3.3. Платформы и геосинклинали

В геотектоническом отношении ЗК разделяется на платформы и геосинклинали. Платформы – большие по площади территории (например, Восточно-Европейская или Русская, Сибирская между р. Енисеем и Леной), для которых характерны лишь слабые колебательные движения. Разделяющие платформы геосинклинали, напротив, характеризуются интенсивными ТД всех типов, с проявлением процессов вулканизма и магматизма. Так, Русская платформа на юге ограничена средиземноморской геосинклиналью (Карпаты,Крым, Кавказ). Еще большее протяжение имеет тихоокеанская геосинклиналь.

В истории Земли чередовались длительные эпохи «тектонического покоя» со слабыми ТД и более короткие эпохи складчатости с интенсивными ТД, вулканизмом и магматизмом. Результатом такой тектонической революции являлось присоединение подвергнувшейся складчатости территории, то есть геосинклинали, к платформе. Выделяют геотектонические циклы: Байкальский (от позднего РR), Каледонский (от среднего кембрия до раннего девона), Герцинский (от раннего карбона до среднего триаса), Киммерийский (от ранней Юры до палеоцена) и Альпийский (от среднего палеогена до настоящего времени). В таблице начало цикла отмечено звездочкой над номером соответствующей эпохи (отдела).

Платформы имеют двухэтажное строение: первый этаж, или фундамент, сложен кристаллическими МГП и ММГП, а второй мощной толщей ОГП. Поэтому в платформенных условиях строительство проходит обычно в породах второго этажа, то есть осадочных. В условиях геосинклинали часто встречаются также МГП и ММГП. Плотность пород здесь выше, более сложны условия их залегания. Характерны распространенность дислокаций, повышенная степень метаморфизации. Существенно отличаются поля напряжений: для геосинклиналей коэффициент бокового давления в породных массивах зачастую оказывается больше единицы, так что горизонтальные напряжения больше вертикальных. Причина в интенсивных тектонических движениях.

Таким образом, ТД и геотектоническое строение в целом влияют на всю совокупность инженерно-геологических условий (ИГУ) – рельеф, геологическое строение, гидрогеологические условия, протекающие геологические процессы. Поэтому они должны учитываться при выборе местоположения сооружений, особенно подземных, проведении изысканий и проектировании их конструкций, выборе технологии возведения - например, проходки тоннелей. Тектонические разломы – это места наиболее интенсивного развития физического и химического выветривания пород; по ним возможен сильный приток в выработку подземных вод и смещения при землетрясениях. Следует еще отметить определяющее влияние тектоники при выделении инженерно-геологических регионов, то есть обширных территорий, характеризуемых общностью важнейших событий их геологической истории. Далее регионы подразделяются на области, устанавливаемые уже по климатическим и геоморфологическим признакам.

3.4. Сейсмические явления – землетрясения

Землетрясения делятся на тектонические, вулканические, денудационные и техногенные. Наиболее сильные – тектонические. Их причина – накопление энергии в некоторых областях ЗК вследствие происходящих в ней и подстилающей мантии процессов. Разрядка накопленной энергии и есть землетрясение, всегда проявляющееся как волновой нестационарный случайный процесс с толчками, колебаниями, смещениями пород по существующим разломам и с появлением новых разрывов и трещин. Место разрядки энергии, или очаг землетрясения называется гипоцентром, а его проекция на поверхность – эпицентром.

Вулканические землетрясения сопутствуют извержениям вулканов; денудационные возникают вследствие больших обвалов в горах, провалов в полости ЗК, образующиеся при некоторых геологических процессах. Техногенные землетрясения связаны с деятельностью человека; примеры – ядерные взрывы, устройство глубоких водохранилищ, закачка больших объемов воды в глубокие скважины.

Для оценки силы землетрясений используется 12-бальная шкала. Баллы устанавливаются по проявлениям землетрясения, включая ощущения людей, повреждения и разрушения сооружений, смещения пород и др. Применяются также другие шкалы; например, в сообщениях СМИ часто указывается магнитуда по шкале Рихтера, характеризующая энергию землетрясения.

Указание силы землетрясения, возможного в данном районе, или, иначе, сейсмического риска, имеет большое значение. Например, повышение балльности с 7 до 8 влечет удорожание сооружений на 20…30% за счет антисейсмических мероприятий.

На основе длительных исследований в СССР была составлена карта сейсмического районирования. Например, для Северного Кавказа по ней находим, баллов: Краснодар, Ставрополь – 6; Кисловодск, Пятигорск – 7; Махачкала –8.

Однако общая карта сейсмического районирования не может отразить всех особенностей участка. Возможно, что в пределах большого по территории города различные его районы будут подвержены различному сейсмическому риску. Уточнение его, или сейсмическое микрорайонирование проводится на основе учета ИГУ конкретного участка.

Перечислим факторы, заставляющие повышать сейсмический риск и соответственно балльность участка, указав также и возникающие опасности:

- резко расчлененный, тем более горный рельеф, вследствие чего резко возрастает опасность обвалов, оползней, селевых потоков;

- наличие на участке и вблизи него тектонических нарушений (разломы, сбросы, сдвиги и др.), по которым возможны смещения пород;

- высокое положение уровня подземных вод, обводненность пород;

- наличие в основании сильно выветрелых, трещиноватых скальных пород;

- то же – водонасыщенных песков (а для рыхлых – независимо от влажности) и глинистых грунтов с I_L>0,5. При сейсмических воздействиях возможно разжижение таких грунтов в основаниях сооружений, откосах насыпей и выемок.

- то же, вечномерзлых песчаных и глинистых грунтов, если предполагается их оттаивание при строительстве или эксплуатации сооружения; при этом их влажность повышается и они переходят в категорию предыдущих грунтов. В СНиП «Строительство в сейсмических районах» грунты подразделены на три категории; из них первая – благоприятные, а третья – неблагоприятные грунты, повышающие сейсмическую опасность. При первых расчетная сейсмичность может быть понижена, а при третьих, наоборот, повышена.

Антисейсмические мероприятия можно разделить на пассивные и активные. К первым относятся ограничения на нагрузки и параметры сооружений. Например, при сейсмичности 7…9 баллов высота насыпей на песчано-глинистых грунтах ограничена 20 метрами, глубина выемок 15 м. Сюда же относится прогноз землетрясения, информация населения о поведении и защите, страхование и другие меры социального характера.

Активные меры сейсмозащиты зависят от типа сооружений и рассматриваются в специальных курсах.