Массивы горных пород

Горная энциклопедия. Массив горных пород

Массивы горных пород

Приглашаем посетить сайт

Просвещение (lit-prosv.niv.ru)

По первой букве
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Массив горных пород

Массив горных пород (a. massif, block, rock mass, solid mass, solid strata; н. Gesteinskorper, Gesteinsmasse; ф. massif, masse rocheuse; и. macizo, macizo virgen, macizo de rocas) – участок земной коры, характеризующийся общими условиями образования и определёнными инж.-геол. свойствами слагающих его горн. пород.

Массивы отличаются особенностями залегания и степенью нарушенности (трещиноватостью и блочностью) слагающих г. п., минералогич. составом, текстурой и пористостью г. п., наличием жидких (вода, нефть, рассолы) и газообразных (метан и др.) включений, их связью c твёрдыми составляющими, a также показателями геомеханического (действующие силы, напряжения и деформации гравитац., тектонич.

и техногенного происхождения) и физического (эрозионные процессы и др.) состояния. Выделение M. г. п. производится путём инж.-геол. и гидрогеол. изысканий, масштабы к-рых устанавливаются в зависимости от поставленных целей при решении науч. проблем и прикладных задач разработки м-ний п. и. и строительства. M. г. п. в горном делe – участок развития физ.-механич.

явлений и процессов в результате воздействия естеств. или искусств. факторов при ведении горн. работ, a также при возведении разл. сооружений. При этом к естеств. воздействиям относятся гравитац. и тектонич. напряжения, a к искусственным – напряжения и силы, вызванные подработкой массива, отпором крепи выработок, давлением фундаментов и др.

Характеристики состояний и свойств пород массива определяют условия ведения горн. работ, возведения сооружений; они являются основанием при проектировании горн. работ.

Особенностью M. г. п. как среды действия прикладываемых сил, напряжений, развития деформаций, сдвижений и разрушений является его неоднородность: деформации сосредотачиваются преим. в ослабленных элементах структуры массива (в трещинах и др.), в меньшей мере деформируются блоки монолитной породы, ограниченные трещинами.

Разрушение пород происходит, как правило, c образованием в направлениях макс. значений касательных напряжений сдвиговых поверхностей скольжения, формирующихся в виде зон образования и согласного поворота примыкающих друг к другу призмообразных элементарных породных блоков. Сопротивление этому сдвигу обусловлено сопротивлением разрушению г. п.

при оформлении блоков, a также сопротивлением разрыхлению при их повороте. B случаях близкой взаимной ориентировки макс. касательной напряжений и протяжённых поверхностей ослабления массива развитие деформаций и разрушения происходит преим. в плоскости этого ослабления. B зависимости от горно-геол. условий и характера проектируемых горн. работ поведение и свойства г. п.

массива приближённо отображают механич. закономерностями разл. идеализир. классич. сред. B условиях высоких трёхосно-сжимающих нагрузок (на больших глубинах разработки в удалении от свободных обнажений) механическое состояние массива c достаточной мерой приближения оценивается положениями механики сплошной среды.

Условием корректного приложения к массиву этих положений является применение их к участкам массива, достаточно большим по сравнению c размерами структурных элементов. При масштабном соотношении этих размеров не менее чем 15-20-кратном неоднородность массива приближённо рассматривают как квазиоднородность.

Механические свойства массива в расчётах его сопротивления и деформаций характеризуют соответствующими показателями монолитной породы, скорректированными коэфф. структурного ослабления, зависящими от меры нарушенности массива (частоты и связности трещин) и от вида и уровня напряжённого состояния. B условиях высоких трёхосно-сжимающих напряжений и при значит.

превышении размеров нагруженных зон массива по сравнению c размерами структурных элементов значения коэфф. структурного ослабления массива близки к единице. B условиях, близких к одноосному или двухосному напряжённому состоянию (напр., в нешироких целиках и вблизи выработок), значимость структурных ослаблений (трещин, контактов) преобладает и значения коэфф.

структурной ослабленности значительно меньше единицы. M. г. п. в этом случае является дискретноблочной средой, устойчивость к-рой оценивается расчётом сцепления и трения контактов взаимно смещающихся монолитных блоков породы. Для количеств. оценки влияния структурных ослаблений M. г. п. на его устойчивость, деформации, перемещения и взаимодействие c инж.

сооружениями в разл. условиях используют ряд методов. Среди них – механические испытания породных образцов c естеств. ослаблениями или системой искусственно созданных поверхностей нарушения сплошности породы на прессах и спец. установках (стабилометрах) c определением при разл.

видах и уровне напряжённого состояния либо показателей сцепления и трения по поверхностям, либо паспорта прочности породы. Применяются и натурные испытания породы без извлечения её из массива путём искусств. нагружения оконтуренного в массиве блока c помощью нагрузочных устройств (домкратов, гидроподушек, прессиометров и др.).

Из эквивалентных материалов создаются модели проектируемой горно-геол. обстановки в лабораторных условиях. Иногда такая оценка осуществляется путём проведения опытных горн. работ (напр., опытная подработка откосов) или использования в качестве опытных горн. работ обобщённых результатов натурных наблюдений за устойчивостью массивов в аналогичных случаях горн. и строит. практики.

Литература: Крупенников Г. A., Общие методические положения комплексного исследования проблем горной геомеханики, Л., 1970 (Труды ВНИМИ, сб. 81); Фисенко Г. Л., Предельные состояния горных пород вокруг выработок, M., 1976; Введение в механику скальных пород, пер. c англ., M., 1983.

K. A. Ардашев.

© 2000- NIV

Источник: http://bio.niv.ru/doc/encyclopedia/mining/articles/59/massiv-gornyh-porod.htm

Воздействия на горные породы и их массивы

Массивы горных пород

Горные породы

В процессе инженерно-хозяйственной деятельности человека горные породы, слагающие верхнюю часть земной коры, в той или иной степени претерпевают сжатие, растяжение, сдвижение, водонасыщение, осушение, вибрации и другие воздействия.

Изменения, происходящие в породах при различных воздействиях, детально изучают. Это необходимо для прогноза возможного развития опасных геологических процессов, негативно влияющих на экологическую обстановку.

К числу основных антропогенных воздействий на породы относятся: статические и динамические нагрузки, тепловое воздействие, электрические воздействия и др.

Статические нагрузки. Это наиболее распространенный вид антропогенного воздействия на горные породы. Под действием статических нагрузок от зданий и сооружений, достигающих 2 МПа и более, образуется зона активного изменения горных пород, достигающая глубин 70-100 м. При этом наибольшие изменения наблюдаются в:

1) вечномерзлых льдистых породах, на участках залегания которых часто наблюдаются оттаивание, пучение и другие процессы;

2) сильносжимаемых породах, например, заторфованных, илистых и др.

Динамические нагрузки. Вибрации, удары, толчки и другие динамические нагрузки типичны при работе транспорта, ударных и вибрационных строительных машин, заводских механизмов и т. д.

Наиболее чувствительны к сотрясению рыхлые недоуплотненные породы (пески, водонасыщенные лессы, торф и др.).

Прочность этих пород заметно снижается, они уплотняются (равномерно или неравномерно), структурные связи нарушаются, возможно внезапное разжижение и образование оползней, обвалов, плывущих выбросов и других неблагоприятных процессов.

Особым видом динамических нагрузок являются взрывы, действие которых сходно с сейсмическими воздействиями. Массивы горных пород взрывают при строительстве автомобильных и железных дорог, гидротехнических плотин, добыче полезных ископаемых и т. д.

Очень часто взрывы сопровождаются нарушением природного равновесия ¾ возникают оползни, обвалы, осовы и т. п. Так, по данным А. А.

Махорина (1985), в результате взрыва многотонного заряда в одном из районов Кыргызстана, при строительстве каменно-набросной плотины, на склонах образовалась зона нарушенных пород с трещинами от 0,2 до 1 м в ширину и до 200 м в длину. По ним произошли смещения горных пород объемом до 30 тыс. м3.

Тепловое воздействие. Повышение температуры горных пород наблюдается при подземной газификации углей, в основании доменных и мартеновских печей и др.

В ряде случаев температура пород повышается до 40-50 °С, а иногда и до 100 °С и более (в основании доменных печей).

В зоне подземной газификации углей при температуре 1000-1600 °С породы спекаются, «каменеют», теряют свои первоначальные свойства.

Как и другие виды воздействия, тепловой антропогенный поток влияет не только на состояние горных пород, но и на другие компоненты окружающей природной среды. Изменяются почвы, подземные воды, растительность.

Электрическое воздействие. Создаваемое в горных породах искусственное электрическое поле (электрифицированный транспорт, ЛЭП и др.) порождает блуждающие токи и поля.

Наиболее заметно они проявляются на городских территориях, где имеется наибольшая плотность источников электроэнергии.

При этом изменяются электропроводность, электросопротивляемость и другие электрические свойства пород.

Динамическое, тепловое и электрическое воздействие на горные породы создают физическое загрязнение окружающей природной среды.

Массивы горных пород

Массивы горных пород и, в первую очередь, их поверхностные толщи, в ходе инженерно-хозяйственного освоения, подвергаются мощному антропогенному воздействию.

Возникают (или усиливаются) такие опасные ущербообразующие геологические процессы, как оползни, карст, подтопление и др.

Оползни. Оползни представляют собой скольжение горных пород вниз по склону под действием собственного веса грунта и нагрузки ¾ фильтрационной, сейсмической или вибрационной. Для оползней характерно отсутствие вращения и опрокидывания смещающихся масс. Оползни явление частое на склонах долин рек, оврагов, берегов морей, искусственных выемок.

Большой ущерб природной среде ежегодно приносят оползневые процессы на берегах Черноморского побережья Кавказа, Крыма, в долинах Волги, Днепра, Дона и многих других рек и горных районов.

Оползни нарушают устойчивость массивов горных пород, негативно влияют на многие другие компоненты окружающей природной среды (нарушение поверхностного стока, истощение ресурсов подземных вод при их вскрытии, образование заболоченностей, нарушение почвенного покрова, гибель деревьев и т. д.).

Известно немало примеров оползневых явлений катастрофического характера, приводящих к значительным человеческим жертвам.

Карст. Геологическое явление, связанное с растворением водой горных пород (известняков, доломита, гипса или каменной соли), образованием при этом подземных пустот (пещер, каверн и др.) и сопровождаемое провалом земной поверхности, получило название карста. Массивы горных пород, в которых развивается карст, называются закарстованными.

Карст широко распространен в мире, в том числе и в России, в частности в Башкирии, Крыму, в центральной части Русской равнины, в Приангарье, на Северном Кавказе и во многих других местах, где имеются растворимые горные породы.

Хозяйственное освоение закарстованных массивов горных пород ведет к существенному изменению природной среды. Карстовые процессы заметно оживляются: образуются новые провалы, воронки, колодцы и др.

По данным Р. Ньютона (1984), в США только в штате Алабама произошло более 40 тыс. искусственно вызванных провалов и оседаний земной поверхности, связанных с активизацией карста. Отдельные воронки достигли 50-60 м в диаметре и до 30 м в глубину. Образование провалов и воронок связывают с интенсификацией отбора подземных вод.

Активизация карста отмечается и во многих районах России, в частности на территории Москвы и Московской области. Ранее Москва считалась городом, где карстовые процессы затухли и не проявляли себя на поверхности земли.

Указанная выше причина, а также динамические вибрационные воздействия транспорта и строительства, статические нагрузки и другие факторы (возможно загрязнение подземных вод) заметно усилили эти процессы.

Одним из важных направлений в сохранении окружающей природы является охрана карстовых пещер ¾ уникальных памятников природы (рис.15.5). При массовых туристских посещениях в них нарушается тепловой и водный режим, возможно «таяние» сталактитов и сталагмитов, другие негативные изменения геологической среды.

Рис. 15.5. Большая Азишская карстовая пещера (Северный Кавказ)

Подтопление. Процесс подтопления ¾ яркий пример ответной реакции природной среды на действие антропогенных факторов. Впервые он привлек внимание при создании водохранилищ, когда уровень грунтовых вод по их берегам стал быстро подниматься.

В настоящее время под подтоплением понимают любое повышение уровня грунтовых вод до критических величин (менее одного – двух метров от поверхности земли).

Подтопление территорий весьма негативно влияет на природную среду. Массивы горных пород переувлажняются и заболачиваются. Активизируются оползни, карст и другие неблагоприятные процессы. В лессовых глинистых грунтах возникают просадки, в глинах набухание.

Возрастает сейсмическая балльность подтопленной территории. Кроме того, в результате вторичного засоления почв угнетается растительность, возможно химическое и бактериальное загрязнение грунтовых вод, ухудшается санитарно-эпидемиологическая обстановка.

Причины подтопления разнообразны, но практически всегда связаны с деятельностью человека.

Это ¾ утечки воды из подземных водонесущих коммуникаций, засыпка естественных дрен ¾ оврагов, асфальтирование и застройка территории, нерациональный полив улиц, садов, скверов, барраж подземных вод (т. е. задержка их движения глубокими фундаментами), фильтрация из водохранилищ, прудов-охладителей АЭС и др.

Сейчас в нашей стране подтопление территорий, особенно городских, приняло массовый характер. В России подтоплено свыше 900 городов и поселков городского типа, в том числе такие города, как Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Волгоград, Иркутск, Новосибирск, Саратов и многие другие.

Вечная мерзлота. В ряде районов земного шара (север Европы и Америки, север и восток Азии) толщи верхней части земной коры постоянно находятся в мерзлом состоянии. Их температура всегда ниже 0 °С.

Такие породы называют вечномерзлыми (или многолетнемерзлыми), а территорию ¾ областью вечной мерзлоты. На территории нашей страны они занимают более 60% площади.

Происхождение вечной мерзлоты связывают с оледенением четвертичного периода.

В последние десятилетия в сферу строительного освоения в районах вечной мерзлоты вовлекаются все новые и новые территории: север Западной Сибири, шельф арктических морей, земли Нерюнгринского месторождения и многие другие.

Вторжение человека не проходит бесследно для «хрупких» природных экосистем Севера: разрушается почвенно-растительный слой, изменяется рельеф, режим снегового покрова, возникают болота, нарушаются взаимосвязи и взаимодействия экосистем.

Исследования американских и других ученых позволили выделить основные особенности (рис. 15.6), обуславливающие хрупкость экосистем в области вечной мерзлоты. В первую очередь это очень небольшое видовое разнообразие организмов, поскольку лишь немногочисленная группа отдельных видов способна приспособиться к существованию в условиях «вечного холода».

Рис. 15.6. Основные особенности природных экосистем Севера

Движение машин, тракторов и другого вида транспорта, особенно гусеничного, разрушает покров из мха, лишайников и др., что приводит к резкому снижению устойчивости экосистем и к их угнетению. Массовую гибель лишайников вызывает и малейшее загрязнение воздуха диоксидом серы.

Эндогенные геодинамические процессы¾ землетрясения и вулканизм ¾ вызывают весьма значительные смещения горных пород в земной коре, уничтожают животный и растительный мир, приводят к многочисленным, а нередко к катастрофическим человеческим жертвам и другим тяжелым экологическим последствиям (подробнее об этих процессах см. в гл. 16).

Воздействия на недра

Недрами называют верхнюю часть земной коры, в пределах которой возможна добыча полезных ископаемых.

Экологические и некоторые другие функции недр как природного объекта достаточно многообразны (рис. 15.7).

Рис. 15.7. Экологические и другие функции недр

Являясь естественным фундаментом земной поверхности, недра активно влияют на окружающую природную среду. В этом заключается их главная экологическая функция.

Основное природное богатство недр минерально-сырьевые ресурсы, т. е. совокупность полезных ископаемых, заключенных в них. Добыча (извлечение) полезных ископаемых с целью их переработки ¾ главная цель пользования недрами.

Недра ¾ источник не только минеральных ресурсов, но и огромных энергетических запасов. По подсчетам ученых, в среднем из недр к поверхности поступает 32,3 × 1012 Вт геотермальной энергии.

В нашей стране сосредоточены огромные запасы полезных ископаемых, в том числе и геотермального тепла. Ее потребности в минеральных и других природных ресурсах могут быть полностью обеспечены за счет собственных национальных ресурсов.

Тем не менее непрерывный рост потребления минерального сырья повышает значение научно обоснованного, эффективного использования полезных ископаемых, требует от всех организаций и граждан бережного отношения к богатству недр. Иначе говоря, ¾ необходимы рациональное использование недр и их охрана.

Важно подчеркнуть также, что в наши дни недра должны рассматриваться не только в качестве источника полезных ископаемых или резервуара для захоронения отходов, но и как часть среды обитания человека в связи со строительством метрополитенов, подземных городов, объектов гражданской обороны и т. д.

Экологическое состояние недр определяется прежде всего силой и характером воздействия на них человеческой деятельности. В современный период масштабы антропогенного воздействия на земные недра огромны.

Только за один год на десятках тысяч горнодобывающих предприятий мира извлекается и перерабатывается более 150 млрд т горных пород, откачиваются миллиарды тонн кубических метров подземных вод, накапливаются горы отходов.

Только на территории Донбасса расположено более 2000 отвалов пород, вынутых из пустых шахт ¾ терриконов, достигающих высоты 50-80 м, а в отдельных случаях и более 100 м, объемом 2-4 млн м2 (рис. 15. 8).

В России действуют несколько тысяч карьеров для открытой разработки полезных ископаемых, из них самые глубокие ¾ Коркинские угольные карьеры в Челябинской области (более 500 м). Глубина угольных шахт нередко превышает 1500 м. Приведенные данные показывают, что недра нуждаются в постоянной экологической защите, в первую очередь от истощения запасов полезных ископаемых, а также от загрязнения их вредными отходами, неочищенными сточными водами и т. д.

Рис. 15.8. Общий вид террикона (фото И. И. Сипягиной)

С другой стороны, разработка недр оказывает вредное воздействие практически на все компоненты окружающей природной среды и ее качество в целом (рис. 15.9).

Нет в мире другой отрасли хозяйства, которую можно было бы сравнить с горнодобывающей промышленностью, по силе негативного воздействия на природные экосистемы, исключая разве что природные и техногенные катастрофы, подобно аварии на Чернобыльской АЭС.

Рис. 15.9. Экологические последствия разработки недр

Окружающая природная среда испытывает значительные негативные изменения и при транспортировке минерального сырья, его переработке, строительстве горнорудных предприятий, подземных сооружений и т. д.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается экологическая функция литосферы?

2. Что такое деградация почв (земель) и каковы ее причины?

3. Кратко охарактеризуйте экологический ущерб от водной и ветровой эрозии.

4. Покажите, что общий экологический ущерб от пестицидов (ядохимикатов) превышает пользу от их применения.

5. Почему, если эрозию можно назвать недугом ландшафта, то опустынивание ¾ его смерть?

6. Что понимают под физическим загрязнением окружающей среды?

7. Какие опасные ущербообразующие геологические процессы вы знаете?

8. Объясните, почему разработка недр оказывает огромное негативное воздействие на окружающую среду?

Источник: https://megaobuchalka.ru/4/39996.html

Горная энциклопедия – значение слова Массив горных пород

Массивы горных пород

(a. massif, block, rock mass, solid mass, solid strata; н. Gesteinskorper, Gesteinsmasse; ф. massif, masse rocheuse; и. macizo, macizo virgen, macizo de rocas) – участок земной коры, характеризующийся общими условиями образования и определёнными инж.-геол. свойствами слагающих его горн. пород.

Массивы отличаются особенностями залегания и степенью нарушенности (трещиноватостью и блочностью) слагающих г. п., минералогич. составом, текстурой и пористостью г. п., наличием жидких (вода, нефть, рассолы) и газообразных (метан и др.) включений, их связью c твёрдыми составляющими, a также показателями геомеханического (действующие силы, напряжения и деформации гравитац., тектонич.

и техногенного происхождения) и физического (эрозионные процессы и др.) состояния. Выделение M. г. п. производится путём инж.-геол. и гидрогеол. изысканий, масштабы к-рых устанавливаются в зависимости от поставленных целей при решении науч. проблем и прикладных задач разработки м-ний п. и. и строительства. M. г. п. в горном делe – участок развития физ.-механич.

явлений и процессов в результате воздействия естеств. или искусств. факторов при ведении горн. работ, a также при возведении разл. сооружений. При этом к естеств. воздействиям относятся гравитац. и тектонич. напряжения, a к искусственным – напряжения и силы, вызванные подработкой массива, отпором крепи выработок, давлением фундаментов и др.

Характеристики состояний и свойств пород массива определяют условия ведения горн. работ, возведения сооружений; они являются основанием при проектировании горн. работ.Особенностью M. г. п. как среды действия прикладываемых сил, напряжений, развития деформаций, сдвижений и разрушений является его неоднородность: деформации сосредотачиваются преим.

в ослабленных элементах структуры массива (в трещинах и др.), в меньшей мере деформируются блоки монолитной породы, ограниченные трещинами. Разрушение пород происходит, как правило, c образованием в направлениях макс.

значений касательных напряжений сдвиговых поверхностей скольжения, формирующихся в виде зон образования и согласного поворота примыкающих друг к другу призмообразных элементарных породных блоков. Сопротивление этому сдвигу обусловлено сопротивлением разрушению г. п. при оформлении блоков, a также сопротивлением разрыхлению при их повороте. B случаях близкой взаимной ориентировки макс.

касательной напряжений и протяжённых поверхностей ослабления массива развитие деформаций и разрушения происходит преим. в плоскости этого ослабления. B зависимости от горно-геол. условий и характера проектируемых горн. работ поведение и свойства г. п. массива приближённо отображают механич. закономерностями разл. идеализир. классич. сред.

B условиях высоких трёхосно-сжимающих нагрузок (на больших глубинах разработки в удалении от свободных обнажений) механическое состояние массива c достаточной мерой приближения оценивается положениями механики сплошной среды. Условием корректного приложения к массиву этих положений является применение их к участкам массива, достаточно большим по сравнению c размерами структурных элементов.

При масштабном соотношении этих размеров не менее чем 15-20-кратном неоднородность массива приближённо рассматривают как квазиоднородность. Механические свойства массива в расчётах его сопротивления и деформаций характеризуют соответствующими показателями монолитной породы, скорректированными коэфф.

структурного ослабления, зависящими от меры нарушенности массива (частоты и связности трещин) и от вида и уровня напряжённого состояния. B условиях высоких трёхосно-сжимающих напряжений и при значит. превышении размеров нагруженных зон массива по сравнению c размерами структурных элементов значения коэфф. структурного ослабления массива близки к единице.

B условиях, близких к одноосному или двухосному напряжённому состоянию (напр., в нешироких целиках и вблизи выработок), значимость структурных ослаблений (трещин, контактов) преобладает и значения коэфф. структурной ослабленности значительно меньше единицы. M. г. п.

в этом случае является дискретноблочной средой, устойчивость к-рой оценивается расчётом сцепления и трения контактов взаимно смещающихся монолитных блоков породы. Для количеств. оценки влияния структурных ослаблений M. г. п. на его устойчивость, деформации, перемещения и взаимодействие c инж. сооружениями в разл. условиях используют ряд методов.

Среди них – механические испытания породных образцов c естеств. ослаблениями или системой искусственно созданных поверхностей нарушения сплошности породы на прессах и спец. установках (стабилометрах) c определением при разл. видах и уровне напряжённого состояния либо показателей сцепления и трения по поверхностям, либо паспорта прочности породы.

Применяются и натурные испытания породы без извлечения её из массива путём искусств. нагружения оконтуренного в массиве блока c помощью нагрузочных устройств (домкратов, гидроподушек, прессиометров и др.). Из эквивалентных материалов создаются модели проектируемой горно-геол. обстановки в лабораторных условиях. Иногда такая оценка осуществляется путём проведения опытных горн. работ (напр., опытная подработка откосов) или использования в качестве опытных горн. работ обобщённых результатов натурных наблюдений за устойчивостью массивов в аналогичных случаях горн. и строит. практики.Литература: Крупенников Г. A., Общие методические положения комплексного исследования проблем горной геомеханики, Л., 1970 (Труды ВНИМИ, сб. 81); Фисенко Г. Л., Предельные состояния горных пород вокруг выработок, M., 1976; Введение в механику скальных пород, пер. c англ., M., 1983.

K. A. Ардашев.

Смотреть значение Массив горных пород в других словарях

Массив — массива, м. (фр. massif). Возвышенность, основная, наиболее высокая часть горной местности. Горный массив. Центральный массив Кавказа. || Большое пространство, однородное……..
Толковый словарь Ушакова

Массив М. — 1. Горная возвышенность с плоской вершиной, однородная по геологическому строению. 2. Большое пространство, однородное по каким-л. признакам. 3. перен. Множество однородных……..
Толковый словарь Ефремовой

Информационный Массив — Совокупность данных об объекте прогнозирования, приведенных в систему в соответствии с целью прогноза и методами прогнозирования.
Политический словарь

Массив — -а; м. [франц. massif]1. Геол. Горная возвышенность, однородная по геологическому строению, имеющая примерно одинаковые размеры в длину и ширину. М. Тянь-Шаня.2. чего или……..

Толковый словарь Кузнецова

Кадастровый Массив — – совокупность кадастровых кварталов, образующая планировочно обособленный район города; населенный пункт в сельской местности; крупное сельскохозяйственное……..

Экономический словарь

Массив Данных — – упорядоченная совокупность однородных по структуре и способу получения показателей.

Экономический словарь

Массив Информации — – совокупность однородных записей (то есть набор данных, характеризующих какой-либо объект управления, процесс и т.д.), рассматриваемых как одно целое……..

Экономический словарь

Промысловый Массив — – несколько близко расположенных зарослей (популяций) какого-либо вида, пригодных для организации заготовок растительного сырья.
Экономический словарь

Array – Массив — набор элементов данных, имеющих общее имя и различающихся только индексами. Массив характеризуется типом элементов, из которых он состоит, размерностью и числом элементов.

Экономический словарь

Нарушение Правил Безопасности При Ведении Горных, Строительных Или Иных Работ — – преступление против общественной безопасности, предусмотренное ст. 216 УК РФ, представляет собой такое нарушение указанных правил, которое повлекло по неосторожности……..
Юридический словарь

Анабарский Массив — выступ докембрийского фундамента на севере Сибирскойплатформы, сложенный в основном архейскими (св. 3,5 млрд. лет) гнейсами,сланцами, реже мраморами. Проявления железа, слюд, титана.
Большой энциклопедический словарь

Массив — , в вычислительной технике – часть ДАННЫХ, обычно архива, который, в свою очередь, является частью БАЗЫ ДАННЫХ.
Научно-технический энциклопедический словарь

Обнажение Пород — , выход на поверхность Земли края пласта горной породы. Это явление может быть вызвано ЭРОЗИЕЙ почвы посредством воды, ветра, льда (особенно ледников) или силой тяжести.
Научно-технический энциклопедический словарь

Выщелачивание Горных Пород — процесс избирательного растворения и выносаподземными водами отдельных компонентов горных пород, в первую очередьлегко растворимых хлоридов Na, K и др., а затем сульфатов……..
Большой энциклопедический словарь

Массив — (франц. massif – букв. – мощный, сплошной), совокупность многиходнородных по каким-либо признакам объектов, предметов, данных и т. п.,напр. массив жилой, лесной, информационный……..
Большой энциклопедический словарь

Слоистость Горных Пород — строение горных пород в виде налегающих один надругой слоев, различающихся минеральным составом, особенностями слагающихпороду частиц и др. Свойственна большинству……..
Большой энциклопедический словарь

Срединный Массив — обширный относительно устойчивый участок внутригеосинклинального пояса, сложенный более древними складчатыми комплексами,чем ассоциации горных пород окружающей……..
Большой энциклопедический словарь

Структуры Горных Пород — комплекс особенностей, связанных с морфологиейминеральных зерен (или частиц и обломков), степенью их кристалличности ивзаимным расположением (см., напр., Афировая структура,……..
Большой энциклопедический словарь

Текстура Горных Пород — строение горных пород, обусловленное ориентировкойи пространственным расположением их составных частей.
Большой энциклопедический словарь

Украинский Кристаллический Массив — выступ докембрийского фундамента наюге Вост.-Европейской платформы.
Большой энциклопедический словарь

Центральный Французский Массив — (Massif Central) – горный массив на юге и вцентре Франции. Плоскогорья, над которыми возвышаются конусы древнихвулканов высотой до 1886 м (г. Пюи-де-Санси). Смешанные леса, луга,кустарники.
Большой энциклопедический словарь

Чешский Массив — горный массив главным образом в Чехии. Длина ок. 500 км,ширина до 300 км. Пониженная центральная часть обрамлена хребтами (Судеты,высота до 1602 м, Рудные горы, Чешский Лес,……..
Большой энциклопедический словарь

Роль Бактерий В Выветривании Горных Пород —         В природе широко распространены гетеротрофные микроорганизмы, которые воздействуют на минералы и горные породы.
Биологическая энциклопедия

Бушвельдский Хромитоносный Массив — Бушве́льдский хромитоно́сный масси́вв ЮАР. Разрабатывается с нач. 20 в.; запасы хромита составляют ок. 2 млрд. т со ср. содержанием Cr₂O₃ – 45 %; в последнюю четверть 20 в………
Географическая энциклопедия

Геологический Возраст Горных Пород — геологи́ческий во́зраст горных породбывает абсолютный и относительный. Абсолютный геологический возраст (время, прошедшее с момента образования горной породы) определяют……..
Географическая энциклопедия

Кемпирсайский Хромитоносный Массив — Кемпирса́йский хромитоно́сный масси́вна Южном Урале, в Казахстане (Актюбинская обл.). Включает 160 месторождений и проявлений хромовых руд, известных с 1936 г. Добыча открытым……..
Географическая энциклопедия

Почвы Горных Областей — по́чвы го́рных областе́йболее щебнистые и более мелкие, чем их равнинные аналоги. Кроме того, в горных чернозёмах, напр., из-за повышенной щебнистости и малого исходного……..
Географическая энциклопедия

Центральный Французский Массив — Центра́льный Францу́зский масси́в(Massif Central), ср.-высотные горы в центре и на Ю. Франции. Высшая точка – г. Санси в группе Мон-Дор (1886 м). Представляет собой базальтовые……..
Географическая энциклопедия

Чешский Массив — Че́шский масси́вна З. Чехии и в сопредельных районах Польши, Германии и Австрии. Вытянут с З. на В. более чем на 400 км и с С. на Ю. на 300 км, имеет в плане ромбовидную форму………
Географическая энциклопедия

Центральный Французский Массив — плато и плоскогорье в центре и на Ю. Франции. Франц. Massif Central – 'центральный массив'; в русск. передаче обычно добавляется определение, конкретизирующее местоположение, – французский.
Географический словарь

Посмотреть в Wikipedia статью для Массив горных пород

Источник: http://slovariki.org/gornaa-enciklopedia/2596

Инженерно-геологическая типизация массивов горных пород

Массивы горных пород

⇐ ПредыдущаяСтр 20 из 41Следующая ⇒

При освоении месторождений полезных ископаемых объектами инженерно-геологических работ являются массивы горных пород. В инженерно-геологическом понимании массив пород, по П.Н.Панюкову, -структурно обособленная часть земной коры, отличающаяся от граничащих с ним частей по условиям возведения и эксплуатации сооружений [10].

Границы массивов пород обычно устанавливаются по комплексу признаков, в том числе геоморфологических, геолого-структурных и геодинамических. Они, как правило, фиксированы тектоническими швами и гипсометрией физической поверхности массива, являющейся его верхней границей. Положение нижней границы совпадает с той зоной глубин, в пределах которой сосредоточены инженерные работы.

При инженерно-геологическом изучении массива пород в первую очередь необходимо оценивать его поверхности ослабления в виде трещиноватости, слоистости, сланцеватости, кавернозности, которые определяют неоднородность и анизотропность механических и фильтрационных свойств массивов пород и отличают их от соответствующих характеристик образцов горных пород, слагающих массивы.

Различие свойств горных пород в образцах и в массивах определяется показателями неоднородности: трещиноватостью горных пород в массиве; изменениями инженерно-петрографических характеристик в зависимости от размеров (и формы) исследуемых объемов горной породы (масштабный фактор); окружающей рассматриваемый элемент массива геологической средой; гидрогеологическими условиями; изменением напряженно-деформированного состояния породы при ее извлечении из массива.

Для оценки состояния массива пород необходимо располагать данными о его инженерно-геологической структуре, элементами которой являются: строение земной поверхности; горно-геологическая ярусность (этажность) геологического разреза массива; внутренне строение горно-геологических ярусов; структурно-механические особенности массива в целом [6].

Инженерно-геологическая структура считается основной и наиболее устойчивой характеристикой массивов пород, определяющей условия горных работ. Поэтому в основу предложенной П.Н.

Панюковым инженерно-геологической типизации массивов горных пород положены геотектонические признаки.

Знание особенностей строения физической поверхности массивов пород в значительной мере предопределяют общие возможности компоновки наземных технических сооружений (размещение отвалов, расположение транспортных подходов к карьеру, выбор способа вскрытия месторождения).

Для решения горно-технологических задач в пределах геологического разреза массива выделяют горно-геологические ярусы – комплексы пород, соответствующие крупным этапам геологической истории массива.

Различают массивы, состоящие из одного или нескольких ярусов. Горно-геологический ярус, вмещающий полезное ископаемое, называется основным. Его положение определяет способ разработки месторождения.

Перекрывающие и подстилающие комплексы пород составляют соответственно покровные и подстилающие горно-геологические ярусы.

По петрографическому составу выделяются горно-геологические ярусы двух основных типов: 1) в строении которых принимают участие горные породы только одного из трех петрографических классов – твердые, глинистые или раздельно-зернистые; 2) сложенные из пород разного петрографического класса.

В зависимости от тектонических условий залегания пород П.Н.Панюковым были выделены следующие основные структурно-тектонические группы горно-геологических ярусов: тектонически ненарушенные; с моноклинальным залеганием пород; простого складчатого строения; сложного складчатого строения; сложно-складчато-разрывного строения

Таким образом, к главным инженерно-геологическим факторам при оценке условий освоения месторождений полезных ископаемых относятся следующие: инженерно-геологический тип массива; горно-геологическая ярусность массива пород; структурно-механические особенности массива. Использование этих факторов позволяет оценивать устойчивость пород в горных выработках и их разрабатываемость.

Основным геоструктурным элементам земной коры – платформам и горно-складчатым областям – соответствуют два типа массивов горных пород: платформенные массивы и массивы горно-складчатых сооружений.

Для платформенных массивов характерно наличие двух крупных структурных этажей, имеющих сложное многоярусное строение. Нижний структурный этаж – складчатый фундамент платформенных массивов, сложен первичноосадочными и магматическими породами, дислоцированными и метаморфизиванными.

Верхний структурный этаж, платформенный чехол, слагается осадочными породами, залегающими без существенных тектонических нарушений.

Строение горно-складчатых массивов разнообразно и сложно.

В них выделяются следующие структурные этажи: нижний, сложенный вулканогенно-осадочными породами, образованными на начальных стадиях развития горно-складчатого сооружения; в средних этажах преобладают карбонатные и сланцеватые породы и в верхних структурных этажах развиты циклично построенные толщи типа флиша, малассы.

Кроме вертикальной зональности (этажности) в строении горно-складчатых массивов отмечается региональная зональность с выделением линейно вытянутых на многие километры зон или поясов. Главнейшие из них: срединные массивы, внутренние синклинории и мульды, интрузивные массивы межгорные впадины, краевые прогибы.

Как платформенные, так и горно-складчатые массивы отличаются разным возрастом. Возраст платформенных массивов определяется по возрасту их фундаметов. Если последний формировался в докембрии, массив горных пород относится к древним.

Таковы массивы Русской, Сибирской и др. платформ. Платформенные массивы Урало-Тяньшанской складчатой зоны, Скифской и Туранской плит перекрытые слабодислоцированными мезокайнозойскими отложениями могут служить примером молодых платформ.

В систематике массивов горных пород имеют место и более дробные подразделения, которые соответствуют внутренним структурно- и территориально обособленным частям платформенных областей и горно-складчатых сооружений.

В пределах платформ это крупные положительные структуры типа антеклиз, валов и щитов и крупные отрицательные структуры типа синеклиз и прогибов. Они отличаются друг от друга глубиной залегания складчатого фундамента и строением верхнего структурного этажа – платформенного чехла.

Так, в пределах щитов платформенный чехол часто отсутствует и породы фундамента выходят на поверхность. В синеклизах и прогибах мощность платформенного чехла наоборот велика. Антеклизы и валы в этом отношении занимают промежуточное положение.

Отмеченным структурным частям платформенных областей соответствуют три основные группы массивов пород платформенного типа: массивы областей щитов, антеклиз и валов, синеклиз и прогибов.

Структурные подразделения в горно-складчатых областях представлены в виде регионально вытянутых зон и поясов, которым соответствует основные группы горно-складчатых массивов, такие как срединные массивы, массивы межгорных впадин и краевых прогибов. В группе массивов областей щитов различают подгруппы массивов отдельных складчатых зон.

Так, в пределах Балтийского щита различают группы массивов Кольской, Карельской, Финляндской и др. складчатых зон. Основные различия во внутригрупповых инженерно-геологических характеристиках массивов пород горно-складчатых областей, обусловлены неодинаковой активностью тектонических движений и различной расчлененностью рельефа.

По этим признакам выделяются подгруппы массивов: тектонически активных высокогорных областей; тектонически слабо активных низкогорных областей; тектонически пассивных и пенепленизированных областей горно-складчатых сооружений.

С интенсивностью и масштабами современных тектонических движений связаны сейсмичностью, эрозионное расчленение массивов горных пород, развитие обвалов оползней, лавин и др. современных геологических явлений.

4.3. Геодинамическая обстановка производства горных работ

В земной коре непрерывно происходят различные по своей природе геологические процессы, вызванные природными и техногенными факторами, определяющие геодинамическую обстановку осваиваемых территорий и в т.ч. месторождений полезных ископаемых [5].

Все эти процессы происходят в горных породах и подземных водах под влиянием силовых (энергетических) полей.

Горные породы в условиях их природного залегания находятся под воздействием естественного напряженного состояния, с оценки которого следует начинать изучение различных геологических процессов, а также изменения его вокруг горных выработок в связи со строительством различных сооружений, при осушении или подтоплении территории, при проведении буро-взрывных работ и т.д. Свидетельством того, что горные породы в настоящее время находятся в напряженном состоянии, являются землетрясения, неотектонические движения, оползни и обвалы на естественных речных и морских склонах. Проявление напряженного состояния горных пород при их взаимодействии с различными поверхностными и подземными сооружениями наблюдается в разнообразных деформациях этих пород (уплотнение, разуплотнение, сдвиг и др ). Напряженное состояние пород в земной коре определяется действием двух независимых силовых полей—гравитационного и тектонического.

Рис.1. Схема к определению природного давления от веса вышележащих пород:

1, 2 — водоносные песок и супесь; 3 — водоносный слабый песчаник;

4 — глинистый водоупор: 5 — уровень подземных вод

Гравитационное поле обусловлено действием всемирного тяготения и напряжения, возникающих на некоторой глубине Н от поверхности земли, которые можно рассматривать как напряжения от веса вышележащих пород. Вертикальное давление толщи пород pg на горизонтальную единичную площадку (рис.1) можно выразить следующим образом:

,

где rni — мощность i-го слоя в толще вышележащих пород с удельным весом gi; n—число слоев в толще пород залегающих над точкой М; hв—высота столба воды над точкой М. с удельным весом gв.

Если учитывать изменения плотности пород в зависимости от литологического состава и гидрогеологических условий и выразить ее некоторым средневзвешенным по мощности значением gср, то можно записать: рg = gср..Н, где Н—общая мощность вышезалегающих пород.

Задача распределения напряжений в точке упругой изотропной толщи отвеса вышележащих пород была решена швейцарским геологом А.Геймом (вторая половина XIX в) и академиком А.Н. Динником (1925 г.) в виде:

sz = gср Н; sх = sу = __1__ sz ,

1- m

где sz – вертикальная составляющая гравитационного поля;

sх и sу – горизонтальные составляющие;

m – коэффициент Пуассона горных пород.

Анализ многих аварий сооружений и непосредственные замеры напряжений в горных породах показали наличие аномальных напряжений, гораздо больших гравитационных. И. А. Турчанинов [3] приводит данные, измерений напряжений (около 2000 опытов) на Кольском полуострове в недрах Хибинского щелочного массива на глубинах от 100 до 600 м в породах высокой прочности (R = 120— 220 МПа, m = 0,26).

Горизонтальные напряжения на глубине 100 м оказались в 60 раз больше гравитационных, а на глубине 600 м—в 12 раз. Имеются данные о наличии аномальных напряжений в кристаллических породах Балтийского щита, метаморфических сланцах в районе Саяно-Шушенской ГЭС на р. Енисее, а также в шахтах Донбасса, КМА и др.

При этом установлено, что максимальные напряжения приурочены к зонам тектонических нарушений. Природа отмеченных аномалий довольно сложная и слабо изучена. Предполагается, что дополнительные (к гравитационным) напряжения имеют тектоническую природу и обусловлены наличием тектонического градиента, за счет которого появляются горизонтальные тектонические силы. М. В. Гзовский в 1972 г.

выделил четыре типа районов на территории СНГ по величине касательных напряжений тектонического происхождения:

1) наименее подвижные платформенные районы (максимальные tт изменяются от 5,0 до 15,0 МПа);

2) более подвижные и сильно деформируемые районы (с tт в пределах 20,0—60,0 МПа);

3) еще более подвижные районы (с tт от 35,0 до 95,0 МПа);

4) наиболее подвижные и интенсивные деформируемые районы (с кратковременно действующими касательными напряжениями от 50,0 до150,0 МПа).

Г. А. Марков (1977 г). показал, что при наличии тектонического силового поля величина контурных напряжений вокруг выработок зависит от их ориентировки, т.е. sк = 3Тн (y2 cos2a + sin2a) – y1Тн + gН (3x – 1),

где y1 и y2 – параметры, зависящие от гравитационного напряженного состояния;

a – угол между направлениями продольной оси выработки и действия тектонических напряжений. Максимальных значений контурные напряжения достигают при a = 900, а минимальных при a = 0.

⇐ Предыдущая15161718192021222324Следующая ⇒

Date: 2015-06-06; view: 1703; Нарушение авторских прав

Источник: https://mydocx.ru/1-100062.html

2 ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЙ ПЕРИОД

Массивы горных пород

Тема 2 Массивы горных пород и их свойства

Массивы горных пород и их особенности и характеристика. Известно, что успешное решение любой задачи в значительной мере зависит от качества исходных данных. Это положение особенно справедливо для геомеханических задач.

Под инженерно-геологическими исходными данными принято понимать совокупность качественных и количественных показателей, характеризующих состояние и свойства исследуемого массива пород, а также изменения их во времени и в пространстве.

Массив горных пород представляет собой среду со сложной структурой, подверженную воздействию разнохарактерных усилий. Инженерно-геологические условия массива отличаются множеством параметров, роль которых при решении различных классов геомеханических задач неодинакова.

Поэтому, прежде, чем ставить вопрос об обеспечении инженерно-геологическими исходными данными, необходимо уяснить и уточнить, как и где эти данные будут использованы.

От ответа на эти вопросы зависят объем инженерно-геологических изысканий, точность исследований и определения параметров, стоимость работ и др.

Известно, что приложение принципов механики сплошных Деформируемых сред к массиву горных пород имеет свои особенности и возможно при выполнении определенных условий. Эти особенности заключаются в следующем.

Сплошность массива пород. При использовании методов механики сплошных сред исходят из того, что массивы горных пород можно считать сплошной средой, т.е.

такой, где при переходе от точки к точке, бесконечно малому приращению координат соответствуют и бесконечно малые изменения величин, характеризующих свойство или состояние этой среды. При этом вначале рассматривается состояние среды в бесконечно малом объеме (в точке), а затем от состояния в точке переходят к состоянию тела в целом.

Следовательно, прежде, чем использовать методы механики сплошной среды для решения задач механики горных пород, необходимо дать четкое определение понятию «бесконечно малый объем».

Одно из основных требований физики и механики к размерам элементарного объема заключается в том, что он должен быть достаточно большим, чтобы сохранить все характерные свойства материала, из которого состоит тело, и в то же время достаточно малым по сравнению с размерами самого тела.

Основным критерием такой представительности элементарного объема в современном материаловедении принято минимальное количество зерен в пределах элементарной площадки, при котором элементарный объем сохраняет все характерные свойства среды. Очевидно, этот принцип может быть распространен и на массив горных пород, так как он также представляет собой структурно раздробленную (зернистую) среду на самых различных масштабных уровнях.

Понятие сплошности массива горных пород не совпадает с понятием сплошности в математическом смысле. Массив горных пород и на микро-, и на макроскопическом уровнях является средой дискретной, причем часто между отдельными частицами ее имеют место значительные по величине поры. Это нарушает непрерывность изменения параметров состояния среды (например, компонентов напряжения и деформации).

Однако, если под бесконечно малым изменением координат понимать изменение на величину элементарной длины (соразмерной с величиной элементарного объема), то напряжения и деформации будут изменяться непрерывно. В подавляющем большинстве случаев массив горных пород, благодаря этому принципу, можно рассматривать как сплошную среду.

Однородность массива пород. Под однородностью понимается постоянство механических свойств среды в различных ее точках. Строго говоря, массивы горных пород являются неоднородными. Однако, чаще всего изменения механических свойств горных пород в пределах одной литологической разности происходят в пространстве настолько медленно, что ими можно пренебречь.

Во многих случаях массив пород следует рассматривать как неоднородный. Например, осадочные породы часто представлены слоями различной механической прочности. Однородность как показатель свойств массива горных пород тесно примыкает к показателю сплошности.

Изотропность массива пород — одинаковость изменения его механических свойств по всем направлениям.

Изотропными можно считать пески, монолитные (нетрещиноватые) залежи каменной соли, монолитные массивы гранита, базальта и др.

Анизотропными называются горные породы, механические свойства которых неодинаковы в различных направлениях. Следует подчеркнуть, что подавляющее большинство горных пород являются анизотропными.

Масштабный эффект. Особенностью, присущей исключительно массиву горных пород, является многоступенчатый характер структурной раздробленности.

Даже если не рассматривать минерально-кристаллический уровень строения пород, можно утверждать, что массивы горных пород в пределах заинтересованности горных разработок имеют не менее 4—5 структурных уровней, т.е. порядков структурной раздробленности. Показательно, что один и тот же механический параметр (например, прочность) изменяется от уровня к уровню.

Это явление, получившее название масштабного эффекта, показывает, что механические показатели массивов пород могут принимать определенные значения лишь в пределах ограниченных пространств.

Влияние контактных зон.

Благодаря тому, что массив пород имеет структурно-блочное строение (к тому же на нескольких масштабных уровнях), его механические свойства чаще всего определяются свойствами контактных зон.

Механическое свойство (например, прочность) участка массива часто зависит не столько от собственных показателей, сколько от контактной прочности тектонической трещины более высокого по масштабности порядка.

Структурно-блочное строение массива и его контактный эффект проявляются в том, что изменяют сам характер механического поведения среды. Массив, представленный упругими, прочными породами, благодаря блочности, часто ведет себя как тело с реологическими свойствами даже при нагрузках, не превышающих предел пропорциональности самой породы.

Сжимаемость пород— характерная особенность пористых горных пород. Компрессионные свойства и степень уплотнения таких пород зависят не только от коэффициента пористости, но и условий, в которых они определяются: характера напряженного состояния, длительности нагрузки, заполнителя пор и др.

Кроме отмеченных, горные породы имеют еще ряд характерных особенностей. Это – способность поглощать и фильтровать воду, многофазпость деформирования (особенно водонасыщенных пористых пород) и т.д.

Указанные особенности должны учитываться при решении геомеханических задач в виде дополнительных условий (уравнений) к зависимостям механики сплошных деформируемых сред.

Это возможно лишь в случае, если физико-механические процессы и явления изучены настолько, что могут быть выражены в виде конечных зависимостей. Более подробно об указанных особенностях массива горных пород будет изложено в последующих разделах.

Из рассмотрения инженерно-геологических особенностей массива следует:

– массив горных пород представляет собой специфическую среду, существенно отличающуюся от других твердых тел;

– для характеристики свойств и состояния массивов горных пород необходимо в каждом отдельном случае составлять и осуществлять специальную программу инженерно-геологических исследований.

При разработке полезных ископаемых возникает обширная группа физико-химических процессов (растворение, плавление, замораживание, выщелачивание, изменение агрегатного состояния вещества, термические изменения и т.д.).

Однако, совокупное энергетическое воздействие всех указанных процессов на технологию добычи твердых полезных ископаемых, по сравнению с геомеханическими, несравненно меньше и имеет значение лишь при специальных способах добычи полезных ископаемых, доля которых в общей массе подземных разработок пока ничтожно мала.

Следует отметить, что геомеханические процессы в массивах горных пород формируются и развиваются по тем же закономерностям, что и механические процессы в любом массивном твердом теле, взаимодействующем с внешними и внутренними силовыми полями.

Вместе с тем, геомеханические процессы тем более отличаются от последних, чем более отличается массив горных пород от «обычных» твердых тел. А это различие весьма существенно. Обусловлено оно, в основном, генезисом массива пород как твердого тела и совершенно специфической историей его дальнейшего развития, продолжающейся сотни миллионов лет.

В результате, полученный массив горных пород (как часть земной коры) стал средой, не имеющей аналогов.

Более ясное представление об особенностях массива пород, отличающих его от массивов других твердых тел, дает представленная схематическая модель.

Состав массива горных пород. Массивы горных пород характеризуются тремя категориями показателей: составом, состоянием, свойствами.

Под составом массива горных пород подразумевается совокупность слагающих его частей, элементов. Поскольку массив горных пород – среда с ярко выраженным масштабным фактором, то и состав его качественно и количественно различен на различных масштабных уровнях.

Следуя от общего к частному, вначале рассматриваются типологические типы (разности) пород, слагающие разрез месторождения или его участка.

Во многих случаях и на определенных, как правило, начальных, стадиях изучения месторождения выделение литологического состава массива пород оказывается достаточным для предварительной оценки других показателей, например основных свойств.

Однако, обычно требуется изучение состава массива на всех (или большинстве) масштабных уровнях.

Петрографический составмассива (или отдельных литологических разностей) определяет свойства образцов и во многих случаях свойства массива. Последнее относится к случаям, когда масштабы геомеханических процессов не выходят за пределы литологической разности массива.

Минералогический составмассива горных пород (вернее, литолого-петрографических разностей массива) в общем случае имеет меньшее значение для большинства геомеханических процессов.

Однако знание его обязательно, так как во многих случаях этот показатель в комплексе с другими позволяет находить правильные ответы на поставленные вопросы (например, при оценке дробимости пород, удароопасности и др.).

Состав горных пород на кристаллическом уровнепри инженерно-геологических исследованиях для обеспечения задач геомеханики в основном не рассматривается. Необходимость этого целесообразно определять особо, применительно к конкретным требованиям задачи.

Методы и содержание исследований состава горных пород общеизвестны и подробно изложены в специальной геологической литературе.

Состояние массива горных пород. Состояние массивов горных пород определяется воздействием физических полей различной природы (силовых, геотермических, гидрогеодинамических и т. д.).

Соответственно можно выделить следующие основные разновидности состояния массивов пород: напряженное, деформированное, обводненное (необводненное), мерзлое (немерзлое), связное (несвязное), естественное (или нарушенное какими-либо работами).

Напряженное состояниемассивов горных пород на момент изучения является следствием многочисленных силовых полей, воздействию которых подвергался участок земной коры за всю геологическую историю развития.

Это – дна из важнейших характеристик массивов пород, изучению напряжений в нем должно уделяться самое серьезное внимание.

В настоящей работе вопросам напряженного состояния массивов пород и методам их изучения посвящена специальная глава.

Деформированное состояниемассивов является следствием взаимодействия полей напряжений и свойств массива (большей частью, физико-механических). Как и в предыдущем случае, деформированное состояние массива на момент наблюдений следует считать интегральной картиной множества геологических процессов, протекающих и накладывающихся один на другой.

К внешним проявлениям деформированного состояния массивов относятся складчатые и разрывные структуры различного масштаба.

С точки зрения геомеханических процессов, при разработке месторождений начальное деформированное состояние массивов пород имеет определяющее значение, особенно велика роль разрывов сплошности, выражающаяся, как правило, в виде относительно крупных тектонических нарушений и мелкой трещиноватости. Эти разрывы сплошности играют двоякую роль: уменьшают прочность массива и служат своего рода дислокациями при нагружении и деформировании.

В связи с тем, что значение разрывов сплошности (структурной раздробленности) массивов исключительно велико с точки зрения влияния на геомеханические процессы при разработке месторождений, описание и изучение их также выделено в отдельную главу.

Обводненность массива(или его участка, пласта) – дно из характерных состояний. Кроме чисто гидрогеологической стороны, обводненность отрицательно влияет на многие горные и строительные сооружения.

Проявляется это влияние, прежде всего, в виде уменьшения прочности обводненных пород.

Вместе с тем, неизбежное при горных работах в той или иной мере уменьшение обводненности пород приводит к их консолидации и деформированию примыкающих участков, что также отрицательно влияет на горные выработки и сооружения на земной поверхности.

Многие глинистые породы (пластичные глины, глинистые сланцы и др.) при водонасыщении или увлажнении изменяют свои свойства (приобретают подвижность, набухают, разуплотняются и т. п.), что также осложняет горные работы. Однако это, скорее, относится к категории горно-геологических явлений, а не инженерно-геологических.

Геокриогенное(многолетнемерзлое) состояние массивов горных пород широко распространено на значительных территориях и играет там существенную роль при формировании и развитии геомеханических процессов.

При инженерно-геологических исследованиях необходимо установить характер распространения, мощность, строение мерзлых пород, их температурные характеристики и все необходимые свойства.

К настоящему времени накоплен значительный опыт инженерно-геологического изучения геокриогенного состояния массивов пород.

Степень связностимассивов горных пород может быть отнесена к важнейшей характеристике его состояния. Массивы пород в первом приближении могут быть разделены на связные (монолитные) и несвязные (сыпучие).

Поскольку четкой границы между этими двумя состояниями массивов нет, то в качестве критерия можно условно принять наличие сцепления между частицами, структурными элементами. Если такое сцепление имеется, то массив может быть отнесен к связным.

По степени сцепления массив можно характеризовать как несвязный, малосвязный (при небольшой величине сцепления), связный и т.д.

Свойства массивов горных пород. Применительно к массивам горных пород предлагается под свойствами понимать «реакционную способность массива, т.е.

способность так или иначе реагировать на изменения состояния физических полей массива (полей напряжений и деформаций, геотермического, гидрогеодинамического и др.)».

Выделяются физические, механические, химические, электромагнитные, радиационные, теплофизические свойства.

Контрольные задания для СРС:

1. Особенности массива горных пород;

2. Какими характеристиками характеризуется массив горных пород;

3. Что подразумевается под составом массива горных пород Виды состава массива горных пород;

4. Разновидности состояния массива горных пород;

5. Свойства массива горных пород.

Источник: http://lib.kstu.kz:8300/tb/books/2017/RMPI/Imashev/%D0%A2%D0%B5%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F/2.htm

Массивы горных пород

Массивы горных пород

Массивы горных пород и, в первую очередь, их поверхностные толщи, в ходе инженерно-хозяйственного освоения, подвергаются мощному антропогенному воздействию.

Возникают (или усиливаются) такие опасные ущербообразующие геологические процессы, как оползни, карст, подтопление и др.

Оползни. Оползни представляют собой скольжение горных пород вниз по склону под действием собственного веса грунта и нагрузки ¾ фильтрационной, сейсмической или вибрационной. Для оползней характерно отсутствие вращения и опрокидывания смещающихся масс. Оползни явление частое на склонах долин рек, оврагов, берегов морей, искусственных выемок.

Большой ущерб природной среде ежегодно приносят оползневые процессы на берегах Черноморского побережья Кавказа, Крыма, в долинах Волги, Днепра, Дона и многих других рек и горных районов.

Оползни нарушают устойчивость массивов горных пород, негативно влияют на многие другие компоненты окружающей природной среды (нарушение поверхностного стока, истощение ресурсов подземных вод при их вскрытии, образование заболоченностей, нарушение почвенного покрова, гибель деревьев и т. д.).

Известно немало примеров оползневых явлений катастрофического характера, приводящих к значительным человеческим жертвам.

Карст. Геологическое явление, связанное с растворением водой горных пород (известняков, доломита, гипса или каменной соли), образованием при этом подземных пустот (пещер, каверн и др.) и сопровождаемое провалом земной поверхности, получило название карста. Массивы горных пород, в которых развивается карст, называются закарстованными.

Карст широко распространен в мире, в том числе и в России, в частности в Башкирии, Крыму, в центральной части Русской равнины, в Приангарье, на Северном Кавказе и во многих других местах, где имеются растворимые горные породы.

Хозяйственное освоение закарстованных массивов горных пород ведет к существенному изменению природной среды. Карстовые процессы заметно оживляются: образуются новые провалы, воронки, колодцы и др.

По данным Р. Ньютона (1984), в США только в штате Алабама произошло более 40 тыс. искусственно вызванных провалов и оседаний земной поверхности, связанных с активизацией карста. Отдельные воронки достигли 50-60 м в диаметре и до 30 м в глубину. Образование провалов и воронок связывают с интенсификацией отбора подземных вод.

Активизация карста отмечается и во многих районах России, в частности на территории Москвы и Московской области. Ранее Москва считалась городом, где карстовые процессы затухли и не проявляли себя на поверхности земли.

Указанная выше причина, а также динамические вибрационные воздействия транспорта и строительства, статические нагрузки и другие факторы (возможно загрязнение подземных вод) заметно усилили эти процессы.

Одним из важных направлений в сохранении окружающей природы является охрана карстовых пещер ¾ уникальных памятников природы (рис.15.5). При массовых туристских посещениях в них нарушается тепловой и водный режим, возможно «таяние» сталактитов и сталагмитов, другие негативные изменения геологической среды.

Рис. 15.5. Большая Азишская карстовая пещера (Северный Кавказ)

Подтопление. Процесс подтопления ¾ яркий пример ответной реакции природной среды на действие антропогенных факторов. Впервые он привлек внимание при создании водохранилищ, когда уровень грунтовых вод по их берегам стал быстро подниматься.

В настоящее время под подтоплением понимают любое повышение уровня грунтовых вод до критических величин (менее одного – двух метров от поверхности земли).

Подтопление территорий весьма негативно влияет на природную среду. Массивы горных пород переувлажняются и заболачиваются. Активизируются оползни, карст и другие неблагоприятные процессы. В лессовых глинистых грунтах возникают просадки, в глинах набухание.

Возрастает сейсмическая балльность подтопленной территории. Кроме того, в результате вторичного засоления почв угнетается растительность, возможно химическое и бактериальное загрязнение грунтовых вод, ухудшается санитарно-эпидемиологическая обстановка.

Причины подтопления разнообразны, но практически всегда связаны с деятельностью человека.

Это ¾ утечки воды из подземных водонесущих коммуникаций, засыпка естественных дрен ¾ оврагов, асфальтирование и застройка территории, нерациональный полив улиц, садов, скверов, барраж подземных вод (т. е. задержка их движения глубокими фундаментами), фильтрация из водохранилищ, прудов-охладителей АЭС и др.

Сейчас в нашей стране подтопление территорий, особенно городских, приняло массовый характер. В России подтоплено свыше 900 городов и поселков городского типа, в том числе такие города, как Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Волгоград, Иркутск, Новосибирск, Саратов и многие другие.

Вечная мерзлота. В ряде районов земного шара (север Европы и Америки, север и восток Азии) толщи верхней части земной коры постоянно находятся в мерзлом состоянии. Их температура всегда ниже 0 °С.

Такие породы называют вечномерзлыми (или многолетнемерзлыми), а территорию ¾ областью вечной мерзлоты. На территории нашей страны они занимают более 60% площади.

Происхождение вечной мерзлоты связывают с оледенением четвертичного периода.

В последние десятилетия в сферу строительного освоения в районах вечной мерзлоты вовлекаются все новые и новые территории: север Западной Сибири, шельф арктических морей, земли Нерюнгринского месторождения и многие другие.

Вторжение человека не проходит бесследно для «хрупких» природных экосистем Севера: разрушается почвенно-растительный слой, изменяется рельеф, режим снегового покрова, возникают болота, нарушаются взаимосвязи и взаимодействия экосистем.

Исследования американских и других ученых позволили выделить основные особенности (рис. 15.6), обуславливающие хрупкость экосистем в области вечной мерзлоты. В первую очередь это очень небольшое видовое разнообразие организмов, поскольку лишь немногочисленная группа отдельных видов способна приспособиться к существованию в условиях «вечного холода».

Рис. 15.6. Основные особенности природных экосистем Севера

Движение машин, тракторов и другого вида транспорта, особенно гусеничного, разрушает покров из мха, лишайников и др., что приводит к резкому снижению устойчивости экосистем и к их угнетению. Массовую гибель лишайников вызывает и малейшее загрязнение воздуха диоксидом серы.

Эндогенные геодинамические процессы¾ землетрясения и вулканизм ¾ вызывают весьма значительные смещения горных пород в земной коре, уничтожают животный и растительный мир, приводят к многочисленным, а нередко к катастрофическим человеческим жертвам и другим тяжелым экологическим последствиям (подробнее об этих процессах см. в гл. 16).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/5_120659_massivi-gornih-porod.html

Экология СПРАВОЧНИК

Массивы горных пород

Массивы горных пород и, в первую очередь, их поверхностные толщи, в ходе инженерно-хозяйственного освоения, подвергаются мощному антропогенному воздействию.[ …]

Массивы горных пород и, в первую очередь их поверхностные толщи, в ходе инженерно-хозяйственного освоения подвергаются мощному антропогенному воздействию.

При этом развиваются такие опасные ущербообразующие процессы, как оползни, карст, подтопление, просадочные процессы и др.

Особенно легко подвержены опасным процессам массивы вечномерзлых пород, так как они весьма чувствительны к тепловому антропогенному воздействию.[ …]

Защита массивов горных пород от подтопления. Мероприятия по борьбе с подтоплением подразделяют на профилактические (организация стока поверхностных вод, предупреждение утечек из водонесущих коммуникаций и др.) и защитные (дренаж, гидроизоляция).[ …]

Охрана массивов горных пород в зоне вечной мерзлоты. Согласно СНиП в этих районах должны предусматриваться мероприятия для сохранения расчетного температурного режима пород, а также для сохранения природных условий окружающей среды.

После окончания строительства необходимо производить рекультивацию (восстановление) начальных природных условий, там где они были нарушены.

При этом необходимо помнить: природная среда в зоне вечной мерзлоты весьма ранима, здесь значительно легче нарушить ее, чем восстановить.[ …]

Под влиянием горных разработок происходят существенные изменения природных ландшафтов. В районах добычи полезных ископаемых образуется специфический рельеф, представленный карьерами, терриконами, отвалами, хвостохранилищами и другими техногенными образованиями.

При подземном способе добычи происходит снижение массива горных пород в сторону вырабатываемого пространства, образуются трещины, разрывы, провалы, воронки и оседания земной поверхности, на больших глубинах в горных выработках проявляются горные удары, выбросы и лучения пород, выделение метана, сероводорода и других токсичных газов, внезапные прорывы подземных вод, особенно опасные в карстовых районах и в зонах крупных разломов. При открытом способе отработки месторождений полезных ископаемых развиваются оползни, осыпи, обвалы, сели и другие экзогенные геологические процессы.[ …]

Выявление загрязненных массивов горных пород, а также территорий с загрязненными почвами проводится с учетом “Методических рекомендаций по выявлению деградированных и загрязненных земель” (1995), предназначенных в том числе и для организации работ по консервации, восстановлению и реабилитации (очистке) деградированных и загрязненных земель. Выявление загрязнений является необходимым начальным этапом работ по их последующему удалению.[ …]

С точки зрения термодинамики горные породы литосферы относятся к классу гетерогенных многокомпонентных систем, что и определяет характер протекания процессов, обуславливающих тепловое состояние массива горных пород.

Основными компонентами указанных систем являются органо—минеральная масса, поровые растворы и газы.

В многолетнемерзлых породах присутствует также специфический для этих пород компонент —лед, по теплофизическим свойствам значительно отличающийся от жидкой фазы воды.[ …]

Там, где загрязнение почв или массивов горных пород носит экологически угрожающий характер и где естественные процессы самоочищения грунтов не могут обеспечить удаление загрязнителей, приходится использовать искусственные методы очистки.

С каждым годом в мире разрабатывается все больше и больше методов искусственной очистки грунтов, основанных на разных принципах, механизмах воздействия и т.д. [13, 33, 34, 73, 87-92, 110, 122].

Наиболее интенсивно новые способы и технологии очистки грунтов от загрязнений разрабатываются в промышленно развитых странах, особенно в США, Дании, Швеции, Франции, Японии, Германии и др.[ …]

Оползни нарушают устойчивость массивов горных пород, негативно влияют на многие другие компоненты окружающей природной среды (нарушение поверхностного стока, истощение ресурсов подземных вод при их вскрытии, образование заболоченностей, нарушение почвенного покрова, гибель деревьев и т.д.). Известно немало примеров оползневых явлений катастрофического характера, приводящих к значительным человеческим жертвам.[ …]

Типизация техногенно загрязненных массивов грунтов должна строиться с учетом вышеописанных особенностей подразделения загрязнений и загрязнителей. Поскольку сами массивы горных пород подразделяются на несколько порядков по масштабу (от региональных до мелких), то, очевидно, аналогично могут подразделяться и загрязненные массивы.[ …]

Хозяйственное освоение закарстованных массивов горных пород ведет к существенному изменению природной среды. Карстовые процессы заметно оживляются: образуются новые провалы, воронки, колодцы и др.[ …]

Хозяйственное освоение закарстованных массивов горных пород ведет к существенному изменению природной среды. Карстовые процессы заметно оживляются: образуются новые провалы, воронки, колодцы и др. По данным Р.

Ньютона (1984), в США только в штате Алабама произошло более 4000 искусственно вызванных провалов и оседаний земной поверхности, связанных с активизацией карста. Отдельные воронки достигали в диаметре 50—60 м и глубины до 30 м. Образование провалов и воронок связывают с интенсификацией отбора подземных вод.

Активизация карста отмечается и во многих районах России, в том числе и на территории Москвы и Московской области. Ранее Москва считалась городом, где карстовые процессы затухли и не проявляли себя на поверхности земли.

Однако интенсивный отбор подземных вод, а также динамические вибрационные воздействия транспорта и строительства, статические нагрузки и некоторые другие факторы (возможно, загрязнение подземных вод) заметно усилили эти процессы.[ …]

Активизация взаимодействия нарушенного горными работами массива горных пород и подземных вод приводит к повышению загрязненности сбрасываемых или изливающихся шахтных вод и загрязнению ими подземных и поверхностных вод, к ухудшению качества питьевых вод на водозаборах.[ …]

Закономерности взаимодействия литосферных массивов горных пород между собой и с окружающим пространством определяются процессами теплообмена. Теплообмен представляет собой самопроизвольный необратимый процесс переноса энергии в пространстве с неоднородным температурным полем.

Речь в данном случае идет о процессе передачи внутренней энергии более нагретого объема пород соприкасающемуся с ним менее нагретому объему, не сопровождающемся производством макроскопической работы. Энергия, передаваемая в ходе реализации этого процесса первым объемом второму, называется теплотой.

Различают три формы теплообмена: кондуктивную (за счет теплопроводности вещества), возникающую при непосредственном контакте объемов с различной температурой без перемещения массы вещества; конвективную, характеризующуюся перемещением массы вещества за счет существующей разницы температуры или разности гидравлических напоров, и лучистую, при которой источниками теплоты являются нагретые поверхности. При лучистой форме теплообмена переноса массы вещества также не наблюдается.[ …]

Магнитные бури 384 Малоотходная технология 427 Малые реки 322 Массивы горных пород 343 Математические модели экосистем 148 Международные объекты охраны природы 551 Международный союз охраны природы (МСОП) 558 Метаболизм 33 Минеральные удобрения 333 Мониторинг 513 Морская среда 201 Мусоросжигательные заводы 489 .[ …]

Геологическое явление, связанное с растворением водой горных пород (известняков, доломита, гипса или каменной соли), образованием при этом подземных пустот (пещер, каверн и др.) и сопровождаемое провалами земной поверхности, получило название карста.

Массивы горных пород, в которых развивается карст, называются закарсто-ванными. Карст широко распространен в мире, в том числе и в России: в Башкирии, в центральной части Русской равнины, в Приангарье, на Северном Кавказе и во многих других местах.[ …

]

Особым видом аэродинамического воздействия является продувка массива горных пород углекислым газом под высоким давлением для очистки от органических веществ, в частности от ароматических углеводородов [34]. Используется углекислый газ под давлением 48-137 атм. Для различных фракций углеводородов достигается эффект очистки от 75 до 99% [34].[ …]

ЗОНА ПРОСАДКИ — участок поверхности над подвергшимся обрушению массивом горных пород. З.п. характерны для районов шахтной разработки полезных ископаемых и мест распространения карстовых явлений.[ …]

Затопление шахт вызывает нарушение геодинамической стабильности массива горных пород. В г. Артеме, территория которого подработана угольными шахтами, выявлено 11 мульд оседаний глубиной до 8-10 м.[ …]

Приемлемыми формациями для размещения жидких промышленных отходов являются массивы горных пород, представленные пористыми замкнутыми коллекторами.[ …]

Подтопление территорий негативно влияет на экологическое состояние природной среды. Массивы горных пород переувлажняются и заболачиваются. Активизируются оползни, карст и другие процессы. В лессовых грунтах возникают просадки, в глинах — набухание.

Просадка приводит к резкой неравномерной осадке, а набухание — к неравномерному подъему зданий и сооружений.

В результате сооружения испытывают деформации и становятся малопригодными для эксплуатации, что значительно ухудшает санитарно-эколо-гическую обстановку в жилых и производственных помещениях.[ …]

Основными факторами, влияющими на изменение гидрологических условий при разработке карьеров, являются обнажения массивов горных пород горными выработками, вскрытие водоносных горизонтов, предварительное осушение месторождения, карьерный водоотлив, искусственное изменение поверхностного стока, устройство гидроотвалов, шламохранилищ, сброс карьерных и технических вод. Производство открытых горных работ приводит к снижению уровня грунтовых вод. Депрессионные воронки вокруг глубоких карьеров, подсекающих все водоносные горизонты, распространяются на десятки километров.[ …]

Разрабатывая месторождение по стандартной схеме, промысловики, однако, не осознавали того, что инициированный ПЯВ медленный процесс прогрессирующего разрушения массива горных пород отнюдь не завершился и продуктивный резервуар по прошествии нескольких лег после ПЯВ все ещё продолжал превращаться в систему отдельных микрорезервуаров. И наконец, эксплуатационные колонны скважин утрачивали свою герметичность за счет превышения проектного 15-летнего срока их эксплуатации, агрессивной сероводородной среды, ускоряющей коррозию металла, плохого качества цемента (подавляющее число скважин на месторождении было пробурено до 1975 г., когда перекрытие “башмака” кондуктора цементом не проектировалось; по состоянию на 1994 г. более 70% скважин промысла эксплуатировалось свыше 15 лет, 6,3% – свыше 25 лет, до устья зацементировано 18% всего фонда скважин).[ …]

Литосфере в ряду с другими внешними и внутренними оболочками Земли присущи физические поля, т.е.

особые формы материи, обеспечивающие связывание монолитов и макрообъемов массивов горных пород в единые системы геологических тел и осуществляющие передачу с конечной скоростью действия одних геологических тел на другие.

Этим путем реализуется взаимодействие геологических тел в объеме литосферы, проявляющееся в передаче и восприятии механических, гравитационных, температурных, электрических, магнитных и других напряжений.

Опосредованным образом через геофизические поля происходит также взаимодействие Земли как планеты с Солнцем и с другими соседями по Солнечной системе, со всем остальным макрокосмическим пространством. В пределах Земли и ее относительно ближайших окрестностей физические поля принято называть геофизическими, что подчеркивает их непосредственную связь, генетическую и структурную, с нашей планетой.[ …]

Расчеты на прочность, связанные с оценкой состояния эксплуатационной и обсадной колонн (наряду с визуальной оценкой при технологическом обследовании), проводят с учетом анизотропии напряженного состояния приствольной части массива горных пород и неравномерного нагружения обсадной колонны в стволе скважины.[ …]

Считается, что на больших глубинах значительно возрастает сейсмичность техногенного характера, распространяющаяся за технические границы шахт.

Это может быть связано с изменением геодинами-ческого и гидрогеомеханического состояний (и в свою очередь влияет на него) массива горных пород в результате затопления шахт.

Значительным фактором при этом является возрастание гидростатического давления в затопленном породном массиве.[ …]

При ликвидации предприятий, действующих на угольных разрезах, ликвидации подлежат имеющиеся на них дренажные шахты.

На разрезах значительные трудности могут возникать с обеспечением предупреждения эндогенных пожаров, устойчивости бортов и отвалов, деформация которых может представлять опасность для проживания и деятельности людей вблизи них.

На разрезах и карьерах, расположенных над действующими подземными выработками, должны быть приняты меры по исключению возможности прорыва в горные выработки воды и обрушения массива горных пород над ними, а также неконтролируемого проникновения в разрез вредных газов из подземных выработок.[ …]

Источник: https://ru-ecology.info/term/19177/

Book for ucheba
Добавить комментарий