Способ определения направления главных тектонических напряжений в массиве горных пород

 

Изобретение относится к горному делу и предназначено.для изучения естественного напряжения - деформироранного состояния пород в массиве . Цель - повышение точности определения направлений главных тектонических напряжений (ТН). На стадии геологоразведочных или инженерно-изыскательских работ измеряют азимуты (А) и углы падения трещин (т) в массиве. Затем Т разделяют на системы. На двух высотных

А1 (l9l (II) SU (594Е 21 С

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к автоескому свиДВтеЛьСтау

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ (21) 3918056/22-03 (22) 27.06.85 (46) 30. 11,86. Бюл. Ф 44 (71) Горный институт Ордена Ленина кольского. филиала им. С.М.Кирова

АН СССР (72) А.А.Козырев, А.А.Ширяев и Ю.Г.Горбунов (53) 622.289(088.8) (56) Методические указания по профилактике горных ударов с учетом геодинамики месторождений. Л.:

ВНИМИ, 1983, с. 57-61.

Гзовский М,В. Основы тектонофизики. М.: Наука, 1975, с. 114. .. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ

ГЛАВ1КХ ТЕКТОНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ

В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу и предназначено.для изуче-. ния естественного напряжения - деформированного состояния пород в массиве. Цель — повьппение точности определения направлений главных тектонических напряжений (ТН). На стадии геологоразведочных или инженерно-изыскательских работ измеряют азимуты (А) и углы падения трещин (Т) в массиве. Затем Т разделяют на системы. На двух высотных уровнях измеряют величину раскры" тия Т. Для каждого уровня во всех системах Т определяют значение клас са крупных Т как отношение количества Т с величиной раскрытия выше среднего для данной системы к общему количеству измеренных Т в ней.

Потом определяют отношение класса крупных Т верхнего уровня к нижнему для каждой системы Т, Сравнивая, попарно системы, находят интервал возможных значений А главного ТН

1273555 для каждого сочетания двух систем

Т из выражений: (P+P„-180 ) <2P с (P„ P.) при P. P„.и (P +P„» 2 1 с

c(P +P„+180 ) при Р> cP„ю гд Р> и — А простирания систем Т соответственно с меньшей и большей величиной отношения класса крупных Т двух высотных уровней; б — А главного ТН. Направление действия главного 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 измеритехпные щупы или штангенциркуль. Измерения раскрытия трещин проводят на двух высотных уровнях. При этом, если измерения делают на поверхности, то расстояние между высотными

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 m и и с азимутами простираний Р и P„ и направление действия главного тектонического напряжения б при отноше нии класса крупных трещин двух высотных уровней систем т больше отношения того же класса трещин двух высотных уровней системы и, 5

10 !

30 уровнями выбирают в пределах от одного до нескольких десятков метров.

Для этой цели используют участок массива с гористым рельефом местности. Это условие не является препятствием к осуществлению способа, поскольку тектонические напряжения характерны для участков земной коры с гористым рельефом. При измерениях раскрытия трещин в скважинах расстояние между высотными уровнями выбирают в пределах 30-70 м.

Результаты измерений азимутов и, углов падения трещин наносят на прямоугольную сетку в виде точек, соответствующих отдельным трещинам.

На диаграмме выделяют сгущения точек, соответствующие системам трещин, развитым в пределах изучаемого участка. По центру сгущения точек on. 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 трещин в системе. К крупным трещинам с максимальным раскрытием относят те, раскрытие которых выше среднего по системе в целом. Класс крупных трещин можно выделять иначе, например, с некоторой определенной величины раскрытия, которая также выше среднего раскрытия по системе в целом.

Устанавливают для каждого уровня системы значения класса крупных трещин, определяемого как отношение количества крупных трещин к общему ко-, личеству измеренных трещин в предеt0

Система трещин, 1

Параметры

Значение класса крупных трещин относительно единицы

Угол падения системы, град

Азимут простирания сис» темы, град

Отношение значений класса

Среднее .раскрытие трещин, мм крупных трещин верхнего высотного

Нижний высотный уровень

Верхний высотный уровень уровня к нижнему

1,5

0,05

128

0,07

0,7

0,16

73

2,2

0,08

0,03.70

1 8

0,1

3,3

0912

l,8

0,0б

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 превышает

2,2 мм. Я Для сочетания I u II систем

Для определения азимута прос™ра . р ния к азимуту падения систем приба- о е о вляли или вычитали 90 отсюда 90,5 Pig < 180,5

3 1273 лах рассматриваемого уровня системы. Определяют отношение значений класса крупных трещин верхнего высотного уровня к нижнему для каждой системы трещин, Попарно сравнивают системы и находят интервал возможных значений азимута главных тектонических напряжений для каждого сочетания из двух систем из выражений: (Pg+P„-180 М2б < (P +P„) при P ) Pg j а+ в)м2(36i(в+ 1а+180 ) при P c P„ где „, „ — азимуты простирания систем m и и; — азимут максимального 15 сжимающего тектонического напряжения.

В приведенных выражениях азимут простирания систем берется в интервале 0-180 . В реальных массивах гор- 20 ных пород, как правило, имеется более трех систем трещин, поэтому существует воэможность определения интервала возможных значений азимута З для различных сочетаний систем. 2S

Например, если существует четыре системы трещин I II, Ш, IV,.то такимн сочетаниями будут I и II, 555 4

I u III I u IV II u III II u IV

II u IV. Окончательно направление главного сжимающего тектонического на*ряжения устанавливают по величине азимута, удовлетворяющей каждому из интервалов найденных значений.

Пример. 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.

73555

Составитель К.Лыков

Редактор М.Циткина Техред В.Кадар Корректор N.)))ароши

Заказ 6403/28 Тираж 470 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская" наб., д. 4/5

Прризводственно полиграфическое предприятие, r. Ужгород,ул. Проектная, 4

Для сочетания I и ХТ): систем

,»»»" п щ) ° P»» = 128 » п» с (»» о о отсюда 64,5 сР<с)54«5

Для сочетания I u IV систем 92 Pq =Pg)28 Р с р отсюда 110 с Ьб с 200

Для сочетания ТХ и TII систем

»» »» -1iв-1 « »» (в=53 (в P„ отсюда 27 с ) с)17

Для сочетания III u IV систем ) »»»=1 «P»» J3»» 92 «э tl»„i (3„ отсюда 46,5 ос )36,5

Сочетание II u IV систем не рассматривается, т.к. отношения класса крупных трещин высотных уровней для них- одинаковые, Таким образом, получены следующие интервалы возможных значений азимута главных тектонических напря-. . жений:

90,5 с/)ос180,5

64,5 сЩс154«5

110 i р, с гОО

27 с р 4 117

46«5 с 3бс)36«5

Величина азимута, удовлетворяющая всем приведенным интервалам, имеет о значение 110-117 . Установленной величиной и будет характеризоваться азимут направления максимальных сжимающих тектонических напряжений, Преимущества данного способа,по сравнению с прототипом, заключается в том, что при его осуществлении нет необходимости выделять сопряженные системы трещин, а это, в свою очередь, устраняет ошибки, связанные с установлением сопряженности систем, последующие неточности определения направления тектонических напряжений.

Формула изобретения

Способ определения направления главных тектонических напряжений в массиве горных пород, включающий иэ10 мерение азимутов и углов падения трещин в массиве и разделение тре- . щин на системы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности определения, дополнительно

15 измеряют величину раскрытия трещин на двух высотных уровнях, определяют для каждого уровня значение класса крупных трещин в каждой системе как отношение количества трещин с вели2О чиной раскрытия выше среднего для данной системы к общему количест- ву трещин в системе, определяют отношение значений класса крупных тре щин верхнего уровня к нижнему для

25 каждой системы трещин и, попарно сравнивая системы, находят для каждого сочетания двух систем интервал возможных значений азимута Щ главного тектонического напряжения из

ЗО вьражен и (5» »+ » 1 80 ) сг бс(/ф»»»+ »») при р» » т р»» () I. ) с 21)бс (в+ „+180 ) при )„с »» где „ и P»», — азимуты простирания систем трещин соответственно с меньшей и большей величиной отношений: класса крупных трещин двух высотных уровней, а направление действия глав .ного тектонического напряжения 6э устанавливают по значению азимута, удовлетворяющему каждому из найден-, ных интервалов.