Тріщинуватість породних масивів

В результаті тектонічних рухів в земній корі виникають напруги, які досягнувши межі міцності порід приводять до утворення в ній розривів. Розривисукупності порід виявляються, перш за все, у вигляді тріщин.

Тріщинами називають розриви в гірських породах, переміщення по яких абсолютно відсутні або незначні. Сукупність тріщин, що розчленовують ту або іншу ділянку земної кори, прийнято називати тріщинуватістю.

Випробовуване гірськими породами усестороннє стиснення або подальша цементація приводять до деякого відновлення зв'язності на поверхнях розриву сукупності, тому вони найчастіше володіють деяким зчепленням і опором відриву і називаються вже не тріщинами, а поверхнями послаблення. Проте вже в початковій стадії деформації масиву гірських порід на поверхнях послаблення виникають нові розриви сукупності — тріщини.

Тріщинуватість, як елемент структури, також є однією з характерних особливостей породного масиву.

Тріщини, простежені в гірських породах, прийнято ділити за генетичною ознакою на:

- природні (вродженні, первинні), що виникають в процесі формування геологічних тіл;

- тектонічні, що утворилися в результаті горотворчих процесів;

- штучні — що з'являються в процесі здійснення підготовчих і очисних робіт в шахтах, буро підривних робіт, а також внаслідок інших причин.

Природні тріщини є повсюдно поширеними, але найчіткіше вони виражені в осадових породах в областях з горизонтальним заляганням.

Тектонічні тріщини розвиваються в гірських породах під впливом тектонічних сил, що виявляються в земній корі в процесі її утворення. Виникаючі при цьому деформації майже завжди супроводжуються розвитком в гірських породах тріщин, що утворюються, як на порівняно малих площах, так і на величезних. Відмінність їх від нетектонічних тріщин полягає, перш за все, у тому, що тектонічні тріщини володіють більшою витриманістю в орієнтуванні і розвиваються однаково в різних за складом породах. Тектонічні тріщини нахилені до площин нашарування під різними кутами; цим вони і відрізняються від тріщин вроджених (природних). Напрям тектонічних тріщин співпадає з напрямом основних розривних порушень даного району. Так, наприклад, для цілого ряду районів Донбасу вроджені тріщини мають меридіональний напрям з відхиленням 15 - 20°.

Тектонічні явища сприяють розкриттю раніше схованих природних тріщин. Поверхні тектонічних тріщин звичайно покриті борознами ковзання, оскільки дуже часто вони є площинами зсуву порід. При тектонічних переміщеннях може відбуватися зсовування блоків один відносно одного.

Кожна окрема тріщина характеризується довжиною, шириною, звивистістю стінок, а також положенням тріщини в просторі, який в геології прийнято характеризувати кутом падіння і азимутом напряму падіння. Тріщини розрізняються також наявністю або відсутністю в них заповнювачів, відповідно до чого вони поділяються на відкриті і заповнені.

За розкритістю або потужністю заповнення виділяються наступні види тріщин: видимі неозброєним оком (відкриті, закриті і «волосяні») і мікро тріщини. Ширина відкритих тріщин або потужність їх заповнення визначається безпосередніми вимірами, ширину закритих тріщин можна вважати рівною 0, 8...0, 5 мм, «волосяних» - 0, 5...0, 2 мм.

Заповнювач в тріщинах може бути представлений рихлими відкладеннями типу піщано глинистих грунтів або утвореннями, відмінними від порід масиву за мінералогічним складом, але схожими з ними за структурними і фізичними властивостями.

Частота тріщин залежить від потужності і складу пласта. Наприклад, чим менша потужність пластів і міцність порід, тим частіші тріщини. За даними багатьох дослідників в карбонатних породах багатьох районів у пластах потужністю від 0, 5 до 2, 0 м цей зв'язок прямолінійний. М.В.Рац вважає його параболічним.

Залежно від того як тріщини орієнтовані розрізняють впорядковану (одно-, двох системну) і невпорядковану тріщинуватість. Перетинаючись, тріщини розбивають порідний масив з деяким характерним розміром Н на окремі структурні блоки з середнім розміром hcp_. Відношення H/hcp_. називається інтенсивністю тріщинуватості. Крім того, для кількісної оцінки тріщинуватості використовують лінійний, площадковий і об'ємний коефіцієнти інтенсивності тріщинуватості. Вониє відповідно відношенням одиниці довжини, площі, об'єму до середньої відстані між сусідніми тріщинами 1ср_., до площі Scp_. і об'єму структурного блоку Vcp_..

Роль природних тріщин в зміні механічної характеристики масиву гірських порід була предметом багаторічних досліджень колективів вчених різних країн.

М.М. Протодьяконов, вказуючи на відмінність між міцністю лабораторних зразків і міцністю масиву, в якості основної причина розглядав саме тріщинуватість порід і вугілля.

Слід зазначити, що тріщинуватість приводить до істотного зниження міцнісних характеристик порідного масиву. Відмінність міцності порід в зразку і масиві може бути досить значною. В зв'язку з цим при виконанні геомеханічних розрахунків обліку тріщинуватості масиву надається особливе значення.