Гравітаційні явища

Сили тяжіння зумовлюють дії усіх геологічних агентів екзогенних процесів і є загальним фоном їх діяльності. Але існує ряд явищ, у яких ці сили відіграють самостійну роль. До таких явищ відносяться обвали, зсуви, осипи і різні види зрушень гірничих масивів, які викликаються гірничими роботами.

Фізична сутність усіх цих явищ полягає в наступному. Коли сила ваги, що діє на геологічне тіло, за якимись причинами стає більше сил, що утримують його у вихідному стані, тоді це тіло переміщується донизу. Це відбувається доти, поки сили гальмування не зупинять його. Сили, що утримують тіло у вихідному стані, зумовлені міцністю матеріалу, з якого воно складається, тертям між ним і тілами, які його утримують, а також зовнішніми опорами. Такими нестійкими геологічними тілами можуть бути частини скель або крутих берегів, водонасичені важкі ґрунти, уламки порід на схилах, а також гірські породи, що складають покрівлі гірничих виробок та борти кар'єрів. У всіх таких випадках на тіло діє сила ваги, яка залежить від його маси і крутості схилу.

Факторами, що зумовлюють виникнення гравітаційних явищ, можуть бути: склад і текстурні особливості гірських порід, їх вологість, особливості рельєфу, кліматичні умови, наявність рослинності, тектонічні порушення, землетруси та ін.

Обвальні явища відбуваються уздовж крутих схилів особливо тоді, коли вони з низу підроблені абразією, водяною або льодовиковою ерозією. Найважливіший фактор, який сприяє утворенню обвалів – інтенсивна тріщинуватість порід, наявність у них розривних порушень та велика їх пористість. Спровокувати обвали можуть землетруси, рясні опади, удари блискавки.

Осипи формуються на крутих схилах з гострокутних уламків, які утворилися під впливом фізичного вивітрювання гірських порід. Такий матеріал починає рух вниз у тому випадку, якщо кут падіння схилу наближається до кута природного укосу уламкового матеріалу. Останній залежить від величини уламків, їх форми, складу, наявності в них вологи і більш дрібних часток. Він змінюється звичайно в межах від 26 до 40°. Потужність обсипного шару може сягати декількох метрів, а швидкість руху змінюватися від декількох сантиметрів за рік до 1-2 і більш за добу.

Відклади, що утворюються з обвалів і осипів, називаються колювіальними (лат. колювіо – скупчення). Вони звичайно поширюються уздовж підніжжя гірських схилів.

Зсуви являють собою зміщення гірських порід вниз зі схилів, які відбуваються уздовж так званих поверхонь відриву, що утворюються усередині породного масиву. Змочені підземними водами такі поверхні перетворюються у поверхні полегшеного ковзання, а самі водонасичені породи стають більш важкими, тобто менш стійкими на схилах.

Поверхнями, по яких відбувається ковзання порід, можуть бути різні форми розмежувань у гірських породах, якщо їх ухил співпадає з напрямком схилу. Такими поверхнями можуть бути тріщини, розривні порушення, контакти з інтрузивами, шаруватість. Сприятливим фактором розвитку зсувів є наявність у породному масиві глин, які у змоченому стані виконують роль мастила у зсувному механізмі.

Масштаби і швидкості руху зсувів різні. Іноді ціла зсувна зона, що складається з окремих зсувних тіл, простягається на десятки кілометрів. В окремі моменти швидкість зсування змінюється від декількох сантиметрів за добу до сотень кілометрів за годину. Такі катастрофічні зсуви можуть виникати у горах на крутих схилах за участю величезних масивів гірських порід.

Особливо різноманітні гравітаційні явища, які виникають у зв'язку з гірничими роботами. У виробках можуть відбуватися раптові обвалення покрівлі та вивали тріщинуватих порід, які зумовлені тим, що не зроблено належне їх закріплення. У лавах трапляються раптові осідання покрівлі по всій площі чи на окремих її ділянках, які звичайно бувають відособленими тектонічними розривами. Так звані гірські удари – результат різкого просідання окремих блоків гірничого масиву усередині шахтного поля. Ці явища виникають у тому випадку, коли такі блоки з боків обмежені розривними порушеннями, а знизу підроблені виробками.

Особливий вид гравітаційних явищ техногенного походження – повільне зрушення гірничих масивів, розташованих над порожнечею вийнятого простору, який був раніше зайнятий вугільними шарами або рудними тілами. Поширення цих рухів на всю вищележачу товщу призводить до просідання денної поверхні, руйнування споруд, а також підтоплення територій внаслідок підняття рівня ґрунтових вод у межах площі просідання.

Дата добавления: 2014-01-07