2.2.2. Виявлення зон подрібнення і тріщинуватості гірських порід

Тріщинуватість і подрібненість порід у процесі будівництва чи експлуатації споруд можуть зумовити наступні явища:

а) можливість зсуву і нерівномірного осідання споруд, розташованих у зоні подрібнення порід;

б) виток води з водосховищ в обхід плечей або в основі гребель, розташованих на тріщинуватих породах;

в) обводнення будівельних котлованів і гірничих виробок, які проходяться у тріщинуватих породах, що є колекторами підземних вод;

г) вивалювання значних об‘ємів порід під час будівництва котлованів або гірничих виробок;

д) зміну фізико-технічних властивостей порід на коротких відстанях, що тягне за собою зміну методів розробки гірських порід;

є) можливість підтікання води, інколи агресивної, до споруд по системах тріщин і розломах;

ж) вилуговування циркулюючими водами розчинних частин порід і виникнення карстового процесу.

Вивчення тріщинуватості і ступеня подрібненості порід слід починати з опису і документації тріщин. Під час опису тріщин необхідно вивчати і описувати: 1) розташування тріщин; 2) їх довжину і глибину; 3) ступінь глибочиння (зяяння) або ширину; 4) характер тріщин (тектонічні, нашарування, вивітрювання); 5) їх густину або частоту; 6) характер заповнення тріщин; 7) склад заповнювача; 8) властивості заповнювача.

Визначення розташування тріщин, елементів їх залягання виконується відомими в геології способами. Довжина і ступінь глибочіння визначається за допомогою мірних інструментів (рулетка, метр та ін.). За ступенем зяяня (ширини тріщин) доцільно розрізняти тріщини закриті (ледве помітні, інколи такі що лише можна здогадатися) і відкриті. Відкриті, в свою чергу, розділяються на капілярні шириною не більше 0,25 мм і некапілярні шириною більше 0,25 мм. Наявність закритих (волосяних) тріщин визначається розламуванням шматків породи, постукуванням молотком чи профарбовуванням зразка породи в лабораторних умовах.

Під час опису тріщин треба вказувати на їх форму, характер поверхні стінок (гладенька, шорстка, глянцева і т.п.), нальоти на поверхні тріщин (залізисті, крейдяні і ін.), приуроченість нальотів і характерних форм до певної глибини, зони чи частини тріщин.

Слід звертати увагу на розподіл у породі не лише тріщин, але й каверн, жеод, каналів, пор, визначити їх форму, характер, приуроченість до певного складу порід, певних умов залягання та ін. Необхідно також прослідкувати затухання тріщин з глибиною, встановити приуроченість їх розповсюдження і затухання до певного типу порід та умов залягання.

Потрібно описувати характер заповнення тріщин: повністю чи частово заповнена тріщина, до яких її частин приурочений заповнювач (вузьких, широких, звивистих, нижніх, верхніх), елементи залягання заповнених і незаповнених тріщин і т.п. Разом з тим треба вивчати склад заповнювача (гіпсовий, глинистий, залізистий і т.п.) і його властивості (твердість, еластичність, пористість).

Типові ділянки тріщинуватості слід фотографувати або замальовувати в масштабі. Для графічного зображення даних, отриманих під час вивчення тріщинуватості якого-небудь масиву чи району, рекомендовано користуватися способом “діаграма-круг” Ф.П.Саваренського або “роза-діаграма”.

Показниками тріщинуватості порід можуть бути:

1. Модуль тріщинуватості – кількість тріщин, що припадає на 1 погонний метр розрізу породи.

2. Питоме розтягнення – відсоткове відношення об‘єму відкритих тріщин до всього об‘єму породи.

3. Питома густота тріщин, яка визначається за формулою:

g = U _тр^. t_c, (2.1)

де U _тр – кількість тріщин одного напрямку, яка припадає на 1 м довжини поверхні (береться середня кількість тріщин, що припадає на 1 погонний метр, при вивченні 20-50 погонних метрів поверхні);

t_c – середня ширина тріщин.

4. Коефіцієнт тріщинної пустотності (за Л.І.Нейштадт), тобто відношення площі тріщин до площі поверхні породи, в межах якої зарисовуються і вимірюються тріщини. Цей кофіцієнт виражається у відсотках:

К_тр = (s/S) 100%, (2.2)

де s – площа поверхні тріщин;

S – площа поверхні відслонення, на якому виконуюються виміри.

Користуючись цими показниками, Л.І.Нейштадт (1957) запропонувала наступну класифікацію порід за ступенем тріщинуватості:

1. Породи слабко тріщинуваті (К_тр ) (спостерігаються тріщини волосні і шириною  1 мм).

2. Породи середньотріщинуваті (К_тр= 2-5%) (тріщини шириною 2-5 мм).

3. Породи сильнотріщинуваті (К_тр= 5-10 %) (поряд з тріщинами шириною до 5 мм спостерігаються тріщини шириною від 20 до 100 мм).

4. Породи дуже сильно тріщинуваті (К_тр ) (шириною від 20 до 100 і більше мм).

Про ступінь тріщинуватості порід можна судити опосередкованим способом, наприклад, за результатами буріння свердловин:

1. врахування проценту виходу керна; за інших однакових умов складу і властивостей порід, режиму буріння і інших показників, чим більш монолітні породи, чим вони менш тріщинуваті, тим вищий вихід керну;

2. підрахунок числа тріщин на 1 погонний метр керну;

3. спостереження за витратами промивної рідини;

4. огляд і фотографування стінок свердловин за допомогою спеціальних приладів і телепристроїв (фотокаротаж);

5. вимірювання щільності порід у свердловині (гамма-гамма-каротаж тощо).

Порівняльна оцінка ступеня тріщинуватості порід може виконуватися також за результатами дослідних нагнітань і наливів води в свердловини і гірничі виробки, а також дослідних відкачувань, якщо породи водоносні.

Оцінка впливу тріщин на стійкість місцевості повинна завершуватися обгрунтуванням інженерних заходів для усунення шкідливого впливу (укріплення гірничих виробок, цементація, глинизація, бітумізація, протифільтраційні завіси, дренажі і т.п.).

Запитання для самоконтролю.

1. Назвіть основні завдання тектонічних досліджень під час інженерно-геологічної оцінки місцевості.

2. Яким чином умови залягання порід впливають на стійкість споруд?

3. Охарактеризуйте різні варіанти (схеми) умов залягання порід та їх вплив на осідання споруд (за М.М.Масловим)

4. Яким за походженням бувають тріщини в гірських породах?

5. Дайте характеристику тектонічним тріщинам.

6. На які групи поділяються нетектонічні тріщини?

7. Назвіть явища, котрі виникають внаслідок тріщинуватості гірських порід.

8. Як вивчається тріщинуватість і подрібненість гірських порід під час інженерно-геологічних досліджень?

9. Охарактеризуйте показники тріщинуватості гірських порід, котрі застосовуються під час інженерно-геологічних досліджень.

10. Як поділяються породи за коефіцієнтом тріщинної пустотності?