Способ определения направления главных тектонических напряжений в массиве горных пород Советский патент 1986 года по МПК E21C39/00 

уровнях измеряют величину раскрытия Т. Для каждого уровня во всех системах Т определяют значение класса крупных Т как отношение количества Т с величиной раскрытия вьше среднего для данной системы к общему количеству измеренных Т в ней. Потом определяют отношение класса крупных Т верхнего уровня к нижне.му для каждой системы Т. Сравнивая, попарно системы, находят интервал возможных значений А главного ТН

для каждого сочетания двух систем Т из выражений: (р +рп- О )2 Ро « () прир„ „ и (р„, + ри (Pm+Pn + 80°) прирт Рп. где / и Р„ - А простирания систем Т соответственно с меньшей и большей величиной отношения класса крупных Т двух высотных уровней; jb - А. главного ТН. Направление действия главного ТНбз устанавливают по значению А, удовлетворяющему каждому из найденных интервалов. 1 ил, 1 табл.

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

1

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 трешин типе азимутами простираний /5 РП и направление действия главного тектонического напряжения Cj при отношении класса крупных трещин двух высотных уровней систем m больше отношения того же класса трещин двух высотных уровней системы п.

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 измерительные щупы или штангенциркуль. Измерения раскрытия трещин проводят на двух высотных уровнях. При этом, если измерения делают на поверхности, то расстояние между высотными

уровнями выбирают в пределах от одного до нескольких десятков метров, Для этой цели используют участок массива с гористым рельефом местноети. 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, соответствукщих отдельньЕИ трещинам. На диаграмме вьщеляют сгущения точек, соответствующие системам трещин, развитым в пределах изучаемого

участка. По центру сгущения точек определяют азимут и угол падения системы трещин. В верхнем и нижнем высотном уровне каждой системы выделяют 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 вьше среднего раскрытия по системе в целом.

Устанавливают для каждого уровня системы значениякласса крупных трещин, определяемого как отношение количества крупных трешин к общему ко-: личеству измеренных трещин в преде3, лах рассматриваемого уровня систё мы. Определяют отношение значений класса крупних трещин верхнего высотного уровня к нижнему для .каждой системы трещин. Попарно сравнивают системы и находят интервал возможны значений азимута главных тектоничес ких напряжений для каждого сочетания из двух систем из выражений: (РА + -1 80° }.2б f (р™ + /3„) при рп, Р„ ) () 2/o(Pm+P«- -80) при где in, , (i п - азимуты простирания си тем тип; ftg - азимут максимального сжимающего тектонического напряжения. В приведенных выражениях азимут простирания систем берется в интервале 0-180°. В реальных массивах го ных пород, как правило, имеется бо лее трех систем трещин, поэтому су ществует возможность определения ин тервала возможных значений азимута для различных сочетаний систем Например, если существует четыре системы трещин I, II, III, IV,.то такими сочетаниями будут I и II,

В данных условиях к классу, крупных .отнесены трещины с раскрытием более 5 мм, поскольку среднее раскрытие трещин в системах не превыщает 2,2 Ф1.

Для определения азимута простирания к азимуту падения систем прибавляли или вычитали 90 .

Интервалы возможных значений главных тектонических напряжений установ-: лены из указанных выражений.

Для сочетания I и II систем ,128; р./3„, отсюда 90, 1 80,5°. 554 Iи III, I и IV, II и III, II и IV, IIи IV. Окончательно направление главного сжимающего тектонического найряжения устанавливают по величине азимута, удовлетворяющей каждому из интервалов найденных значеннй. 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 рассматривае- мый массив испытывал активные новейвше 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. Для сочетания I и ИХ систем P. Pr 128i отсюда 64,,5, Для сочетания I и IV систем МР„ 92;р, р,.128.р„, отсюда 11 200° . Для сочетания II и TTI систем Рп,-Рш М п Р« 53;(р„ отсюда 1 17°. Для сочетания III и IV систем pn,|ii,, отсюда 46,5 ,5 . Сочетание II и IV систем не р сматривается, т.к. отношения клас са крупных трещин высотных уровне для них одинаковые. Таким образом, получены следую щие интервалы возможных значений азимута главных тектонических нап жений: -О . J. . „„ -О 90,5 ,5 64,5 рс154,5° гО no /JoZoo 117 46,,5 Величина азимута, удовлетворяю всем приведенным интервалам, имее значение П0-117 . Установленной личиной и будет характеризоваться азимут направления максимальных е мающих тектонических напряжений. Преимущества данного способа,п сравнению с прототипом, заключает в том, что при его осуществлении нет необходимости выделять сопряж ные системы трещин, а это, в свою очерёдь, устраняет ошибки,связанн 56 с установлением сопряженности систем, последующие неточности определения направления тектонических напряжений. Формула изобретения Способ определения направления главных тектонических напряжений в массиве горных пород, включающий измерение азимутов и углов падения трещин в массиве и разделение тре- , щин на системы, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности определения, дополнительно измеряют величину раскрытия трещин на двух высотных уровнях,определяют для каждого уровня значение класса крупных трещин в каждой системе как отношение количества трещин с величиной раскрытия выше среднего для данной системы к общему количеству трещин в системе, определяют отношение значений класса крупных трещин верхнего уровня к нижнему для каждой системы трещин и, попарно сравнивая системы, находят для каждого сочетания двух систем интервал возможных значений азимута /Sjj главного тектонического напряжения из выражений (5„- 180°)2/(/}„+й„) прирр,р,; Фт+Рп)2рс(Рт Р«+«80 ) . где |iri и рт - азимуты простирания систем трещин соответственно с меньшей и большей величиной отношений, класса крупных трещин двух высотных уровней, а направление действия главного тектонического напряжения б устанавливают по значению азимуга, удовлетворяю1цему каждому из найденных интервалов.