Способ определения направления главных тектонических напряжений в массиве горных пород

(594 Е 21 С ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ(71) Горный институт Ордена Ленина кольского. филиала им. С,М.Кирова АН СССР(56) Методические указания по профилактике горных ударов с учетом геодинамики месторождений. Л.;ВНИМИ, 1983, с. 57-61.Гзовский М,В. Основы тектонофизики. М.: Наука, 975, с. 114.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯГЛАВНЫХ ТЕКТОНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙВ МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД(57) Изобретение относится к горному делу и предназначено.для изуче-.ния естественного напряжения - деформированного состояния пород в мас.сиве. Цель - повьппение точностиопределения направлений главныхтектонических напряжений (ТН). Настадии геологоразведочных или инженерно-изыскательских работ измеряют азимуты (А) и углы падения трещин (Т) в массиве, Затем Т разделяют на системы. На двух высотныхуровнях измеряют величину раскры"тия Т. Для каждого уровня во всехсистемах Т определяют значение класса крупных Т как отношение количества Т с величиной раскрытия вышесреднего для данной системы к общему количеству измеренных Т в ней.Потом определяют отношение классакрупных Т верхнего уровня к нижнему для каждой системы Т, Сравнивая,попарно системы, находят интервалвозможных значений А главного ТН 1273555 для каждого сочетания двух систем Т из выражений: ф,+(-180 ) с 2 с сф,+) при , и (,+ 21 с с(,180 ) прис 1, где 3 и- А простирания систем Т соответственно с меньшей и большей величиной отношения класса крупных Т двух высотных уровней; б - А главного ТН. Направление действия глав-ного ТН бз устанавливают по значению А, удовлетворяющему каждому иэ найденных интервалов. 1 ил, 1 табл.Способ осуществляют следующим образом.На стадии геологоразведочных или инженерно-изыскательских работ с помощью горного компаса измеряют азимуты и углы падения трещин, Наряду с этим проводят замеры величин раскрытия трещин, для этой цели используют простую миллиметровую линейку. Если с помощью линейки не удается достаточно точно определить величину раскрытия, то используют специальные металлические измеритехъные щупы или штангенциркуль. Измерения раскрытия трещин проводят на двух высотных уровнях. При этом, если измерения делают на поверхности, то расстояние между высотными 35 Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения направления тектонических напряжений преимущественно на стадии геологоразведочных и инженерно-изыскательских работ.Целью изобретения является повышение точности определения направления.На чертеже представлена схема осуществления способа.На схеме показаны направления простираний систем трещин ш и п с азимутами простираний Р ии направление действия главного тектонического напряжения О при отношении класса крупных трещин двух высотных уровней систем ш больше отношения того же класса трещин двух высотных уровней системы и. 5 1 О5 20 25 30 уровнями выбирают в пределах от одного до нескольких десятков метров.Для этой цели используют участокмассива с гористым рельефом местности, Это условие не является препятствием к осуществлению способа, поскольку тектонические напряжения характерны для участков земной коры сгористым рельефом. При измеренияхраскрытия трещин в скважинах расстояние между высотными уровнями выбирают в пределах 30-70 м,Результаты измерений азимутов и,углов падения трещин наносят на пря"моугольную сетку в виде точек, соответствующих отдельным трещинам.На диаграмме выделяют сгущения точек, соответствующие системам трещин, развитым в пределах изучаемогоучастка. По центру сгущения точек оп.ределяют азимут и угол падения системы трещин. В верхнем и нижнем высотном уровне каждой системы выде"ляют класс крупных трещин, Для этого определяют среднее раскрытие тре"щин в системе. К крупным трещинам смаксимальным раскрытием относят те,раскрытие которых выше среднего посистеме в целом. Класс крупных трещин можно выделять иначе, например,с некоторой определенной величиныраскрытия, которая также выше среднего раскрытия по системе в целом. Устанавливают для каждого уровня системы значениякласса крупных трещин, определяемого как отношение количества крупных трещин к общему ко-, личеству измеренных трещин в предеО Система трещин,В Параметры Значение классакрупных трещин относительно единицы Угол падениясистемы,град Азимутпростирания системы, град Отношениезначений класса Среднее .раскрытие трещин, мм крупныхтрещинверхнеговысотного Верхний Нижний вывысотный сотныйуровень уровень уровня книжнему 1,5 0,05 28 60 0,07 0,7 О,6 73 2,2 0,08 0,03,8 92 0,06 В данных условиях к классу. круп- Интервалы возможных значений главных,отнесены трещины с. раскрытием ных тектонических напряжений установ-. более 5 мм, поскольку среднее раскры" ., лены из укаэанных выражений. тие трещин в системах не превышает2,2 мм, 5 Для сочетания 1 и 11 системдля определения азимута простира- р53. р -28 ф., р ния к азимуту падения систем приба-о е о вляли или вычитали 90 отсюда 90,5 о с 180,5 3273 лах рассматриваемого уровня системы. Определяют отношение значений класса крупных трещин верхнего высотного уровня к нижнему для каждой системы трещин, Попарно сравнивают 5 системы и находят интервал возможных значений азимута главных тектонических напряжений для каждого сочетания из двух систем из выражений:(Ц+-80 )2 б (,+3) прищ)Д) Ч 1 а+Ьв)м 230(3 в+4+80 ) при Ъ с , где- азимуты простирания сис.тем ш и и;- азимут максимального 15сжимающего тектонического напряжения.В приведенных выражениях азимут простирания систем берется в интервале 0-80 . В реальных массивах гор ных пород, как правило, имеется более трех систем трещин, поэтому существует воэможность определения интервала возможных значений азимутадля различных сочетаний систем. 25 Например, если существует четыре системы трещин 1, 11, 111, 1 Ч,.то такими сочетаниями будут 1 и 11,555 41 и 111, 1 и 1 Ч, 11 и 111, 11 и 1 Ч, 11 и 1 Ч, Окончательно направление главного сжимающего тектонического наряжения устанавливают по величине азимута, удовлетворяющей каждому из интервалов найденных значений.П р и м е р. Способ опробован для оценки напряженного состояния, в частности для определения направления тектонических напряжений в горных породах Кукисвумчорр-Юкспорского участка Хибинского массива, Геоморфологическими и инструментальными методами установлено, что рассматриваемый массив испытывал активные новей.шие движения в виде,:,вертикального поднятия, которые продолжаются в настоящее время, В пределах изучаемого участка проведены измерения азимутов и углов падения трещин, а также величин их раскрытия. Все замеры проведены на двух высотных, уровнях, расстояние между которыми по вертикали составляет около 70 м. Результаты замеров наносили на прямоугольную диаграмму. В пределах участка выявлены четыре системы трещин, параметры ко, торых приведены в таблице.