Основные геологические структуры и их инженерно-геологические особенности

Горные породы и их инженерно-геологические особенности являются главным объектом изучения при изысканиях под все виды инженерных сооружений. Горными породами во многом определяются условия обводненности, своеобразие рельефа, интенсивности современных геологических процессов.

Размещение в земной коре горных пород определенного инженерно-геологического облика контролируется структурно-геологическими особенностями того или иного региона.

Основными структурными элементами земной коры, по современным представлениям, являются геосинклинали и платформы. Переходными между ними структурами являются орогены.

Геосинклиналь– область длительных и больших опусканий и одновременного с ними накопления громадных толщ осадочных и эффузивных образований. Обилие поступающего в геосинклиналь обломочного материала, интенсивный магматизм и определенный режим колебательных движений обуславливает образование в геосинклиналях специфических формаций: вулканогенно-осадочной (спилито-кератофи-ровой), джеспилитовой, яшмовой, глинисто-сланцевой и граувакковой, флишевой и …
молассовой (тонкозернистые известковистые илы).

В развитии геосинклинали различают два крупных этапа: главный или собственно геосинклинальный и заключительный или орогенный. Первый характеризуется интенсивными нисходящими движениями; геосинклиналь представляет углубляющийся морской бассейн, в котором накапливаются эффузивно-осадочные толщи большой мощности (до 15–20 км). Образуются эффузивные спилито-кератофировые формации, парагенетически связанные с ультраосновными и габброидными интрузиями.

Второй этап характеризуется сильными восходящими движениями, в связи с чем море отступает и на месте геосинклинали образуется архипелаг, превращающийся в дальнейшем в крупные скалистые участки суши. Одновременно, в результате фаз складчатости и магматической деятельности породы снимаются в складки и пронизываются гранитными интрузиями. Породы теряют эластичность, растрескиваются, по трещинам изливается магма. На месте геосинклинали образуется складчатая область, в пределах которой возникают активные процессы денудации. Постепенно горные сооружения разрушаются, участок земной коры превращается в платформу.

Платформа–это большая складчатая область, уплотнившаяся настолько, что лежащие на ней осадочные толщи (платформенный чехол) не подвергаются или почти не подвергаются складкообразованию. Эти толщи залегают почти горизонтально или реже собраны в большие, чаще пологие складки. Породы не метаморфизованы, мощность их значительно меньше, чем в геосинклиналях. Отличительным признаком этих толщ служит отсутствие гранитных интрузивных массивов.

Специфика условий формирования распространенных структур определяет их инженерно-геологические особенности. Эти особенности описаны Г.А. Голодковской (табл. 8).

 

 

Таблица8

Основные инженерно-геологические особенности главнейших тектонических структур

 

Платформенные области Складчатые области
Инженерно-геологи-ческие особенности Щиты Антиклизы и синеклизы древних платформ Молодые платформы Синклинории и антиклинории Внутренние и краевые прогибы
Геологическое строение Высокопрочные магматические и метаморфические породы докембрийского возраста Среднелитифицированные породы осадочного чехла с неудовлетворительными несущими свойствами Слаболитифицированные песчано-глинистые породы КZ возраста с низкими несущими свойствами Прочные осадочные, вулканогенные и интрузивные породы в различной степени метаморфизованные Карбонатно-терригенные, сульфатно-доломитовые и соленосные толщи различной прочности
Разрывная тектоника, мощные зоны раздробленных пород вдоль региональных разломов Практически горизонтальное залегание, локальная складчатость высоких порядков Горизонтальное залегание, выдержанность фаций на больших площадях Складчатые дислокации, осложненные разрывными нарушениями Весьма неравномерная дислоцированность
Обводненность Воды трещиноватого типа. Высокая обводненность приразломных зон Пластово-поровые воды, образующие сложнопостроенные водоносные комплексы. Высоконапорные воды неглубокого залегания Поровый тип водопроницаемости. Выдержанность водоносных горизонтов, часто агрессивность вод Пластовые и пластово-трещинные воды. Весьма пестрая обводненность Пластовые и пластово-поровые и пластово-трещинные воды, высоконапорные, часто засоленные, агрессивные
Современные геологические процессы Избирательное линейное выветривание на большие глубины. Обвалы, осыпи на склонах Крупные оползни – блоки, карст карбонатный Суффозия, заболачивание, засоление, оползни оплывины Склоновый карст; повышенная сейсмичность, локальная выветрелость по отдельным прослоям, пластам и разломам Карст, часто соляной и сульфатный
Явления при строительстве Повышение горного давления, вывалы в приразломных зонах Прорыв плывунов, деформации откосов, значительные водопритоки Низкая несущая способность. Высокая пористость и сжимаемость, выпар при разгрузке и набухании Обвалы, осыпи в откосах; высокие водопритоки в закарстованных массивах

Платформы. При инженерно-геологической характеристике платформ необходимо подчеркнуть, что породы складчатого фундамента залегают, как правило, глубоко и не влияют на оценку ИГУ территории. Лишь в пределах щитов породы фундамента выступают на дневную поверхность и являются объектом инженерной деятельности человека.

Инженерно-геологические условия платформенных щитов определяются тем, что породы, их слагающие, отличаются высокой прочностью. Щиты сложены породами геосинклинальных формаций докембрийского возраста. Они претерпели длительный и глубокий региональный метаморфизм и представлены гнейсами, гранитогнейсами, кварцитами, кристаллическими сланцами. Прочность этих пород в ненарушенном состоянии достаточна для возведения сооружений любого типа. Основными факторами, снижающими прочность массивов докембрийских пород, является их раздробленность и трещиноватость. Для всех щитов характерно широкое развитие региональных разрывных нарушений, имеющих определенную (часто С-В, С-З) ориентировку. Нарушения сопровождаются зонами тектонитов и повышенно-трещи-новатых пород, мощностью до нескольких километров. Помимо основных, региональных разломов, широко развиты разрывные дислокации более мелкие, локальные.

При строительстве на таких участках возможны обрушения в откосах, повышение горного давления, вывалы горных пород в горных выработках, тоннелях, пройденных в выветрелых и трещиноватых породах. Выявление ослабленных зон, изучение их размеров и состояния пород в сфере их влияния, являются главной задачей инженерно-геологических исследований на территории щитов. Решающее значение разрывная тектоника имеет и в формировании гидрогеологических условий щитов. Для них типичны воды трещинного типа. Зоны разломов, как правило, повышенно обводнены, являются путями сосредоточенной фильтрации подземных вод. Проходка в них подземных горных выработок, карьеров и строительных котлованов может сопровождаться значительными водопритоками (табл. 8).