„Scharakteryzuj występujące deformacje ciągłe i nieciągłe warstw skalnych”

Skorupa ziemska wydaje się być nieruchoma i bardzo stabilna. Istnieją jednak obszary, gdzie ruchy te są

intensywne i czasami widoczne gołym okiem, np. obszary sejsmiczne.

O innych ruchach skorupy ziemskiej możemy przekonać się wykonując precyzyjne pomiary geodezyjne

lub obserwując zarys linii brzegowych, np. obszar północnej Kanady i Skandynawii podniósł się po

ustąpieniu zlodowacenia o kilkaset metrów w ciągu kilkunastu tysięcy lat. Podniosło się również

wybrzeże Polski o czy świadczy stary klif pomiędzy Orłowem i Sopotem, na którym usytuowane było

rybackie grodzisko. Natomiast obniżaniu ulega wybrzeże Holandii.

Skały pod wpływem nacisków ulegają trwałym odkształceniom plastycznym lub rozkruszeniu

powodującym deformacje. Mogą one znajdować się w warunkach ściskania (kompresji), rozciągania,

ścinania, skręcania i zginania.

Trwałymi skutkami sił tektonicznych są:

-deformacje ciągłe

-deformacje nieciągłe

1. Deformacje ciągłe powierzchni

Przez deformację ciągłą rozumie się obniżenie powierzchni ziemi pod wpływem podziemnej eksploatacji złóż. Występuje strefa ugięcia warstw skalnych bez przerwania ich ciągłości. Nad wybranym pokładem tworzy się niecka, zwana niecką osiadania (rys.8).Są one plastyczne o charakterze fałdowym.

Fałd jest to wygięcie warstwy, ławicy lub innego płaskiego elementu strukturalnego.

W fałdzie wyróżniamy część wewnętrzną, czyli jądro i otaczające je z dwóch stron skrzydła. Fałdy dzielimy na symetryczne i asymetryczne. Asymetria polega na różnej długości skrzydeł, czasem różnej miąższości warstw i ich kształcie.

Fałd składa się najczęściej z dwu form sąsiadujących ze sobą: antykliny czyli siodła – zawiera utwory starsze w jądrze i synkliny, czyli łęku z utworami młodszymi w jądrze.

Odcinek fałdu o największej krzywiźnie to przegub . Wiąże on ze sobą dwa skrzydła. Oś fałdu jest to linia biegnąca wzdłuż przegubu w połowie jego szerokości (podłużna oś symetrii fałdu).

Powierzchnia osiowa fałdu to powierzchnia łącząca osie danego fałdu we wszystkich przegubach.

Promień fałdu – odstęp między powierzchniami osiowymi sąsiednich form fałdu, a więc antykliny i

synkliny, mierzona prostopadle do tych powierzchni.

Podstawą klasyfikacji fałdów jest położenie powierzchni osiowych i skrzydeł oraz ogólna pozycja form

fałdowych.

Fałd stojący – powierzchnie osiowe pionowe

Fałd pochylony – powierzchnia osiowa pochylona, obydwa skrzydła pochylone w przeciwnych

kierunkach, bądź jedno pionowe, drugie nachylone

Fałd obalony – powierzchnia osiowa pochylona, obydwa skrzydła nachylone w tym samym kierunku

Fałd leżący – powierzchnia osiowa pozioma

Fałd przewalony – powierzchnie osiowe pochylone lub pionowe, pozycja form fałdowych odwrócona. W wyniku odwrócenia antyklina staje się formą wklęsłą (otwartą ku górze), a synklina formą wypukłą.

Zespół fałdów, których obwiednia, przynajmniej górna, jest wypukła ku górze to antyklinorium.

Jeżeli obwiednia górna jest wklęsła, to synklinorium.

Monoklina – zespół warstw zgodnie nachylonych o jednokierunkowym następstwie stratygraficznym.

Najistotniejszy wpływ na wielkość obniżeń ma grubość pokładu oraz sposób kierowania stropem. Obniżenie terenu przy wybieraniu z podsadzką hydrauliczną wynosi od 3 do 30% grubości wybranego pokładu, a przy wybieraniu z zawałem do 70%.

Nad wybranym pokładem tworzy się niecka, zwana niecką osiadania (rys.8).

Rys. 8. Deformacja górotworu i powierzchni.

Maksymalne obniżenie powierzchni, wynosi

W_max = m * a, gdzie

m — grubość eksploatowanego pokładu,

a — współczynnik kierowania stropem.

Rys. 9. Zasięg wpływów eksploatacyjnych w niecce osiadania.

Chcąc wyznaczyć zasięg wpływów eksploatacyjnych, prowadzi się z punktów A i B pod kątem β proste AH i BF; teren położony pomiędzy punktami F i H objęty jest wpływami eksploatacji części pokładu AB. Dla Górnośląskiego Zagłębia Węglowego kąt β dla warstw formacji węglowej wynosi od 55⁰ do 70⁰ i więcej.

W niecce osiadania można wyróżnić trzy obszary:

• Obszar środkowy, położony wewnątrz niecki między punktami E i G (rys. 9.). Obiekty tutaj po łożone zazwyczaj nie doznają większych uszkodzeń.

• Strefa brzeżna wewnętrzna, położona między punktami EC i GD (rys. 9.). Powierzchnia terenu w tej strefie zakrzywia tak, że staje się wklęsła. W wyniku tego obiekty tutaj położone poddane są działaniu. sił ściskających.

• Strefa brzeżna zewnętrzna, położona między punktami CF i DH (rys. 9.). Powierzchnia terenu w tej strefie staje się wypukła. Obiekty narażone są więc na działanie sił rozciągających.

Ze względu na charakter obiektów i ich wytrzymałość ustalono cztery kategorie ochrony.

Czas osiadania powierzchni w warunkach Górnośląskiego Zagłębia trwa od 5 do 10 lat.

1. Deformacje nieciągłe powierzchni.

Charakteryzują się przerwaniem pierwotnej ciągłości warstw skalnych lub powierzchni ziemi i występują w mniejszej odległości od wyrobiska, które było przyczyną ruchów skał. Nie występują tutaj strefy ugięcia.

Wielkość deformacji jest zróżnicowana i ujawnia się w postaci zapadlisk, rowów, lei itp.

Deformacje nieciągłe powierzchni powodowane są najczęściej eksploatacją płytko zalegających pokładów oraz obsuwaniem się terenu nad płytko zalegającymi pustkami eksploatacyjnymi np. rysunek 10.

Płaszczyznę rozerwania nazywamy uskokiem

Uskok to przerwa w ciągłości skał połączona z przesunięciem wzdłuż niej rozdzielonych części masywu skalnego, czyli skrzydeł uskoku.

Powierzchnia uskokowa – uskok może mieć położenie od pionowego do poziomego.

Jeżeli kierunek – oś przemieszczenia uskokowego jest zbliżony do linii upadu powierzchni uskokowej, to jest to uskok zrzutowy. Jeżeli pokrywa się z linią biegu, to jest to uskok przesuwczy. Jeżeli leży między linią biegu i upadu, to jest to uskok zrzutuwo – przesuwczy.

W uskoku zrzutowym i zrzutowo – przesuwczym jedno skrzydło ulega obniżeniu – jest to skrzydło zrzucone, a drugi jest względnie wyniesiony – jest to skrzydło wiszące .

Wyróżniamy:

uskoki normalne – jeżeli powierzchnia uskokowa jest nachylona w stronę skrzydła zrzuconego

uskoki odwrócone (inwersyjne) – w których powierzchnia jest nachylona w stronę skrzydła wiszącego

uskoki progowe – w których powierzchnia uskokowa jest pionowa

Struktury obcięte co najmniej dwoma uskokami, mniej więcej równoległymi i wypiętrzone, nazywamy zrębem albo horstem, a obniżone – rowem tektonicznym.

Deformacjom nieciągłym towarzyszy najczęściej regularna sieć spękań, które nazwano ciosem .

Intensywność spękania skał (masywów skalnych) to szczelinowatość .

Szczelinowatość to podstawowy czynnik w ocenie nośności podłoża, stateczności zboczy, tuneli i sztolni budowlanych oraz przepływu wód podziemnych. Skały silniej spękane są mniej odporne na czynniki niszczące (wietrzenie) co prowadzi do zmniejszenia ich nośności i większej podatności na odkształcenia.

Rys. 10. Przekrój deformacji leja stożkowego powstałego w obszarach płytkiej eksploatacji górniczej.

1. nadkład
   2- skały zwięzłe
   3- zawalisko wyrobiska wybierkowego
   4- zapadlisko
   5- otwór w skałach zwięzłych tzw. okno.