Ремонт и усиление искусственных сооружений. Тоннели (Последние разделы учебного пособия), страница 5

менных механизированных способах разработки является благо­приятным.

Изверженные породы в результате длительного воздействия сил природы разрушаются и водоизменяются, превращаясь в ■осадочные породы. Разрушение породы происходит вследствие ко­лебаний температуры, вызывающих неравномерное расширение и сжатие (физическое выветривание), а также распада материала породы под влиянием воды и растворенных в ней веществ (хими­ческое выветривание). Продукты разрушения, перенесенные вет­ром, водой и льдом в пониженные части земной поверхности, осаждались слоями на дне океанов, морей и озер. В результате образовалась мощная толща осадочных пород. Под влиянием тек­тонических процессов и проиходивших миллионы лет назад горо­образований осадочные породы поднимались вверх, разламываясь и деформируясь. Изучение этих явлений является задачей прово­димых геологических исследований.

Рыхлые обломочные породы в природных условиях могут под­вергаться связыванию естественным цементом: глинистыми части­цами, углекислой известью, окисью кремния, битумом. К сцемен­тированным и наиболее распространенным горным обломочным породам относятся: конгломераты, состоящие из гравия и гальки, связанные углекислой известью; брекчии из мелкого щебня, сце­ментированные глиностным или известковым веществом; песчани­ки, состоящие из песчаных зерен различной крупности, сцементи­рованных кремнистыми, известковыми, глинистыми, железистыми и другими соединениями.

При осаждении растворенных в воде химических соединений •образовались гипс, ангидрит, каменная соль, известковый туф и др. Продукты жизнедеятельности животных и растительных орга­низмов привели к образованиям известняков, мергеля, каменного угля, торфа и др.

Проектирование тоннелей в толще осадочных пород является -серьезной задачей, учитывая большое разнообразие их физико-механических свойств.

К метаморфическим породам, образовавшимся из изверженных и осадочных пород в толще земной коры под воздействием боль­шого давления и высокой температуры, относятся гнейсы, сланцы, кварциты, мраморы и др.

Скопления обломков горных пород, находившихся как в массе ледника, так и вне его, образовали отложения, называемые мо­ренными. Они сильно уплотнены и отличаются малой сжимае­мостью. Отложения, образовавшиеся в долинах и руслах рек, но­сят название аллювиальных; это — гравий, галька, песок различ­ной крупности, илы, реже глины и суглинки.

К четвертичным отложениям относятся также культурные слои, образовавшиеся в результате деятельности человека в мес-

416

тах его поселения. Мощность этого слоя в больших городах дости­гает 10 м и более. При инженерно-геологических изысканиях вы­являют водоносность пород. Мягкие, рыхлые, а также трещинова­тые породы обычно содержат воду. Вода оказывает влияние на свойства пород и условия сооружения и эксплуатации тоннелей. Основным источником образования подземных вод являются атмосферные осадки и воды от таяния ледников, проникающие внутрь горных пород. Способностью удерживать воду обладают все горные породы. Наибольшее количество воды, вмещающееся в единице объема, называется влагоемкостью. Она выражается в процентах к объему и для твердых пород равна от 0,05 до 1'%, для песка и гравия — от 14 до 40%, для глин и суглинков — выше 40%- Важнейшим свойством пород является их водопроницае­мость, т. е. способность поглощать и пропускать через себя воду.

Растворимые горные породы в виде известняков, доломита, гипса подвергаются выщелачиванию, при этом в толще породы образуются каналы и пещеры (карсты). Это явление называется карстовым. Карсты усложняют производство тоннельных работ вследствие возможных обвалов, внутреннего роста давления, а также прорывов накопившихся в карстовых пустотах подземных вод. Выявление карстов является одной из важнейших задач ин­женерно-геологических исследований.

На склонах гор часто наблюдаются оползни, медленное сме­щение масс горных пород на склонах под действием силы тяжести, связанное с деятельностью поверхностных и подземных вод. При сооружении тоннелей в оползневых районах необходимо осущест­влять сложные инженерные мероприятия, направленные на устра­нение причин, вызвавших развитие оползневых явлений.

В северных районах страны наблюдается явление вечной мерз­лоты. Изучение расположения и глубины вечномерзлых грунтов необходимо для разработки мероприятий при проходке и эксплуа­тации тоннелей.

20.3. Проектированиепрофиляипланатоннелей

Железнодорожные и автодорожные тоннели проектируют на наиболее отдаленную пропускную способность дороги. Место тон­нельного пересечения, высотное положение, продольный профиль и план тоннеля выбирают на основе подробных результатов гео­дезических, инженерно-геологических исследований и на основе технико-экономического сравнения вариантов. Железнодорожные тоннели в настоящее время проектируют с учетом применения электрической тяги.

Руководящий уклон, принятый для открытых участков трассы железнодорожной линии, допускается сохранять в тоннеле дли-

417