Марков Г.А. Савченко С.Н. Напряженное состояние пород и горное давление в структурах гористого рельефа
Подождите немного. Документ загружается.
сокой
устойчивости
пород
В
стенках
горизонтальных
выработок;
проявление
разрушений,
но
менее
интенсивно,
чем
в
Kpoвne,
в
за
б
оях
выработок.
В
вертикальных
выработках
резко
выражено
раз
личие
в
проявnениях
горного
давnения
в
зависимости
от
простран
ственной
ориентировки
стенок
выработок;
наблюдаются
стреляние
и
разрушения
пород
в
забоях.
4.
Улучшение
в
несколько
раз
состояния
устойчивости
и
резкое
изменение
интенсивности
про
явлений
горного
давnения
при
измене
нии
азимутальн
ого
направления
про
ходки
выработок
явnяется
доста
точно
типичным.
Отмечается
также
заметное
(в
1.5-2
раза)
сни
жение
расхода
взрывчатых
веществ
на
взрывных
работах
при
про
ходке
выработок различных
направлений.
Необычность
этого
явnения
заключается
в
том,
что
по
данным
измерений
не
обнаруживается
дост~точно
высокой
анизотропии
в
свойствах
пород
по
различным
направnениям.
Однако
при
измерениях напряжений
в
высоконапря
женных
массивах
достаточно
типичным
является
проявnенне
анизо
тропии
напряженного
состояния
-
разница
в
величинах
наибольших
главных
напряжений
по
различным
направnениям.
Проход
ка
вырабо
ток
по
направnению наибольшего
сжатия
более
благоприятна
по
фак
тору
обеспечения
устойчивости,
однако
менее
эффективна
по
фактору
использования
энергии
взрывчатых
веществ.
5 .
Парадоксальным,
на
первый
взгляд,
но
типичным
и
закономер
ным
,
как
устанавnивается
при
теоретическом
анализе,
явnяется
улучшение
состояния прочности
и
устойчивости
конструкций
при
уве
личении
горизонтальных
пропетов
кровnи
выработок
и
камер
или
в
обшем
случае
при
увеличении
вытянутости
выработок,
как
горизон
тальных
,
так
и
вертикальных,
в
поперечном
сечении
вдоль
направ
ления
действия
в
массиве
напряжений
наибольшего
сжатия.
С
этим
явлением
связаны,
с
одной
стороны,
возможность
возведения
устой
чивых
большепролетных
(до
50-70
м
и
более)
сооружений,
с
дру
гой
-
образование
при
разработке
месторождений
труднообрушае~IХ
зависаний
подработанных
пород
на
больших
(до
нескольких
десятков
тысяч
квадратных
метров)
площадях.
Имеются
достоверные
данные
промышленных
экспериментов
,
показывающие,
что
увеличение
про
летов
камер
и
даже
устранение
опорных
целиков
в
некоторых
слу
чаях
благоприятно вnияет
на
улучшение
устойчивости
кровnи.
6 .
Необычной
явnяется
относительно
более
высокая
устойчивость
и
прочность
выработок
при
одинаковой
глубине
их
заложения
в
от
носительно
менее
прочных
породах.
Учет
этого
явnения
имеет
важ
ное
значение
при
выборе
координат
заложения
roдземных
сооружений.
7.
Необычно
резко
изменяется
интенсивность
проявnений
горно
го
давления
в
условиях
гористого
рельефа.
Несмотря
на
одинаковые
глубину
и
литологию
при
расположении
подземных
выработок
ниже
уровня
местных
базисов
эрозии
прОЯ~lения
горного
давnения
более
интенсивны,
чем
на
.участках
,
расположенных
выше
подножий
гор.
При
незначительном
увеличении
глубины,
но
при
переходе
(в
преде
лах одного
и
того
же
местор
ождения
при
одинаковых
свойствах
и
трещиноватости
пород) на
отработку
полезного
ископаемого
на
го
ризонтах,
расположенных
ниже
местных
базисов
эр
озии,
может
про-
10
\
1
I
\
!
\
I
t
\
I
I
~
,
изойти
необычно
резкий
рост
интенсивности
горного
давления,
затра
ты
на
поддержание
выработок
увеличатся
в
несколько
раз.
8.
При
переходе
от
одних
месторождений
к
другим,
даже
распо
ложенным
в
непосрерственной
близости
друг от
друга,
при
одина
ковой
глубине
и
одинаковых
свойствах
пород
в
ряде
случаев
наблю
даются
коренные
изменения
в
интенсивности
и
самом
характере
про
явлениЙ
горного
давления.
Все
эти
особенности
горного
давления
получают
объяснения
при
определении
закономерностей
изменения
величин
и
направлений
на
пряжений
в
массивах скальных
пород.
Важное
практическое
значе
ние
способствовало
быстрому
развитию
этого
направления
исследо
ваний
в
последние
годы.
В
историческом
плане
первые
соображения
о
существовании
в
массивах
пород
на
больших
глубинах
некоторых
..
естественных
на
пряжений"
вы
сказы
вались
отечественными
и
зарубежными
специа
листами
-
геологами
и
тоннелестроителями
еще
в
конце
Х1Х-на
чале
ХХ
вв.
[1-3].
В
работах
[1,
2]
утверждалось,
что
горизон
тальные
напряжения
в
массивах
должны
иметь
тот
же
порядок,
что
и
вертикальные,
а
в
работе
[з]
-
что
они
на
больших
глубин
.
ах
могут
быть
и
выше
вертикальных.
Однако
потребовалось
более
по
лувека,
чтобы
эти
идеи
начали
получать
признание
в
широких
кру
гах
специалистов
[4,
5J.
Непосредственными
измерениями было
показано
широкое
распро
странение
высоких
горизонтальных
напряжений
в
верхней
части
зем
ной
коры
[6,
7),
при
этом
не
только
на
больших
глубинах,
но
и
в
непосредственной
близости
от
земцой
поверхности
[8,
9].
После
признания
факта
существования
и
устанОВЛ9НИЯ
широкой
распростра
ненности
явления
высокой
напряженности
пород
были
проанализиро
ваны
возможные
условия
и
механизм
формирования
полей
высоких
напряжений
в
массивах
пород
[9-11].
В
ряде
работ
рассмотрены
вопросы
выбора
рациональных
конструкций
подземных
сооружений
и
систем
разработки
для
месторождений,
расположенных
в
высоко
напряженных
массивах
(12-14
J'
Однако
высоконапряженные
масси
вы
имеют
локальное
распространение
в
пределах
как
регионов,
так
и
месторождений
и
отдельных
их
участков.
Для
детализации
и
рас
крытия
зависимостей
пространственного
расположения высоконапря
женных
массивов,
закономерностей
изменения
величин
и
направле
ний
в
механике скальных
пород
используются
данные
инженерной
геологии
и
классической
геологии,
в
частности
геотекто~ики.
При
этом
должны
учитываться
условия
образования
пород
и
последую
щие
геологические
явления
и
процессы
в
геологической
истории
рассматриваемого
района,
которые
при
водят
к
формированию
лито
логических,
структурных
особенностей
и
напряжениr>го
состояния
скальных
пород
в
массиве.
Проблемам
изучения
природы
и
методо
....
логии
определения
тектонических
напряжений
в
верхней
части
зем
ной
коры,
взаимосвязи
этих
напряжений
со
свойствами
пород
БЫIIИ
посвящены
специальные
всесоюзные
конференции
и
семинары
меха
ников,
тектонистов,
инженеров-геологов
(15,
16J.
11
Вопросы
определения
тектонических
напряжений
и
оценки
прочно
сти
пород
при
возведении
подземных
сооружений
в
высоконапряжен
ных
массивах
рассматривались
в
отдельных
докладах
на
каждом
из
конгрессов
Международного
общества
по
механике скальных
пород
начиная
с
1966
г.
На
международных
симпозиумах,
организованных
э
тим
обществом
в
1981-198
2
гг.
в
Японии
и
ФРГ
[17,
18J,
э
тим
вопросам
бьmо
посвящено
значительное
ЧИ~Ju
цu~.адов
.
На
Конгрес
се
общества
по
м
е
ханик
е
скальных
пород
в
Австралии
в
1983
г.
проблема
тектонических
напряжений
в
связи
со
строительством
под
земных
сооружений
различного
назначения
и
разработкой
месторож
дений
выделена
в
специальную
тему.
Данные
привед.;!нного
обзора
показывают
практическую
и
теоре
тическую
актуальность
и
необходимость
на
современном
э
тапе
спе
циального
рассмотрения
вопросов
распределения
высоких
напряже
ний
при
влиянии
горообразовательных
процессов
.
Поведение
скальных
пород
значительно
сложнее,
чем
деформа
ция
мягких
грунтов.
Переход
от
классической
теории
однородного
пространства
или
полупространства
к
рассмотрению
сред
с
трещи
новатостью,
нарушенной
сллошностью,
и
с
высокой
естественной
налряженностью
вызывает
необходимость
обоснования
специальных
методических
приемов
дЛя
определений
в
массиве,
специальных
при
емов
при
расчетах
на
прочность
возводимых
конструкций,
спе
циальных
способов
снижения
горного
давления
в
заданной
области,
где
ведется
строительствq
сооружения
или
разработка
полезного
ископаемого,
путем
созд
li
НИя
полостей
и
щелей
для
предваритель
ной разгрузки
высоких
напряжений.
Крупномасштабными
промыш
ленными
экспериментами,
которые
рассматриваются
в
данной
рабо
те,
установлено,
что
возникающие
проблемы
обоснования
способов
управления
горным
давлением
и
оценки
прочности
сооружений
в
вы
соконапряженных
массивах
можно
достаточно
успешно
решать
ана
литически,
рассматривая
пространство'
как
'
однородное,
а
скальную
породу
-
как
среду
без
нарушений
сллошности
.
Однако
при
этом
необходим
учет
детальных
данных
геотектоники,
геоморфологии
и
инженерной
геqлогии,
которые
позволяют
оценить
характер
зависи
мостей
между
изменениями
напряженного
состояния,
составом
и
строением
пород.
Знание
и
учет
этих
зависимос~й
определяют
ус
ловия
успешного
дифференцированного
применения
аналитических
ре
шений
в
задачах
механики
скальных
пород.
2 .
Систематизация
представле~ий
о
роли
I'орообразовательных
процессов
в
формировании
и
распреде
.
'1ении
напряжений
в
массивах
пород
Но
данным
о
проявлениях
тектонических
движений,
горообразо
вательных
процессов,
сейсмичности,
складчатости,
сбросах,
надви
гах,
с
двигах
в
геологии
~aBBO
бьmо
признано, что
земная
кора
под
вергалась
в
одних
местах
растягивающим,
в
других
-
сжимающим
напряжениям. Вопрос
в
том,
какие
нагрузки
при
этом
превалирова
ли
-
горизонтальные
или
вертикальные,
-
'
длительное
время
(уж
е
12
около
100
лет)
составляет
предмет
дискуссий
сторонников
конку
рирующих
гипотез
(контракционная,
пульсационная,
конвекционная,
астенолитная
,
гипотеза
дрейфа
континентов
-
материковых
плит
и
др
.).
Высокие
горизонтальные
напряжения
сжатия,
определяемые
из
горных
выработок
и
скважин
в
верхней
части
земной
коры,
YCTI:I-
новлены
в
настоящее
время
D
различных
районах
Земли.
На
глуби
нах
от
10-100
до
1000-1500
м
от
поверхности
горизонтальные
напряжения
достаточно
часто
на
50-500
кгс/
см
2
(5-5
О
МПа)
превышают
геостатичеёкое
давление
от
веса
столба
непосредствен
но
налегающих
пород.
В
основном
они
лриурочены
к
изверженным
породам,
где
устанавливаются
в
60%
случаев
от
всего
объема
име
ющихся
в
мире
измерений.
В
осадочных
комплексах
они
приурочены
к
метаморфиз
ованны
м
пор
одам,
где
устанавливаются
в
20%
случа
ев.
Эти
напряжения
фиксируются
в
гористых
системах
на
докем
брийских
щитах
Фенноскандии,
Канады,
в
складчатых
системах
ка
ледонид
(Норвежские
горы,
Саянский
хребет),
в
герцинских
горных
образованиях
(Аппалачи,
Урал,
Uентральный
Казахстан,
Юго-Вос
точная
Австралия),
а
также
~
мезозойских
и
кайнозойских
склад
чатых
поясах
(Скалистые
горы,
Малайзия,
Калифорния,
Ал6ЙСКИЙ
хребет,
Альпы).
Анализ
имеющихся
и
целенаправленно
полученных
данных
(свы
ше
30000
единичныx
определений
напряжений
и
свойств
пород)
позволил.
рассмотреть
следующие
зависимости
и
факторы
проявле-
ния
(или
непроя:вления)
высокой
горизонтальной
напряженности
пород:
а)
региональные
геотектонические
условия
массивов
и
месторож
дений
полезныx
ископаемых
(щиты
и
платформы
с
относит
ельн
о
спо
койным
тектоническим
режимом,
области
тектонической
активизации
,
проявления
тектонических
движений
различного
знака;
области
су
ществования
~
недавнем
геологическом
прошлом
мощного
покровно
го
оледенения
и
вне
пределов
развития
покровного
оледенения
;
раз
личны(!
генезис
пород
и
абсолютный
возраст
рудообразований
);
б)
условия
расположения
месторождений
в
пределах
крупных'
тектонических
блоков
и
складок,
испытывающих
тектонические
дви
жения
различного
знака
(поднятия,
опускания,
краевые
и
централь
Нble
зоны
тектонических
блоков
и
складчатых
структур,
вблизи
и
на
удалении
от
крупных
геологических
нарушений);
в)
геоморфологические
условия
раслоложения
месторождений
и
отдельных
участков
массивов
(в
верщинах
гор,
выше
и
ниже
их
подножий,
ниже
дна
долин,
на
одинаковых
и
на
различных
абсолют
ных
отметках);
.
г)
механическая
неодн.ородность
и
различная
деформированн
ость
массивов;
,
д)
различная
глубина
залегания.
В
результате
анализа
установлены
следующие
зависимости
про
явления
высокой
горизонтальной
напряж
енн
ости
пород
в
массиве
.
1.
Высокие
горизонт~льные
напряжения
ПРИУРОЧИВaJОТСЯ
в
регио
надьном
плане
к
зонам
проявления
восходящих
движений
земной
ко
ры
независимо
от
генезиса
пород,
возраста
рудообразований;
неза-
13
висимо
от
тектонотипа
региона
(древние
щиты,
платформы,
зоны
активизации
орогенеза);
независимо
от
существования
или
OTC
Y
TCT~
вия
В
геологическом
прошлом мощного
покровного
оледенения.
2.
В
высоконапряженных
массивах
вертикальное
напряжение
яв
ляется
минимальным
по
абсолютной
величине
и
в
общем
случае со
ответствует
t
H
(61') .
Отношение
наибольших
сжимающих
горизон
тальных
напряжений
6 2
и
(()з
и
отношение
вертикального
напряже
ния
к
наибольшему
горизонтальному
вблизи
поверхности
меньше
единицы:
с
увеличением
глубины
отношения
этих
напряжений
стремятся
к
единице:
15
/
<3
=1
1
з
3 .
Действующие
в
массиве
горизонтальные
напряжени'Я
находят
ся
на
уровне
прочности
монолитных
образцов
пород.
Поэтому
про
явления
горного
давления
при про
ходке
выработок
могут
происхо
дить
внепосредственной
бl1ИЗОСТИ
от
дневной
поверхности
(как
бы
независимо
от
глубины
расположения
выработок
и
несмотря
на
вы
сокую
прочность
и
монолитность
пород).
Разрущения
пород
при
проходке
выработок
и
скважин
происходят
в
общем
С11Учае
незави
симо
от
плоскостей
естественных
ослаблений
при
соблюдении
сле
дующих
условий:
(3)
или
где
V -
коэффициент
поперечных
деформаций;
C!i
p
и
<3
с
-
прочность
пород
,в
куске'
на
сжатие
и
растяжение.
4.
В
высоконапряженных
массивах
наблюдается
развитие
разрыв
ных
нарушений
с
формированием
трехмерной
сетки
трещин
и
разры
вов,
параллельных
площадкам
действия
напряжений
~1
' (i)
2.
и
IO
з
'
При
этом
вблизи
поверхности
получают
развитие
горизонтальные
.
трещины,
а
также
разрывные
нарушения,
плоскости
которых
перпен
дикулярны
к
направлениям
действия
напряжений
6'1' 5'2.
и
(?)
3 •
5.
Вблизи
зон
геологических
нарушений
и
в
самих
этих
зонах
горизонтальные
напряжения
имеют
сравнительно
небольщую
величи
ну.
Направление
наибольшего
горизонтального
сжатия
вблизи
гео
логических
нарушений
приобретает
ориентировку,
параллельную
пло
скости
нарушения.
6.
В
массивах,
расположенных
на
удалении
от
геологических
нарушений,
в
центральных
зонах
геологических
блоков,
испытыва
ющих
поднятия,
наблюдается
высокая
горизонтальная
напряженность;
14
)
·
частки
высоких
горизонтальных
напряжений
располагаются
наибо
лее
близко
к
земной
поверхности
по
сравнению
с
зонами
вблизи
геологических
нарушений.
7.
Наиболее
высокие
горизонтальные
напряжения
на
минималь
ных
глубинах
от
поверхности
наблюдаются
в
массивах,
расположен
ных
ниже
дна
долин.
На
участках,
расположенных
ближе
к
верши
нам
гор
(выше
местных
базисов
эрозии),
горизонтальные
напряже
ния
существенно
меньше
по
сравнению
с
участками,
расположен
ными
ниже
подножий
гор.
При
~
TOM
наибольшее
горизонтальное
сжатие
в
нагорных
участках
ориентировано
параллельно
вытянутому
хребту
горы
независимо
от
направления,
которое
имеет
наибольшее
сжатие
в
глубинных
частях
массивов.
В.
Участки
высоких
горизонтальных
напряжений
представлены
наиболее
прочными,
упругими
и
монолитными
породами.
При
этом
наиболее
высокие
показатели
прочности
и
упругости
соответствуют
направлениям
наибольшего
горизонтального
сжатия.
Обобщение
мно
гочисленных
опытных
данных,
полученных
в
высоконапряженных
массивах
различными
методами,
приводит
к
:заключению
о
превы
шении
модулей
упругости
пород
(Е)
и
скоростей
распространения
продольных
волн
("u
p
)
в
массиве
над
соответствующими
показате
лями,
полученными
на
образцах,
извлеченных
из
массива.
Последнее
свидетельствует
о
значительной
потенциальной
энергии,
заключен
ной
в
высоконапряженных
массивах.
Для
интерпретации
полученных
данных
рассмотрим
известные
из
геологии
сведения
о
тектонических
движениях,
напряженном
состоя
нии
и
строении
земной
коры.
Из
геологических
данных
[19]
известно,
что
для
строения
зем
ного
шара
в
целом
характерна
вертикальная
и
горизонтальная
струк
турная
зональность.
По
вертикальному
разрезу
земного
шара
кроме
собственно
земиой
коры
выделяются
слои,
образующие
верхнюю
и
нижнюю
мантии,
которые
окружают
внутреннее
и
внещнее
ядро
Зем
ли.
Выделяются
слои,
образующие
тектоносферу
-
область
проявле
ния
в
Земле
активных
тектонических
процессов
и
литосферу
-
об
ласть,
включающую
земную
кору
и
часть
верхней
мантии,
де
асте
носферы.
Астеносферой
является
слой
на
глубине
100-200
км,
в
котором
обнаруживается
более
пластичное
состояние
вещества.
В
собственно
земной
коре
выделяется
три
основных
слоя:
осадочный
(10-15
км),
гранитный
(15-20
км),
базальтовый
(20-30
км),
а
также
зона
гипергенеза
(выветривания),
расположенная
непосред
ственно
у
поверхности
Земли.
Горизонтальная
структурная
зональ
ность
считается
более
сложной.
В
земной
коре
и
литосфере
выде
ляются
структурные
элементы
различных
порядков:
глобалькые,
ре
гиональные,
глыбовые
и
блоковые.
Тектоническими
структурами
первого порядка
являются
континенты
и
океанические
оqласти
зем
ной
коры.
Структуры
второго
порядка
-
подвижные
геосинклиналь
ные
пояса
с
высокой
сейсмической
активностью
и
относительно
ус
тойчивые
платформы,
щиты.
Глубинными
разломами
земная
кора
разделена
на
такие
элементы,
как
глыбы,
пластины,
клинья,
кото
р
ые
и
спытывают
тектонические
движения
и
деформации.
В
пределах
15
глыб
и
блоков
ПОJIYчают
развитие
складчатость
и
волновые
изгибы,
обусловливающие
для
земной
коры
в
целом
глыбово-волновое
стро
ение
•
.
Наиболее
.
изученными
путем
'
непосредственных
рег.истрациЙ
·
ин-
струментальными
методами
являются
современные
медленные
и
быстрые
движения
земщ>й
коры.
Быстрые
тектонические
движения
земной
коры
про
являются
при
землетрясениях.
На
основе
данных
о
распространении
сейсмических
волн,
возбуждаемых
при
землетря
сениях,
устанозftена
ориентация
осей
эллипсоида
напряжений
в
оча
гах
землетрясений
[20).
Оказалось,
что
условия,
при
которых
го
ризонтальные
напряжения
превалируют
по
величине
над
вертикаль-
.
ными,
имеют
щирокое
распространение
в
земной
коре
и
верхней
мантии
в
районах
развития
современных
горообразовательных
про-
цессов.
Выделено
три
типа
ориентации
главных
напряжений.
Первый
тип
-
наибольщее
по
абсолютной
величине
напряжение
является
горизонтальным
(или
почти
горизонтальным);
приблизи
тельно
вертикальное
положение
здесь
занимает
ось
растяжения
(или
наименьшего
сжатия).
Напряженное
сОстояние
первого
типа
выделено
в
Тихоокеанском,
Альпийско-Гималайском
подвижных
по
ясах,
а
также
в
горной
системе
Тянь-Шаня.
В
геологическом
от
ношении
для
первого
типа
напряженного
состояния
характерно
сле
дующее:
наибольшее
сжатие
направлено
вкрест
простирания
кайно
зойской
складяатости
и
горных
хребтов,
предгорных
прогибов
и
глубоких
желобов;
при
землетрясениях
фиксируются
взбросы,
на
двиги,
взбросо-надвиги.
В
верхних
слоях
земной
корь!
наблюдается
сокращение
поверхности,
образование
складок,
взбросов,
надвигов
и
шарьяжеЙ.
Второй
тип
-
горизонтальное
напряжение,
если
оно
сжимающее,
является
минимальным
по
абсолютной
величине.
Наибольщее
напря
жение
является
растягивающим
и
имеет
горизонтальную
ориентацию.
Напряженное
состояние
второго
типа
наблюдается
в
Срединно
Атлантическом
хребте,
в
Восточной
Африке
и
в
сейсмической
зоне
03.
Байкал.
В
геологическом
отнощении
для
второго
типа
напря
женного
состояния
xa~aKTepHa
ориентация
наибольшего
растяжения
вкрест
простирания
тектонических
структур;
пр!!
землетрясениях
фиксируются
сбросы.
сбросо-сдвиги.
Наблюдается
увеличение
по
верхности
земной
коры,
образование
грабенов,
рифтов.
третий
тип
-
наибольшее
сжатие
и
наибольшее
растяжение
ори
ентированьi
горизонтально.
Налряжеиное
состояние
этого
типа
на
блюдается
в
срединных
океанически
х
хребтах,
в
Северной
Сибири,
Арк
'
тике
и
Калифорнии.
Оси
наибольшего
сжатия
и
растяжения
ори
ентированы
под
углами
3
0-6
QO
к
простиранию
тектонических
струк
тур
типа
сдвигов.
Медленные
тектонические
движения
земной
коры
наблюдаются
с
помощью
геодезических
методов.
Медленные
движения
имеют
по
всеместное
распространение.
Как
показыв~ют
исследования
послед
них
лет.
в
земной
коре
нет
точек,
которые
находились
бы
в
геоло
гически
неподвижном
состоянии.
В
этом
отношении
земная
кора
яв-
16
ляется
как
бы
,кипящим
слоем'
Земли
(21].
"
Тектонические
движе
ния,
проявляющиеся
в
настоящее
время
и
проявлявшиеся
в
послед
ние
5-1
О
тыс.
лет,
относят
к
современным
движениSUII.
Следует
подчеркиуть
сложньiй
характер
развития
тектонических
движений
во
времени:
поднятия
могут
периодически
сменяться
опусканиями.
Оц
HaK~
такие
изм~нения
происходят
в
течение
периодов
большой
дли~
тельности.
Характер
и
интенсивность
более
М01l0ДЫХ
движений
на
следуются
от
бопее
др~вних,
поэтому
современные
тектонические
движения
рассматриваются
как
протекающие
с
неизменным
знаком.
На
фоне
обших
поднятий
отдельных
крупных
элементов
земной
коры
могут
происходить
опускани~
(второго
порядка
по
скорости)
более
мелких
элементов,
осложненные,
в
свою
очередь,
движениями
треть
его
порядка
по
скорости
и
Т.д.
Самые
мелкие
колебания
имеют
порядок
в
тысячи
и
сотни
лет.
Наряду
с
вертикальными
тектони
ческими
движениями
наблюдаются
и
горизонтальные
движения,
ко
торые
по
порядку величин
бывают
близки
к
вертикальным,
а
в
не
ко
торы
к
случаях
и
превосходят
их
(22].
Тектонические
движения
обладают
~ГPOMHЫM
энергетическим
по
тенuиалом
и
являются
отражением
определенных
силовых
напряже
ний
в
Земле.
Достоверные
причины
тектонических
движений
в
на
стоящее
время
неизвестны.
К
видам
внутренией
(эндогенной)
энер
гии
Земли,
с
которыми
могут быть
связаны
тектонические
движе
ния,
относят
гравитаuионную,
радиогенную,
ротаuионную
и
энергию
различного
рода
физико-химических
превращений
вешества
Земли.
Сопоставление
расчетов
различных
авторов
показывает,
что на
со
временном
уровне
знаний
для
количественной
оuенки
разных
видов
энергии
пока
нет
надежных
данных.
Гравитаuионное
поле
Земли
является
основным
силовым
полем,
под
влиянием
которого
формируются
горообразовательные
и
другие
геологУ.ческие
лроuессы.
за
счет действия
гравитаuиониого
поля
на
любом
участке
Земли
проявляется
стремление
к
выравниванию
нагрузок
-
общего
веса
земного
материала
по
отвесу
для
каждой
точк~
ее
поверхности.
В
общем
тело
Земли
стремится
к
гидроста
тическому
равновесию,
ми
изостазии.
Однако
изостазия
обычно
нарушается
в
зависимости
от
активности
тектонических
проuессов
в
том
ИЛИ
ином
регионе.
Вертикальным
тектоническим
движениям
приходится
преодолевать
противодействие
силы
тяжести.
В
этом
смысле
в
геотектонике
формулируется
понятие
о
независимости
тектонических
движений
от
силы
тяжести.
В
этом
же
смысле
тек
тонические
движения
связывают
с
тектоническими
'
силами,
и
сфор
мулировано
понятие
о
независимости
тектонических
сил
и
напряже
ний
в
Земле
от
сил
и
напряжений
гравитаuиониых
[23З.
Считается,
что
с
прекрашением
действия
тектонических
сил
произошло
бы
иЗо
статическое
выравнивание
под
действием
гравитаuионных
сил.
Вы
равниванию
рельефа
способствует
энергия
экзогенных
воздействий
на
земную
кору,
приводящих
к
денудаuионному
срезу
и
переносу
вещества
на
поверхности
Земли.
Как
показывает
анализ
геологических
данных
[24],
глобальная
нивелировка
рельефа
Земли
под
действием
денудаuионнык
лроuессов
2
Г.А.
Марков,
С.Н.
Савченко
17
могла
бы
произойти
за
10-20
млн.
лет
(при
условном
прекращении
постоянно
действующих
восходящих
тектонических
движений
земной
коры)
.
Суммарные
величины
денудаuионног
о
среза
за
геологичес
кое
время
оuениваются
по
мощности
в
10-30
км
[25-26].
Уста
новлена
зависимость
[24J,
согласно
которой
геологические
блоки
с
наибольшей
интенсивн
ост
ью
восходящих
тектонических
движений
испытывают
и
наибольший
денудаuионный
срез.
при
поднятиях
на
блюдается
значительное
разуплотнение,
разрыхление
и
увеличение
объема
-
горных
пород
[25].
Установлена
взаимосвязь
[27,
28]
между
тектоническими
п
одн
ятиями
земной
коры,
отразившимися
в
строении
рельефа
или
наблюдаемыми
геодезическими
методами
в
настоящее
время
,
и
про
явлениями
высокой
горизонтальной
напря
женности
в
массивах
пород
.
По
принuипам
альтернативного
анали
за эта
взаимосвязь
устанавливается
как
о
бщая
для
всех
континен
тов Земли.
Пример
!сарты,
построенной
по
альтернативн
о
му
прин
uиny
для
территории
Северной
и
Восточной
Евр
оп
ы
,
приведен
на
рис
.
1.
Необходимо
подчеркнуть,
что
вероятн
ос ть
превышения
горизон
тальных
напряжений
над
вертикальными
в
з
онах поднятий
земной
коры
меньше
единиuы,
поскольку
геотектонический
признак
поднятий
выступает
(в
терминах
математическ
о й
л ог
ики)
как
б
о
лее
широкий
,
чем
п
о
нятие
высокой
напряженности
массив
ов.
Физически
это
объ
ясняется
различием
условий
релаксаuии
высоких
напряжений
в
мас
сивах
,
расположенных
в
краевых
или
uентральных
частях блоков
,
.
в
вершинах
гор
или
ниже
их
подножий
и
ниже
дна
д
ол
ин
,
различием
вязкости
и
других
физических
свойств
слагающих
массивы
пород.
При
этом
в
принuипе
возм
о
жен
и
необходим
синтез
ранее
сформу
лированных
представлений
[29-37]
о
механизмах
образования
го
ризонтальных
напряжений
за
счет
пл
отно
стных
неоднородностей,
горизонтальных
перемещений
(нац.,вигов),
неоднородн
о
стей
сл
о
исто
го
строения
среды
и
др
.,
но с
обязательным
участием
восходящих
теК1Qнических
движений
бл
око
в и
их
денудаuионного
среза.
Таким
образом,
измеряемые
на
сравнительно
неб
о
льш
ой
глуби
не
от
поверхности
тектонические
напряжения
являются
отражением
сложно
интерферированных
тектонических
проиесс
о в
разного
гене
зиса
и
глубины
заложения.
Поднятия
и
денудаuионный
срез
играют
роль
осно
вных
факторов,
с
которыми
связан
вынос
к
поверхности,
формирование
и
как
бы
постоянное
поддержание
(
..
подпитка")
высоких
напряжений
в
мас
сивах
при
горообразованиях
независимо
от
абсолютного
возраста
пород
.
Ближайшие
задачи
в
данной
области
сводятся
к
следующему.
1.
Натурные
исследования
в
верхней
части
земной
ко
ры
и
ана
лиз
особенностей
распространения
высок
он
апряженных
массивов
,
изменения
величин
и
ориентаuии
напряжений
в
различных
геотекто
нических
усл
о
виях
в
зависимости
от
строения
теКl~нических
блоков,
складок,
гористости
рельефа,
механической
неоднор
одно
сти
пород,
различной
деформированности
массивов
с
учетом
изменения
глуби
ны
для
установления
общих
взаимосвязей
и
разработки
м
еТОДОЛОГIIИ
18
Рис.
1.
Про
явления
напряжений
в
породах
(в
рудниках
Северной
и
Восточной
Европы)
в
зонах
подНятий
и
опусканий
земной
коры
(карта
поднятий
и
опусканий
составлена
по
данным
д.А.
Лилиен
берга
и
Ю.А.
Мещерякова
[
29].
1 -
поднятия
зеМ1!ОЙ
коры;
2 -
опускания;
3 _
по
определениям
в
рудниках
ГQризонтальные
напряжения
выше
вертикальных;
4 _
то
же,
ниже
вертикальных;
А
-
район
наиболее
активных
поднятий
и
высоких
напряжений
на
Кольском
полуострове;
Б
_
район
перехода
от поднятий
к
anyсканиям
и
отсутствия
высоких
напряжений;
В
_
район
Пржибрама
(ЧССР)
и
Среднего
Гарца
(гдр);
г
-
район
под
нятий
КМА.
19