книги / Основы прикладной геомеханики в строительстве
..pdfиым физико-химическим изменениям под воздействием силовых и температурных полей. В результате таких воздействий могут иметь место сильное уплотнение, цементация и перекристаллизация. Так, например, в результате метаморфизма сыпучие кварцевые пески могут перейти в кварцит, глинистые грунты — в сланцы и гнейсы, известняк — в мрамор и т. д.
Наиболее существенные изменения, как правило, претерпевают древние породы, перекрытые толщей позднейших осадков.
Природные напряжения в земной коре — геостатические и геодинамические. Многообразие силового и температурного полей в верхних слоях земной коры во многом определяет сложность фор мирования напряженно-деформированного состояния массивов горных пород в пространстве и во времени, что в конечном итоге •определяет сложность протекания геомеханических процессов. В формировании напряженно-деформированного состояния масси вов большую роль играют также их состав и строение, геометриче ские параметры, геофизические и геохимические процессы и свя занные с ними закономерности распределения температур и масс.
Основными силами, действующими в земной коре, являются си лы гравитации и тектоники, а также наземных и подземных вод и газов, космические силы и, наконец, силы, вызванные экзогенными природными процессами и инженерной деятельностью людей. Все эти силы по характеру их воздействия можно подразделять на по верхностные и объемные. К объемным силам (действующим на каждый элементарный объем массива) относятся силы гравитации, сейсмики, космические и гидродинамические; к поверхностным — силы, действующие на отдельных участках рассматриваемого мас сива, из которых следует выделить силы взаимодействия массива
с сооружением, тектонические силы сжатия, растяжения и сдвига,
атакже силы, вызванные инженерной деятельностью людей (при постройке высоких плотин и насыпей, откачке подземных вод, неф ти, газа и т. п.).
Мерой количественного метода описания геомеханических про цессов в массиве являются величины напряжений и деформаций и скорости их изменения в пространстве и во времени. Но так как напряжения и деформации в массиве горных пород зависят глав ным образом от действия поверхностных и объемных сил, рассмот рим более подробно роль отдельных сил в формировании напря женно-деформированного состояния массива.
Г е о с т а т и ч е с к и е н а п р я ж е н и я в з е м н о й к о р е , в ы з в а н н ы е д е й с т в и е м с и л г р а в и т а ц и и . Гравитацион ная сила (сила тяжести) представляет собой равнодействующую
силы притяжения и |
центробежной силы |
(В. А. Магницкий, 1965; |
В. Н. Жарков и др., |
1971), отнесенную к |
единице массы породы. |
Ускорение силы тяжести g при пренебрежении относительно малым по величине эффектом вращения Земли прямо пропорционально массе Земли М и обратно пропорционально квадрату расстояния
R от центра притяжения: |
|
е = о ^ - , |
(1.2) |
где G — гравитационная постоянная, равная |
6,67-Ю-8 см3/(г -с 2). |
Поскольку при решении прикладных задач геомеханики рас сматриваются самые верхние слои земной коры в пределах до не скольких километров, а часто и меньше, то можно считать измене ние ускорения силы тяжести незначительным и для практических расчетов принимать равным 9,81 м/с2.
Гравитационная сила является основной при формировании естественного напряженно-деформированного состояния массивов горных пород и действует повсеместно. Силе гравитации противо действуют силы упругой деформации горных пород, которые и об условливают равновесное состояние массивов. Вместе с тем на процесс формирования этого состояния существенное влияние ока зывают строение и состав массива горных пород, его геометриче
ские |
параметры (очертание рельефа, мощность отдельных слоев |
и их |
расположение по отношению к горизонту), а также физико |
механические свойства пород, слагающих массив.
К настоящему времени выполнено большое число исследований (Ж. С. Ержанов, 1964; А. Н. Динник, 1957; Г. А. Крупенников, 1940, 1972, и др.), в которых рассмотрен этот вбпрос. В них указы вается, что распределение напряжений существенным образом за висит от механических свойств пород, их изотропности и однород ности. Так, для идеально упругого, однородного, изотропного мас сива при невозможности горизонтального смещения и постоянстве плотности по глубине исследование проведено А. Н. Динником (1957). Такое распределение напряжений в упругом, изотропном, однородном полупространстве можно получить из различных пред положений, полагая, в частности, что в процессе осадконакоплений не возникает касательных напряжений и невозможно горизонталь ное смещение, а кривизна поверхности Земли оказывает незначи тельное влияние.
Другие случаи распределения напряжений, когда имеют место слоистость, анизотропность строения массива и т.п., рассмотрены в работах Г. Н. Савина (1947), С. Г. Лехницкого, Ж. С. Ержанова (1964) и др.
В указанных выше случаях при исследовании распределения напряжений в упругом полупространстве под действием силы тяже сти использовано условие отсутствия горизонтальных деформаций. Однако такое допущение не всегда можно принимать безогово рочно.
Учет нелинейных свойств горных пород при определении боко вого давления под действием сил гравитации приводит к трансцен дентным уравнениям. Важным фактором при определении боково го давления является также структурная прочность компрессион ного сжатия (Н. А. Цытович, 1968; 3. Г. Тер-Мартиросяи, 1976; В. Нгуен, 1977).
Анализ существующих решений задач по распределению напря жений в грунтовом полупространстве под действием сил гравита ции с учетом линейной и нелинейной деформируемости пород по казывает, что в настоящее время этот вопрос окончательно не раз решен и требует пристального внимания ученых, занимающихся проблемами прикладной геомеханики. Это связано с тем, что лю
бые задачи прикладной геомеханики требуют знания |
исходного |
напряженно-деформированного состояния нетронутого |
массива |
при действии сил гравитации. Несмотря на кажущуюся |
простоту |
проблемы, определение бокового давления в нетронутом массиве
.весьма сложно и зависит, как мы увидим, от многочисленных фак торов, в том числе однородности, изотропности, плотности, линей ной и нелинейной деформируемости, реологических свойств и проч ности пород, слагающих массив. Если к ним добавить и фактор норового давления в водонасыщенных породах, то проблема еще больше осложняется.
Следует особо отметить, что в рассмотренных выше задачах ни в одном случае не получили результата, где боковое давление превышало бы вертикальное. Это важное обстоятельство дает воз можность искать связь наблюдающихся аномалий в земной коре с другими причинами.
Г е о д и н а м и ч е с к и е н а п р я ж е н и я в з е м н о й к о р е , в ы з в а н н ы е д е й с т в и е м с и л т е к т о н и к и , а т а к ж е к о с м и ч е с к и х . Большинство исследователей склонно считать, что превышение горизонтального напряжения над вертикальным в отдельных районах земного шара связано с тектоническими силами и, по-видимому, это так, если речь идет о целых регионах. Действи тельно, тектонические, силы возникают вследствие движения от дельных глыб земной коры. Колебательные движения (поднятие и опускание) в силу малых скоростей проявляются не всегда ощути мо. Однако за определенные геологические периоды, а иногда на протяжении нескольких десятилетий они могут оказать существен ное влияние на начальное напряженное состояние массивов.
Все виды тектонических движений, по-видимому, приводят к формированию избыточного (по отношению к геостатическому) поля напряжений, где могут наблюдаться горизонтальные напря жения сжатия и растяжения, а также напряжения сдвига.
О наличии геодинамического поля напряжений судят по резуль татам непосредственных измерений горизонтальных напряжений в горных выработках в двух перпендикулярных плоскостях (рис. 1.3).
Избыточные горизонтальные напряжения, значительно превос ходящие геостатические, являются геодинамическими; они наблю даются уже на глубине 10—15 м в некоторых точках Швеции, За падной Финляндии и США и на более значительной глубине в дру гих районах, главным образом в кристаллическом фундаменте и в складчатых комплексах (П. Н. Кропоткин, 1973), и почти отсутст вуют в осадочном чехле и в трещиноватых разностях скальных по род.
Непосредственные измерения горизонтальных напряжений на глубинах.880 м (Центральная Швеция), 915 м (Донецкий бассейн) и 1100 м (Альпы) показали, что они равны соответственно 1020, 1150 и 1220 кгс/см2 (~102, 115, 122 МПа), что на 500—600 кгс/см2 превышает величины удвоенного гидростатического давления.
По результатам анализа измерений напряжений можно считать, что зона избыточных напряжений охватывает начиная с глубин 10—200 м гранитный слой, или складчатый кристаллический фун-
|
|
|
|
(гх+<гу,ктс/см5 |
Дамент земной |
коры, |
в са- |
||||
Q |
200 |
400 600 |
800 |
юоо 1200 1400 .1600 |
м ых |
р а зл и чн ы х |
районах |
||||
|
|
|
|
|
(П. И. Кропоткин, 1973). |
||||||
|
|
|
|
|
Следует, |
однако, |
отме |
||||
|
|
|
|
|
тить, что наличие |
аномаль |
|||||
|
|
|
|
|
ных горизонтальных |
напря |
|||||
|
|
|
|
|
жений в верхних слоях зем |
||||||
|
|
|
|
|
ной коры возможно |
объяс |
|||||
|
|
|
|
|
нитьглобальным полем на |
||||||
|
|
|
|
|
пряжений вследствие обще |
||||||
|
|
|
|
|
го сокращения радиуса Зем |
||||||
|
|
|
|
|
ли в |
современную |
геологи |
||||
|
|
|
|
|
ческую эпоху, а также нали |
||||||
Рис._Щ. Изменение величины суммы |
чием концентрирующих фак |
||||||||||
торов, таких, как неоднород |
|||||||||||
напряжений 0*+ffv с глубиной Я по |
|||||||||||
результатам непосредственных изме |
ные включения, криволиней- |
||||||||||
рений в |
различных |
точках земного |
ность |
рельефа, |
внутренние |
||||||
шара (по П. Н. Кропоткину): |
строения структур и т. д. Но |
||||||||||
1 — линия удвоенного гидростатического |
|||||||||||
давления; |
2 — линия, |
соответствующая |
последние имеют локальный |
||||||||
сумме напряжений |
а х -\-0 y f рассчитанной |
характер и не могут опреде |
|||||||||
по |
формуле Н. Хаста |
(точки получены |
|||||||||
по |
непосредственным измерениям различ |
лить |
картину |
напряженно- |
|||||||
ными авторами в разных районах зем |
деформированного |
состоя |
|||||||||
ного шара) |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
ния региона. |
|
|
|
|
||
Таким образом, в формировании начального напряженного со |
|||||||||||
стояния массивов горных пород решающую |
роль |
могут |
играть |
тектонические силы. Учет этого фактора возможен только на осно вании результатов непосредственных измерений горизонтальных напряжений и построения изолиний напряжений.
Влияние космических гравитационных сил на напряженное со стояние земной коры в настоящее время объясняется на основании данных о зависимости землетрясений от лунных фаз.
В ряде работ |
(И. В. Батюшкова, |
1966; Б. Л. Личков, 1965; |
И. П. Дружинин, |
1963; В. П. Пузырей, |
1969, и др.) в формирова |
нии напряженного состояния земной коры уделяется больше вни мания роли сил приливного действия Луны, Солнца и вращения Земли, чем силам, вызванным внутренними процессами. Так, на пример, статистическая обработка многочисленных (более 300) данных по случаям внезапных выбросов угля и газа в шахтах, а также проявления горного давления выявила зависимость часто ты этих явлений от лунного притяжения и солнечной активности.
Аналитические исследования (А. Надаи, |
1969; В. Н. Жарков |
и др., 1971) показали, что гравитационные |
силы, вызванные Лу |
ной, хотя и крайне медленно, но непрерывно воздействуют на зем ную оболочку и смещают ее в обоих полушариях к экваториальной области. Физико-географические очертания континентов подтверж дают эти выводы.
Вместе с тем исследования о степени влияния на напряженнодеформированное состояние четвертичных отложений космических сил гравитации практически отсутствуют. Для решения же при кладных задач геомеханики учет этих воздействий при строитель стве специальных сооружений, чувствительных к незначительным неравномерным осадкам, необходим.
Напряженное состояние в земной коре, вызванное экзогенными процессами и инженерной деятельностью людей. В л и я н и е экз о - г е н н ы х п р о ц е с с о в . Вследствие взаимодействия с атмосферой, гидросферой и тектоносферой в верхних слоях земной коры имеет место непрерывное изменение -полей напряжений и деформаций. На фоне эндогенных процессов они протекают значительно быстрее и оказывают непосредственное влияние на взаимодействие соору жений с окружающей геологической средой. Поэтому формирова ние полей напряжений вследствие динамики развития экзогенных процессов имеет первостепенное значение при прогнозировании ха рактера взаимодействия сооружения с окружающей геологической средой.
Многообразие экзогенных процессов и их проявлений, обуслов ленных конкретными инженерно-геологическими условиями, за трудняет перечислить в рамках настоящей книги все случаи. Вмес те с тем наиболее важные и определяющие факторы могут быть
выделены. К ним |
относятся: 1) |
фактор рельефа и |
изменение его |
в пространстве и |
во времени; |
2) пространственная |
изменчивость |
строения и физико-механических свойств (пород, слагающих верх ние слои земной коры; 3) особенность инженерно-геологической ■обстановки данного региона.
Учет влияния этих факторов на характер взаимодействия соору жений с окружающей геологической средой является одной из ос новных задач прикладной геомеханики в строительстве.
В л и я н и е и н ж е н е р н о й |
д е я т е л ь н о с т и л ю д е й (ан- |
т р о п о г е н н ы е п р о ц е с с ы ) . |
Говоря о влиянии сил, вызванных |
инженерной деятельностью людей, следует сказать, что в XX в. че ловек стихийно или сознательно стал изменять состояние оболочек Земли: атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы (Н. А. Цытович, 1973; Е. М. Сергеев, 1978, и др.). Наряду с такими мощными природными агентами, как теплообмен, воздух, вода, газы, снег, лед, микроорганизмы и т. д., инженерная деятельность оказывает ■существенное влияние на характер протекания экзогенных геомеханических процессов, что в конечном итоге отражается на напря жённо-деформированном состоянии массивов пород в самых верх них слоях земной коры.
Чтобы достаточно хорошо представить масштабы инженерного* воздействия на окружающую среду, приведем несколько цифр и; фактов (Ф. В. Котлов, 1978; Р. Леггет, 1976; А. В. Сидоренко, 1967;
Е.М. Сергеев, 1978).
Впервую очередь обращают на себя внимание демографиче
ский взрыв и его последствия. Действительно, рост численностинаселения земного шара поражает своей стремительностью. К на чалу нашей эры население планеты составляло 200 млн. человек,,
к 1000 г. — около 300 млн.; 1500 |
г. — 440 млн.; 1800 |
г. — 910 млн., |
||
1900 |
г. — ,1620 млн., |
в 1969 г. — |
3,5 млрд. К началу |
XXI в. будет |
6—7 |
млрд, человек. |
Идет бурный процесс расселения человека и |
миграции его на необжитые места. Строятся новые города и рас ширяются старые. Численность городского населения растет и до стигает 85% в ФРГ, 80% в Англии, 75% во Франции, 70% в США. В настоящее время площадь Земли, занятая под жилые застрой ки и другие инженерные сооружения, составляет 4% суши, предполагается, что к 2000 г. эта площадь будет занимать около 15%, причем расширение городов отражается на равновесных про цессах в окружающей среде. Города стали ареной коренного пре образования верхних слоев земной коры. Обычное содержание уг лекислого газа С 02 в атмосфере составляет 0,03%, а в городах — 0,04%. Солнечная радиация в городах меньше на 30—40%, а тем пература выше на 3—8° С. Изменение климата города и окрестнос тей иногда равно передвижению по широте в естественных усло виях на 20°
Общая амплитуда изменений рельефа городов составляет 1100 м, причем величина искусственного повышения отметок колеблется от 0,5 до 300 м, а понижения — от 0,5 до 800 м.
Влияние города на подземные воды распространяется на глуби ну от 0,5 до 100 м, а иногда до 4000—6000 м. Уменьшается коэф фициент инфильтрации атмосферных осадков на 30—70%, величи на водопонижения достигает 100 м и более. Пьезометрические уровни артезианских горизонтов за счет длительной и интенсивной откачки подземных вод и образования депрессионных воронок по низились, например, в Лондоне до 100 м, в Киеве — до 65 м, в Москве — до 100 м, в Ленинграде — до 60 м и т. д. Площади мульд оседания в городах в связи с этим увеличились до 35 000 км2 и бо лее, а максимальная величина оседания — 0,35 м в Москве, 0,3 м в Лондоне, 2,2 м в Осаке, 7,0 м в Токио, 9,0 м в Мехико.
Уровни грунтовых вод повышаются на 2— 10 м (есть случаи повышения до 100 м), что связано с подпором уровня рек, инфиль трацией из водохранилищ, каналов, прудов, утечкой воды из под земных сетей и резервуаров, искусственными поливами, уничтоже нием естественных дрен, конденсацией влаги под зданиями и соору жениями и пр.
Величина подтопления на отдельных участках в городах дости гает: до 30 м в Запорожье, 10—20 м в Ростове-на-Дону, 10— 15 м в Одессе, 8—12 м в Челябинске, 4—6 м в Саратове, 8 м в Тбилиси, 2—4 м в Ташкенте и Киеве, 2—6 м в Баку.
Вертикальная зона активного изменения равновесного состоя ния пород в городах превышает 20—50 м.
Культурный слой в некоторых городах составляет: 45 м в Одес се, 14 м в Киеве, 24 м в Баку, 22 м в Москве, 18 м в Ташкенте, 17 м в Волгограде, 10 м в Ленинграде, 25 м в Лондоне, 23 м в Сан-Фран циско, 20 м в Париже и т. д.
Воздействие человека на земную оболочку вследствие его ин женерной деятельности растет вглубь. Глубина отдельных рудни ков в Южной Африке достигла 3950 м, в Индии — 3800 м. Добыча угля в Европе производится на глубине 1300 м, в СССР — до 1100—1200 м. Глубина карьеров достигает 800—1000 м, строитель ных котлованов — 100 м и более, туннелей — 2000—2500 м, откачка нефти, газа и воды — 8—10 км. И все это не предел человеческих возможностей. В перспективе.ожидается дальнейший штурм глубин земной коры в связи с необходимостью освоения полезных ископа емых, а также расширения и углубления подземного строительства.
Внекоторых районах Кузбасса (Ф. В. Котлов, 1978) глубина провалов над выработками превышает 20 м (есть случаи провалов до 70 м). Сдвижение пород в массиве и оседание поверхности на 100 см и более происходит над туннелями и подземными станция ми метрополитена.
Впоследнее время в связи с ростом энергетического голода и освоением засушливых земель вновь начало бурно развиваться строительство речных гидротехнических и мелиоративных соору жений. Строительство высоких плотин и заполнение водохранилищ вызывают изменение равновесных процессов в окружающей среде, иногда на глубину до нескольких километров. В СССР суммарная длина берегов водохранилищ превышает 35 тыс. км, а протяжен ность каналов-— 320 тыс. км; вдоль этих берегов развиваются спе цифические геомеханические процессы.
Всвязи с необходимостью освоения шельфовой зоны морей и океанов проблема прогнозирования процессов в береговой зоне также стала актуальной. Оползни, вызванные инженерной дея тельностью людей в береговой зоне, увеличились в период с 1962
по 1972 г. на 19,5%, а суммарная площадь оползней — на 42,1%.
Из приведенных выше примеров видно, что инженерная деятель ность человека многогранна и что под влиянием этого фактора претерпевают изменение все элементы окружающей среды: атмос фера, климат, почвенный и растительный покров, рельеф, подзем ные воды, верхняя часть литосферы. Причем в некоторых случаях эти изменения распространены на большие площади и носят регио нальный характер.
Таким образом, инженерная деятельность людей и природные агенты — это мощные силовые факторы, оказывающие существен ное влияние на ход и направленность многих современных экзоген ных геомеханических процессов и явлений, которые в конечном итоге отражаются на условиях строительства и эксплуатации со оружений.
1.3.СОВРЕМЕННЫЕ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ИХ РОЛЬ
ВИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНОЙ ПРАКТИКЕ
Классификация геомеханических процессов. Геомеханические процессы эндогенные (глубинные) и экзогенные (поверхностные) играют огромную роль в прикладной геомеханике. Следует отме тить, что не всегда возможно провести четкую границу между эндо генными и экзогенными процессами, так как они протекают под воздействием одного и того же силового гравитационного поля. Большое влияние на экзогенные процессы оказывают фактор рель ефа, неоднородность строения и состава верхних слоев земной коры, что может служить критерием для их выделения. Эндогенные про цессы вызываются в основном тектоническими движениями; они охватывают земную кору на значительную глубину и не зависят от современного рельефа земной коры. Кроме того, эндогенные про цессы в какой-то степени могут оказать влияние на ход развития экзогенных процессов, в то время как обратное влияние незначи тельно или вовсе отсутствует.
Ф а к т о р ы , в л и я ю щ и е на э к з о г е н н ы е п р о ц е с с ы . На экзогенные геомеханические процессы большое влияние оказы вают природные и антропогенные факторы. Причем интенсивность развития и направленность экзогенных геомеханических процессов во многих случаях могут быть изменены под воздействием антро погенных факторов (например, активизация оползневого процесса вследствие подрезки склона и т. д.). Как природные, так и антро погенные факторы, влияющие на ход развития экзогенных геоме ханических процессов, можно подразделить на механические, фи зические и химические.
К механическим можно отнести факторы, которые оказывают непосредственное механическое влияние на процесс формирования напряженно-деформированного состояния рассматриваемого мас сива. К ним относятся: а) природные факторы — изменение релье фа во времени (тектонические и сейсмические воздействия), изме нение веса вышележащей породы или ледяного покрова, оврагообразование и береговые процессы, пространственная изменчивость физико-механических свойств пород во времени, карстообразование; б) антропогенные факторы — пригрузка массива вследствие возведения сооружений, отсыпки отвалов и заполнения водохрани лищ, разгрузка массива в результате устройства выемки, подрезка природных склонов, динамические и вибрационные воздействия ин женерной деятельности, горные работы (открытая и подземная разработка месторождений полезных ископаемых), извлечение из недр земли горных пород, газа, нефти и воды.
К физическим относятся факторы, вызывающие изменение фи зического состояния пород в верхних слоях земной коры. К ним от носятся: а) природные факторы — изменение физико-географиче ских условий, изменение температурного поля, изменение гидроди намического поля в результате изменения режима подземных вод, изменение физического состояния горных пород вследствие физи-
ческих превращений; б) антропогенные факторы — изменение тер мического режима, искусственное водопонижение и образование депрессионных воронок, искусственное обводнение, изменение по верхностной гйдросферы, связанное с созданием водохранилищ и- ирригационных каналов, изменение физических условий залегания пород вследствие их вскрытия и пр.
Изменение термического режима пород и подземных вод может вызвать морозное пучение, образование подземного льда (гидролаколиты, ледяные бугры, пластовые льды), термопросадки и тер моусадки, подземное выгорание угля, сланцев и торфов и после дующие просадки поверхности.
Изменение режима подземных вод может привести к образова нию депрессиоиной воронки и оседанию земной поверхности, осу шению огромных массивов. Искусственное обводнение может быть причиной формирования новых водоносных горизонтов, подтопле ния и заболачивания территорий, набухания и просадок, изменения зоны аэрации, механической и химической суффозии, активизации оползней и уменьшения несущей способности пород.
Изменение поверхностной гидросферы может вызвать изменение, режима стока естественных водоемов, затопление местности, пере формирование берегов водохранилищ, оползни и т. д.
К химическим относятся факторы, вызывающие изменение со става и структуры горных пород и подземных вод. К ним относят ся: химическая суффозия и переотложение солей, органические процессы в связи с деятельностью бактерий и других агентов, це ментация частиц и их разупрочнение вследствие растворения, изме нение химического состава поровой жидкости, добыча полезных ископаемых способом подземного растворения пород, термическое
ихимическое закрепление пород. Эти факторы могут быть причиной дезинтеграции и агрегации горных пород, карстовых явлений, об разования органогенных видов осадочных пород (торф, каменный - уголь, известняк, доломит, мел и др.).
Формирование геомеханических процессов происходит избира тельно в зависимости от сочетания природных и антропогенных факторов. Причем в большинстве случаев современные геом'еханические процессы протекают под воздействием антропогенных фак торов, вследствие чего возникают характерные типы антропогенных ландшафтов, обусловленные различными видами инженерной дея тельности: строительством городов и ведением городского хозяйст ва; строительством и эксплуатацией гидротехнических сооружений
иводохранилищ; промышленным строительством и эксплуатацией; горнорудной промышленностью; откачкой подземных вод, нефти ir газа; строительством автомобильных и железных дорог, магист ральных трубопроводов и других наземных и подземных коммуни каций; искусственным орошением и осушением земель.
Для каждого вида инженерной деятельности характерны свои особенности протекания геомеханических процессов и, следователь но, возникают специфические инженерные проблемы, которые не
обходимо решать с учетом этих особенностей.
Влияние эндогенных геомеханических процессов в земной коре на инженерную деятельность людей. Эндогенные геомеханические процессы, вызванные различными факторами, подразделяются на две основные группы: эпейрогенические — колебательные и орогеннческие — дислокационные (В. В. Белоусов, 1975; М. В. Гзовский, 1975; В. Е. Ханн, 1964).
Колебательные движения (поднятие и опускание) верхних сло ев земной коры проявляются неравномерно как во времени, так и в пространстве вследствие неоднородного строения и состава зем ной коры, а также температурного и силового полей. Из-за малых скоростей они проявляются не всегда ощутимо. Однако за опреде ленные геологические периоды, иногда на протяжении нескольких десятилетий, они могут оказать существенное влияние на процесс формирования напряженно-деформированного состояния верхних слоев земной коры, особенно в массивных кристаллических породах.
Дислокационные двиоюения земной коры приводят к разрывным
(дизъюнктивным), складчатым (пликативным) и складчато-раз рывным нарушениям, вследствие чего образуются новые формы залегания горных пород. Причем для разрывных нарушений харак терны быстрые сдвиги и скольжения по фиксированным поверхно стям, кручения и разрыв сплошности. При складчатых движениях наблюдается вязкопластическое деформирование горных пород и образование складчатости и изгибов. При складчато-разрывных движениях образуются и те и другие формы деформаций.
К современным эндогенным геомеханическим процессам отно
сятся: глобальные — общекоровые |
(тектонические |
колебательные |
движения и глубинные разломы), |
внутрикоровые |
(тектонические |
движения и складкообразование), тектоника дна океанов, солнеч ные и лунные приливы твердой и жидкой оболочки Земли; регио нальные— опускание и послеледниковое поднятие земной поверх ности, соляная тектоника, складкообразование, сдвиги, сбросы, надвиги и другие виды деформаций слоев земной коры, сейсмиче ские процессы и явления.
Эндогенные геомеханические процессы, вызванные естественны ми факторами, чаще всего происходят медленно и проявляются на ландшафте местности лишь по прошествии большого периода. Про исходит это в большинстве случаев, потому, что коренные массивно кристаллические горные породы прикрыты чехлом четвертичных отложений, который сглаживает картину внутренних процессов, особенно там, где этот чехол сложен пластичными породами.
О наличии активной деятельности эндогенных геомеханических процессов судят по результатам непосредственных измерений на пряжений и деформаций на различных глубинах и в различных районах земного шара (П. Н. Кропоткин, 1973; В. В. Белоусов. 1975; М. В. Гзовский, 1975; Г. С. Золотарев, 1968, и др.). Анализ этих измерений позволяет судить о механизме протекания эндоген ных геомеханических процессов в различных районах и составлять кратковременный и долговременные прогнозы, необходимые для перспективного планирования и освоения территорий.