ВОССТАНОВЛЕНИЕ ОРИЕНТИРОВКИ ОСЕЙ ГЛАВНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПОРОДНОМ МАССИВЕ САРБАЙСКОГО КАРЬЕРА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗУЧЕНИЯ ТРЕЩИНОВАТОСТИ

  • В.Н. ТОКСАРОВ Горный институт УрО РАН

Аннотация

Для уточнения геомеханической модели Сарбайского карьера были выполнены исследования по оценке трещиноватости горных пород с целью восстановления ориен- тировки осей главных напряжений в нетронутом массиве. Изучение тектонической трещиноватости проводилось на 9 замерных станциях. Измерение параметров залегания отдельных трещин производилось горным компасом ГК-2. На замерных станциях, находящихся вблизи массива железной руды, в результа- ты замеров азимута простирания трещин вводилась поправка. Поправка определялась по результатам сопоставительных определений одного и того направления с использо- ванием горного компаса и GPS-навигатора. Результаты измерения параметров трещиноватости пород в бортах Сарбайского карьера приведены на рис. 1. Всего было произведено 793 замера. Положение точки на диаграмме определяется азимутом и углом падения трещины. Рис. 1. Точечная диаграмма трещиноватости породного массива Сарбайского карьера 119 ----------------------- Page 120----------------------- По результатам измерений выявлено 5 основных систем открытых тектонических трещин (табл. 1). Таблица 1 Параметры залегания основных тектонических систем трещин в массиве Сарбайского карьера Азимут Азимут Угол Расстояние Ширина № простирания, падения, падения, между раскрытия град. град. град. трещинами, см трещин, мм 1 340/40(10) 250/310(282) 40/65(52) 15/50(25) 0,5/5(2,5) 2 90/120; 270/290 0/30; 180/200 85 40 3 3 250/290(265) 160/200(175) 50/80(65) 10/500(45) 3 4 80/100(90) 350/10(0) 30/70(52) 5/450(40) 2,5 5 160/200(180) 70/110(90) 30/50(42) 10/300(25) 0,5/10(5) Для оценки вида напряженного состояния массива горных пород Сарбайского ме- сторождения использовался метод М.В. Гзовского, называемый иногда методом со- пряженных пар сколов [1]. Согласно этого метода, при постоянной ориентировке глав- ных нормальных напряжений и постоянном соотношении их величин, в породном мас- сиве может образоваться две системы трещин скола и одна трещина отрыва (рис. 2). Трещины скола симметрично отклоняются от оси алгебраически максимальных глав- ных нормальных напряжений σ на угол ϕ, а линия их пересечения параллельна оси 1 средних главных нормальных напряжений σ . В случае образования трещин отрыва, 2 они всегда перпендикулярны оси алгебраически наименьших главных нормальных на- пряжений σ . 3 Рис. 2. Расположение трещин скола и отрыва относительно осей главных нормальных напряжений По результатам обработки установлено, что сопряженными системами трещина- ми скола являются системы 3 и 4 (табл. 1). Система субвертикальной трещиноватости 2, фактически располагается посередине между системами 3 и 4 (рис. 3), на месте воз- можного размещения системы трещин отрыва (рис. 2). При этом трещины системы 2 по своему внешнему виду относятся к трещинам скола. Возможно ли такое, что в процессе формирования породного массива трещины скола заместили трещины отрыва? В рабо- те [2] геологи положительно отвечают на этот вопрос. В частности отмечается, что «массив горных пород в процессе своего существования в течение длительного време- 120 ----------------------- Page 121----------------------- ни, порой в сотни миллионов лет, неоднократно подвергался разносторонним сжи- мающим усилиям. При смене плана деформаций, заложенные ранее трещины могли подновляться, при этом мог измениться их генетический тип. Так, заложенная ранее трещина скалывания при новом плане деформаций может занять положение, отвечаю- щее ориентировке трещин отрыва. При этом она начинает выполнять функции отрыва, то есть раскрываться без существенных перемещений блоков. При этом закладываются и новые системы трещин. Практически в таких массивах насчитывают до 12 систем трещин». На наш взгляд, цитата полностью подходит под описание структуры массива гор- ных пород Сарбайского карьера. Действительно, в породном массиве карьера сущест- вует очень много систем трещин различного размера и ориентации. Предположим, что ориентация систем тектонических трещин 2, 3 и 4 в наиболь- шей степени соотносится с текущим полем напряжений в нетронутом массиве карьера. В этом случае, согласно методике М.В. Гзовского, главные напряжения в нетронутом массиве будут ориентированы следующим образом (рис. 3). Рис. 3. Восстановление ориентировки осей главных напряжений в нетронутом массиве горных пород Сарбайского карьера Ось наибольшего главного напряжения σ ориентирована в вертикальном направ- 1 лении. Промежуточное главное напряжение σ2 ориентировано субширотно, вдоль ли- нии пересечения сопряженных систем тектонической трещиноватости 3 и 4. Ось мини- мального главного напряжения σ ориентирована в субмеридианальном направлении. 3 Результаты проведенных исследований планируется использовать при трехмер- ном геомеханическом моделировании массива Сарбайского карьера с целью оценки устойчивости его бортов.

Литература

  1. Гзовский М.В. Основы тектонофизики. М.: Наука, 1975.
  2. Ольховатенко В.Е., Трофимова Г.И., Ожогина Т.В. Методы изучения трещиноватости горных пород. Томск: изд-во ГАСУ, 2015.
Опубликован
2018-10-01
Выпуск
Раздел
Статьи