Воздействия на горные породы и их массивы

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, достигаюющих 2 МПа и более, образуется зона активного изменения гор­ных пород, достигающая глубин 70-100 м. При этом наибольшие изменения наблюдаются: 1) в вечномерзлых льдистых по­родах, на участках залегания которых часто наблюдаются оттаивание, пучение и другие процессы; 2) в 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, плывунных выбросов и других неблагоприятных процессов.

Другим видом динамических нагрузок являются взры­вы, действие которых сходно с сейсмическими воздействия­ми. Горные породы разрушают взрывным способом при строительстве автомобильных и железных дорог, гидротех­нических плотин, добыче полезных ископаемых и т. д. Очень часто взрывы сопровождаются нарушением природного рав­новесия — 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 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 среды.