Введение в инженерную геотектонику

Несмеянов С.А.

Несмеянов С.А.

Н55

Введение в инженерную геотектонику.М.: Научный мир, 2004. – 216 с.
ISBN 5-89176-259-5

Впервые описано новое научное направление, посвященное специфике тектонических исследований в инженерной геологии. Инженерная геотектоника изучает влияние тектонических структур и процессов на условия строительства, эксплуатации и ликвидации различных инженерных объектов. Рассмотрены основные  методические направления. Показаны особенности тектонического и сейсмического районирования применительно к проектированию и эксплуатации объектов массового промышленного и гражданского строительства, ответственных сооружений с различным заглублением в горные массивы и прецизионных сооружений с высокими требованиями к микродеформациям пород основания. Приведены соответствующие классификации, составленные с учетом современной нормативной базы и опыта инженерных изысканий для строительства.
Книга предназначена для геологов, геоморфологов, геофизиков, строителей и студентов этих специальностей.

 

Оглавление

  Введение 9
Глава 1. Основные направления инженерно-геотектонических исследований 11
1.1. Тектоническая опасность и оценка тектонических условий строительства. 11
  Пассивное тектоническое влияние на условия строительства 11
  Активное тектоническое влияние на условия строительства 12
  Учет тектонической опасности. 13
1.2. Тектоника в традиционных видах инженерных изысканий 15
  Инженерно-геологическое районирование 15
  Сейсмическое микрорайонирование 17
  Уточнение исходной сейсмичности 18
1.3. Перспективные направления инженерно-геотектонических исследований. 20
  Изучение разрывных нарушений. 21
  Трещинные зоны и диаклазовые швы 25
  Разрывные зоны 25
  Ширина разрывной зоны у разрывов разной морфологии и протяженности 27
  Сейсмотектонические дислокации 29
  Зона динамического влияния разрыва 30
  Шовные (разломные) зоны 32
  Специфика строения и особенности картирования разномасштабных разрывных структур 33
  Изучение новейших тектонических движений и количественные палеореконструкции. 37
  Выделение генетических комплексов континентальных отложений 37
  Картирование морфоструктур 43
  Возрастное расчленение рельефа 47
  Стратификация образований террасового генетического комплекса 49
  Количественная оценка новейших тектонических движений 52
  Количественные палеореконструкции 59
  Развитие новейших тектонических структур 62
  Изучение активных структур 63
  Общие положения 64
  Разномасштабные активные структуры в инженерной геотектонике 65
  Активность криповых разрывных смещений и уклонов в инженерных изысканиях 67
  Сейсмотектоническая активность разрывов 71
  Активные разломы (шовные зоны) России 74
  Активность орогенеза 77
Глава 2. Тектоническая основа инженерно-геологического и сейсмического районирования 79
2.1. Тектоническая специфика разномасштабных инженерно-геологических исследований 81
  Планетарные и межрегиональные исследования 81
  Региональные исследования 86
  Инженерные изыскания 88
  Стадийность инженерных изысканий 88
  Особенности структурно- геоморфологических исследований при инженерных изысканиях 89
  Выделение и интерпретация платформенных линеаментов 91
2.2. Тектонические материалы для уточнения исходной сейсмичности при сейсмическом микрорайонировании 96
  Проблемы выделения сейсмогенерирующих структур 98
  Геологические критерии сейсмичности 98
  Разрывные структуры и очаги коровых землетрясений 101
  Значение и типы поперечных структур 103
  Материалы для уточнения исходной сейсмичности 104
  К методике выделения зон ВОЗ 104
  Комплекс тектонических материалов для выделения СГС 104
  Выделение зон ВОЗ 109
  О палеосейсмогеологическом методе 111
  Унификация и региональная специфика СГС 117
2.3. Особенности инженерно-геотектонических исследований при изысканиях для проектирования разных типов инженерных сооружений 118
  Типовое градостроительство в сложных тектонических условиях 119
  Атомные станции 121
  Крымская АЭС 122
  Южноуральская АС 122
  Мосты и мостовые переходы 124
  Магистральные трубопроводы 125
  Районы разработки рудных месторождений 129
2.4. Опережающие тектонические исследования для инженерных изысканий 130
  Общие положения 130
  Возрастное расчленение рельефа 134
  Неоструктурное районирование 135
  Картирование разрывных зон 136
  Историко-тектоническое районирование 136
  Выявление активных структур 137
  Анализ истории формирования рельефа и его палеореконструкции 138
Глава 3. Заглубленные сооружения и инженерная геотектоника скальных массивов 139
3.1. Принципы инженерно-геотектонического анализа 139
3.2. Основы методики инженерно-геотектонического анализа 143
  Инженерно-тектонические исследования 143
  Инженерно-геологические рекомендации 145
3.3. Типизация взаимодействия скальных массивов с инженерными сооружениями 146
  Взаимодействие со скальным основанием сооружений, относительно слабо заглубленных в выровненный или слабо расчлененный рельеф 149
  Взаимодействие со скальным массивом сооружений, вписанных в глубоко расчлененный рельеф 149
  Подземные сооружения с персоналом, участвующим в подземных работах по их строительству, обустройству и эксплуатации 155
  Подземные сооружения без персонала, участвующего в подземных работах или в его эксплуатации 162
  Хранилища 163
  Захоронения 165
Глава 4. Микродеформации и их значение для прецизионных сооружений 170
4.1. Макро- и микродеформации 170
  Природа микродеформаций 171
  Соотношение макро- и микродеформаций 172
4.2. Типы прецизионных сооружений 172
4.3. Геодинамические типы микродеформаций 176
4.4. Особенности методики инженерных изысканий на прецизионных объектах 178
  Общие положения 179
  Особенности выбора места строительства прецизионных сооружений 181
  Этапы комплексных исследований 181
4.5. Особенности структурно-геоморфологических исследований и использование методов разведочной геофизики 182
4.6. Особенности геодезических исследований 185
4.7. Особенности наклономерно-деформографических исследований 190
4.8. Исследования микродеформаций на Серпуховском комплексе прецизионных сооружений 191
  Особенности тектонических и инженерно-геологических условий строительства 191
  Схема геодинамических полигонов 194
  Заключение 197
  Литература 199

 

Введение

Дифференциация научных дисциплин становится характерной чертой современности. Не составляет исключения и инженерная геология. В ее составе наряду с инженерной геодинамикой, инженерной сейсмологией, инженерной геоморфологией вполне естественным выглядит появление и инженерной геотектоники. Необходимость этого стала особенно очевидной в связи с целым рядом разнообразных действительных и спекулятивных осложнений в строительстве многих ответственных инженерных сооружений. Так, из-за реальной тектонической неустойчивости стройплощадки была закрыта почти достроенная Крымская АЭС. В то же время присутствие отмерших древних разрывов на площадке строительства Челябинской АЭС вызвало бурную отрицательную реакцию "зеленых". Проектирование и строительство многих магистральных нефте-газопроводов на юге европейской России и на Сахалине осложнялось присутствием активных разрывов на их трассах.

Поэтому очевидна целесообразность разработки методологии и методики эффективных тектонических исследований в составе инженерных изысканий для строительства. Важно было отразить именно инженерную специфику геотектонических исследований. Данная специфика касается в первую очередь самого объекта исследований - геологической среды техногенеза, выделенной академиком Е.М. Сергеевым. Безусловна инженерная специфика и временного аспекта - анализируются тектонические процессы не для громадных "геологических" отрезков времени, а для "срока службы сооружения", который может составлять десятки и почти никогда не превышает первых сотен лет. Сама оценка тектонической активности должна рассматриваться через призму реакции на нее строительства - опасна ли она для устойчивости сооружения и вредна ли для его нормального функционирования. Поэтому понадобилась и определенная классификация самих сооружений по величинам допустимых деформаций и по самому принципиальному подходу к цели проектирования. Например, если для сооружений на земной поверхности важно размещение их по возможности за пределами активных структур или применение мероприятий, страхующих от тектонических смещений, то при строительстве многих заглубленных объектов используются конструктивные решения, позволяющие безопасно смещаться отдельным элементам конструкций вместе с вмещающим их скальным массивом. Естественно, что для подобного проектирования необходимо чрезвычайно хорошо знать особенности тектонического строения и подвижности горных пород.

Таким образом, инженерная геотектоника - раздел инженерной геологии, изучающий влияние тектонических структур и процессов на условия строительства, эксплуатации и ликвидации инженерных объектов. Инженерная специфика данной прикладной отрасли геотектоники определяется существенными ограничениями объекта и временного интервала исследований. Основным объектом исследований является геологическая среда техногенеза, т.е. приповерхностные части земной коры, так или иначе осваиваемые человеком. Расположенные здесь тектонические структуры могут весьма существенно отличаться от более глубинных, в том числе и верхнекоровых. Во временном аспекте для инженерной геотектоники основной интерес представляют тектонические движения ближайшего будущего. При их характеристике анализируются не естественные этапы геологического развития, а инженерные временные интервалы, например, сроки службы различных инженерных сооружений. Инженерный подход определяет и специфику характеристики тектонических движений. Так, тектоническая активность рассматривается преимущественно с точки зрения ее возможной опасности для устойчивости инженерных сооружений, которые могут иметь различные величины допустимых деформаций. Должны учитываться и уже достаточно определившиеся различия в принципиальных подходах к проектированию инженерной защиты от тектонических явлений для приповерхностных, заглубленных и прецизионных ответственных сооружений. Все это определяет специфику направлений и методов исследований, используемых инженерной геотектоникой.

Автор выражает признательность Б.Е. Акинину, А.С. Алешину, Ф.Ф. Аптикаеву, И.П. Балабанову, И.И. Бархатову, Н.П. Боголюбовой, А.Н. Боголюбову, Т.С. Бондаревой, О.А. Воейковой, Г.А. Голодковской, С.М. Голубеву, В.В. Дмитриеву, В.К. Епишину, С.Б. Ершовой, Г.С. Золотареву, Я.А. Измайлову, С.Ф. Канаеву, Р.М. Кармалеевой, И.В. Кирилловой, И.С. Комарову, Н.П. Костенко, Г.Л. Коффу, Н.И. Кригеру, В.М. Курочкину, Л.Г. Кушниру, Т.А. Лариной, Л.А. Латыниной, Д.А. Лилиенбергу, В.И. Макарову, И.Г. Минделю, Н.И. Николаеву, П.Н. Николаеву, А.А. Никонову, В.Е. Новаку, Б.А. Петрушевскому, Т.Ю. Пиотровской, М.В. Рацу, Е.И. Романовой, Г.Е. Рязянцеву, Л.И. Серебряковой, А.К. Трофимову, В.С. Федоренко, Н.М. Хайме, В.А. Христичу, В.С. Хромовских, О.К. Чедия, А.А. Чистякову, Н.И. Швейскому, Г.А. Шмидт, Ю.К. Щукину, С.В. Энман, А.И. Юдкевичу и др. за содействие и полезное обсуждение проблематики.  Большую помощь в оформлении работы оказали О.А. Воейкова, О.И. Чекова и Р.М. Горбушко.

Замечания и пожелания можно присылать по адресу: 101000. Москва, Уланский пер., д. 13, строение 2. Институт геоэкологии РАН.
Работа написана при финансовом содействии фонда РФФИ. Проекты 02-05-64183, 03-05-64240.