолитности породы трещинами; этим термином также называется совокупность трещин в породном массиве.

Наряду с прочностью трещиноватость - главный критерий устойчивости породы, от которой зависит способ обделки и крепления тоннелей и горных выработок. При дроблении породы взрывом от трещиноватости зависит количество энергии, которую необходимо сообщить породе для ее разделения на блоки нужной величины, а следовательно, количество потребного взрывчатого вещества.

СИСТЕМА ТРЕЩИН — совокупность трещин, образовавшихся при определенном напряженном состоянии г. п., вследствие действия одного из главных максимальных напряжений (касательного или нормального), единого для всей системы. Распределение направлений трещин подчиняется определенным закономерностям. Так, в момент своего образования все трещины одной системы в данной точке структуры принадлежат одному и тому же так называемому распределению Мизеса, приближенно выражающемуся соответствующим нормальным законом. Действием последующих процессов это первоначальное распределение может быть искажено.

• Методы изучения трещиноватости. Графический способ статистического анализа замера трещиноватости. Розы-диаграммы, принцип их построения.

При изучении трещиноватости горных пород скапливается большое количество замеров, требующих дальнейшей отработки для выявления

Преобладающих параметров трещин. Основным методом обработки является статистический, выполняемый путем построения различных диаграмм Трещиноватости – прямоугольных, роз-диаграмм, полярных, сферических и др. В основе построения таких диаграмм должно лежать предварительное

разделение трещин по генезису, без чего полученные диаграммы дают искаженные представления, либо имеют вид «звездного неба», хотя в ряде случаев диаграммы помогают выяснить генезис трещин.

Методика построения розы-диаграммы трещиноватости:

По этой методике строятся розы-диаграммы распределения трещин по азимутам падения и углам падения. Замеры этих параметров трещин группируются по любым выбранным интервалам, например, через 5, 10

Или 30, 0. В одну группу относят трещины, азимуты или углы падения которых находятся в пределах того или иного интервала. Определяется количество трещин в каждом интервале(штук) и процент замеров , при этом общее количество замеров принимается за 100%. Для изображения азимутов падения розу – диаграмму строят на полной круговой сетке, для изображения углов падения бывает достаточно одного квадранта На основании диаграмм делается заключение о количестве систем трещин , приводится характеристика каждой системы с указанием 30. Роза – диаграмма распределения трещин по азимутам

Падения , роза – диаграмма распределения трещин по углам падения ( б ) генетического типа , описывается

Общая нарушенность массива горных пород и делаются выводы . Существенным недостатком роз –диаграмм является невозможность изображения на одной диаграмме всех данных по замерам .

• Сферическая система координат. Равноугольная и равноплощадная проекции. Отображение плоскостных замеров в сферической системе координат. Полюс трещины. Диаграмма трещиноватости.

Методика построения и анализа точечных диаграмм трещиноватости на полярной азимутальной сетке

В точечных диаграммах элементы залегания ( азимут падения и угол падения ) трещины наносятся в виде точки на специально построенную сетку. Для изготовления сетки круг произвольного радиуса разбивается радиусами и окружностями . Внешняя окружность сетки градуируется по ходу часовой стрелки от 0 о до 360о , по этой шкале откладываются азимуты падения плоскостей . Углы падения отсчитываются по концентрическим окружностям от центра к периферии ( от 0 о до 90 о) Каждая трещина на диаграмме изображается в виде точки , положение которой определяется азимутом падения и углом падения этой трещины . Поэтому каждая трещина имеет единственное положение на диаграмме . Точка на диаграмме – это нормаль ( полюс трещины , т . е . проекция линии , перпендикулярной к плоскости трещины . На точечных диаграммах горизонтальная плоскость (трещина , жила и пр .) проектируется в виде точки , лежащей в центре диаграммы . Все наклонные плоскости проектируются в виде точек в средней части диаграммы между внешней окружностью и центром, при этом , чем круче трещины , тем ближе к внешней окружности располагаются их проекции и наоборот . Вертикальные плоскости - тируются внешнюю окружность . Каждая точка на диаграмме показывает ориентировку отдельной трещины . Число точек на диаграмме соответствует числу выполненных измерений трещин . Концентрация точек в какой – либо части диаграммы позволяет выделить системы трещин . По диаграмме можно оценить пределы изменения элементов залегания системы трещин и получить среднее значение элементов залегания системы, оценить относительную интенсивность систем трещин. Характер распределения полюсов трещин ( точек ) на диаграммах может быть различным . Он зависит от геологических условий возникновения трещин и является важным показателем при анализе трещиноватости . По характеру распределения полюсов на диаграмме различают три основных типа диаграмм : с поясовым), дискретно – системным

рисунок и хаотично – бессистемным распределением полюсов трещин . При поясовом распределении большинство полюсов на диаграмме располагается вдоль какой – либо линии , не создавая заметных концентраций полюсов в поясе . При хаотичном распределении полюса распределены на диаграмме равномерно . В соответствии с этим выделяют поясовую , системную и бессистемную трещиноватость . Нередко встречаются промежуточные типы диаграмм и трещиноватости . На точечных диаграммах трещины различного типа рекомендуется показывать разным цветом или разной формой знака ( точки , кружки , крестики и т . д .). Кроме замеров трещин на диаграмме разными знаками наносят полюса жил , даек , элементы залегания слоистости , полосчатости и пр.

• Восстановление поля напряжения по парагенезу сколы–отрыв.

Трещины появляются в горных породах под влиянием тектонических сил, вызываемых в земной коре эндогенными процессами. Эти трещины более выдержаны как по простиранию, так и по падению и ориентированы по единому плану в разных по составу породах.

Трещины отрыва возникают при появлении в породах нормальных напряжений, превышающих пределы их прочности, и ориентированы перпендикулярно к растягивающим усилиям.они приоткрыты, обладают неровной зернистой поверхностью и лишены следов перемещения.

Образование трещин отрыва происходит в разных условиях: могут быть развиты на огромных пространствах, в региональных структурах(смыкающие крылья флексур, борта прогибов) или имеют узкое местное распространение

Трещины скалывания образуются в направлении максимальных касательных напряжений при нагрузках превышающих прочность пород. Стенки трещин скалывания обычно плотно сжаты и имеют гладкую поверхность, покрытую штрихами скольжения. Трещины скалывания сохраняют свою ориентировку по простиранию и падению и обладают большой протяженностью. Широко распространены на участках нарушенных сбросами и сдвигами.

Кливаж - частые параллельные поверхности скольжения, развивающиеся при пластической деформации горных пород. В механическом отношении кливаж выражается в образовании многочисленных поверхностей скольжения и срезывания, по которым в процессе пластической деформации частицы смещаются относительно друг друга. Отсутствует в породах , смятых в самые сложные складки.