Оползни - Южный федеральный университет
advertisement
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Т.П. НЕЧИПОРОВА ОПОЛЗНЕВЫЕ ПРОЦЕССЫ Методическое руководство по курсу «Геоморфология» для студентов дневного и заочного отделений специальностей «География» и «Геоэкология» Ростов-на-Дону 2007 Печатается на основании решения кафедры общей географии, краеведения и туризма Южного федерального университета. Протокол № 4 от 29 января 2007 года Составила старший преподаватель кафедры общей географии, краеведения и туризма Нечипорова Т.П. 2 Содержание Стр. ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………. 4 1. ТЕОРИЯ ОПОЛЗНЕВОГО ПРОЦЕССА……………………………….. 6 1.1. Морфологические особенности оползневых тел……………………. 6 1.2. Причины возникновения оползней ………………………………….. 9 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ОПОЛЗНЕЙ …………………………………… 12 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПОЛЗНЕЙ ………………………………………. 25 4. ПРОТИВООПОЛЗНЕВЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ………………………… 28 Список используемых источников ……………………………………….. 34 3 ВВЕДЕНИЕ Оползни – грозное катастрофическое явление. Оползневые процессы характеризуются внезапностью и высокой скоростью протекания. Они существенно изменяют рельеф земной поверхности, уничтожают расположенные на них угодья, нарушают устойчивость целых комплексов сооружений: зданий, дорог, каналов, – разрушают их, вызывая природные катаклизмы с огромным материальным ущербом и человеческими жертвами. Сведения об оползнях известны с древнейших времен. Полагают, что самым крупным в мире по количеству оползневого материала (масса 50 млрд. т, объем около 20 км3 ) был оползень, произошедший в начале н. э. в долине реки Саидмаррех на юге Ирана. Оползневая масса обрушилась с высоты 900 м (гора Кабир-Бух), пересекла долину реки шириной 8 км, перевалила через хребет высотой 450 м и остановилась в 17 км от места возникновения. При этом, за счет перекрытия реки, образовалось озеро длиной 65 км и глубиной 180 м. В русских летописях сохранились упоминания о грандиозных оползнях на берегах рек. О катастрофическом оползне в начале 15 в. в районе Нижнего Новгорода сообщается так : «... И Божьим изволением, грех ради наших, оползла гора сверху над слободой и засыпало в слободе сто пятьдесят дворов и с людьми и со всякой скотиной...». Масштабы катастрофы при оползнях зависят от степени застроенности и заселенности территории. Наиболее разрушительными из когда-либо зарегистрированных были оползни, произошедшие 16 декабря 1929 г. в Китае в провинции Ганьсу на обжитых лессовых террасах, что привело к гибели 180 тыс. человек. В Перу в 31 мая 1970 в результате землетрясения с горы Невадос-Уаскаран (6768 м.) сорвались со скоростью 240 км/час вниз по долине огромные массы горных пород и льда. Были разрушены города Ранрахирка и Юнгай. Погибли 25 тыс. человек. 4 Наибольший ущерб (138 млн. долларов) нанесла серия селей и оползней 18-26 января 1969 г. в южных районах Калифорнии. Ежегодный ущерб от оползней достигает в США 1,5-2,5 млрд. $, в Японии 1,5 млрд. $, в Италии 1,1 млрд. $. В России и в странах СНГ известные оползневые районы расположены по правобережью рек Камы и Вятки, по склонам долины Волги, особенно на участке от Нижнего Новгорода до Волгограда, по правобережью Днепра в районе Киева, по долинам рек Сибири и побережью озера Байкал. Крупным оползневым районом является территория города Одессы и его пригородов, Крымское побережье Чёрного моря. Опасным в этом отношении является Северный Кавказ. От Дагестана до Черноморского склона Кавказа имеются тысячи оползневых участков. Оползни представляют большую опасность не только на естественных, но и на искусственных склонах, то есть на откосах насыпей, дамб, плотин, выемок, бортов карьеров при открытой добыче полезных ископаемых. Всё это приводит к необходимости проводить исследования по выявлению оползнеопасных участков, производить мелиоративные работы по улучшению таких территорий, строить разнообразные противооползневые сооружения, разрабатывать новые средства предупреждения и борьбы с оползнями. 5 1. ТЕОРИЯ ОПОЛЗНЕВОГО ПРОЦЕССА Оползнем называют массу горных пород, сползшую или сползающую вниз по склону или откосу (искусственный склон) под влиянием силы тяжести, гидродинамического давления, сейсмических и других сил. Образование оползня проявляется в вертикальном и горизонтальном смещении масс горных пород вследствие нарушения их устойчивости. 1.1. Морфологические особенности оползневых тел Каждый оползень образует определённый оползневой участок, захватывающий часть склона или откоса и прилегающей к нему местности. Границы и форма оползневого участка определяются размером и типом оползня. Сместившиеся массы горных пород образуют тело оползня (6) – оползневые накопления (или оползень) (рис. 1). Сползание масс горных пород при оползневом процессе всегда происходит по одной или нескольким поверхностям скольжения (7). Место выхода поверхности скольжения на дневную поверхность в основании склона называют подошвой оползня (13), а в верхней части – вершиной (4). Выход её на склоне справа и слева от оси оползня обозначает его борта. Образованию оползня обычно предшествует возникновение трещин, закономерно расположенных на участке и в теле оползня. В верхней части склона или откоса у вершины оползня обычно образуются трещины отрыва – крутые, ориентированные дугообразно (концентрически) или по простиранию склона (2). По таким трещинам обычно происходят смещения масс горных пород, в результате чего висячая плоскость трещин образует в рельефе главный уступ (3), дугообразно (концентрически) изгибающийся, высотой до нескольких метров. Когда трещины отрыва ориентированы по простиранию, вдоль фронта склона, в рельефе возникает 6 ступень. Часто на склоне или откосе образуется несколько ступеней. Рис. 1. Строение оползня. (Ломтадзе, 1977) Условные обозначения: 1 – оползневой цирк; 2 – бровка главного уступа; 3 – главный уступ; 4 – вершина оползня; 5 – уступ внутренний; 6 – тело оползня; 7 – поверхность скольжения; 8 - неровности рельефа поверхности (валы, бугры и др.); 9 – трещины отрыва; 10 – трещины растяжения (отрыва); 11 – трещины сдвига (скалывания) вдоль бортов и по оси оползня; 12 – трещины сдвига (скалывания) у подошвы оползня; 13 – подошва оползня. 7 Вдоль бортов оползня возникают трещины скалывания (сдвига), которые обозначают боковые границы оползня (11). Трещины отрыва возникают также в теле оползня у его вершины, где действуют растягивающие напряжения (10). Они ориентированы параллельно склону. В нижней части, у подошвы оползня, образуются трещины скалывания (сдвига) (12), так как здесь массы горных пород постепенно начинают тормозить движение масс, надвигающихся сверху. Такие трещины пересекают оползень поперёк и ориентированы также параллельно склону. В теле оползня часто появляются продольные косые трещины сдвига вследствие разной скорости смещения масс горных пород вдоль его оси и в прибортовых частях. Рельеф поверхности оползневого тела обычно неровный – волнистый, бугристый, с западинами. Там, где есть дерновый покров, он разорван, деревья наклонены или даже опрокинуты в разные стороны, образуя «пьяный» лес. В плане оползни могут иметь весьма разнообразные очертания. Наиболее часто встречаются циркообразные оползни – главный и внутренний уступы полукругом окаймляют понижение, образуя амфитеатр (рис.2, а). Его длина вдоль склона (по фронту) – L, примерно равна его ширине – В. У фронтальных оползней главные и внутренние уступы вытянуты вдоль склона на значительные расстояния – L>>> В (рис.2, б). Оползни-потоки глетчерообразно вытянуты вдоль понижений (ложбин стока) спускающихся со склона – L<<< В (рис.2, в). Рис.2.Форма очертаний оползней в плане: а) циркообразный; б) фронтальный; в) оползень-поток – глетчерообразный. Важной особенностью морфологии оползневых участков являются водопроявления в разных формах. Источники подземных вод, постоянные или иссякающие, сосредоточенные и рассеянные, появляются в разных местах оползневого участка: вдоль главного уступа цирка, в его основании, у подошвы оползня или вдоль его бортов. 1.2. Причины возникновения оползней Всякое оползневое смещение масс горных пород происходит под воздействием силы тяжести и возможно только тогда, когда сдвигающая составляющая силы тяжести превысит прочность пород в целом, либо по поверхностям или зонам ослабления. В этом случае будет нарушена устойчивость – предельное равновесие масс горных пород: ∑ Т = f ∑N + CL,, где ∑ Т – суммарная составляющая силы тяжести Р, стремящаяся сместить массы горных пород по склону или откосу (рис. 3); ∑N – суммарная составляющая силы тяжести Р, ориентированная перпендикулярно к существующей или предполагаемой поверхности скольжения, стремящаяся удержать массы горных пород в равновесии; f – коэффициент внутреннего трения пород по поверхности или в зоне ослабления; C – силы сцепления пород по поверхности или в зоне ослабления; L – длина существующей или предполагаемой поверхности скольжения. Рис.3. Схема сил, действующих в пределах склона или откоса 9 Когда такое равновесие будет нарушено, начнется медленное или быстрое смещение горных пород. В этом случае коэффициент их устойчивости будет меньше единицы, т.е. 1 > η = f ∑N + CL / ∑ Т , где η - коэффициент устойчивости, равный отношению суммарного сопротивления сдвигу пород по существующей или предполагаемой поверхности скольжения к сумме сдвигающих усилий вдоль этой поверхности. Причинами образования оползней наиболее часто являются следующие: 1) увеличение крутизны склона или откоса при их подрезке, подработке или подмыве, а также при придании откосам большой крутизны; 2) ослабление прочности пород вследствие изменения их физического состояния при увлажнении, набухании, разуплотнении, выветривании, нарушении естественного сложения, а также в связи с развитием в породах явлений ползучести; 3) действие гидростатических и гидродинамических сил на породы, вызывающее развитие фильтрационных деформаций (суффозию, выпор, переход в плывунное состояние и др.); 4) изменение напряжённого состояния горных пород в зоне формирования склона и строительства откоса; 5) внешние воздействия – загрузка склона или откоса, а также участков, прилегающих к их бровкам, микросейсмические и сейсмические колебания и др. Каждая из перечисленных причин в отдельности может вызвать нарушение равновесия масс горных пород на склонах и откосах, но наиболее часто наблюдается при их совместном влиянии. 1.3. Условия, способствующие образованию оползней Под условиями оползнеобразования следует понимать всю совокупность природных и антропогенных условий, облегчающих действие сил, нарушающих равновесие масс горных пород. К ним относятся: 10 К л и м а т и ч е с к и е у с л о в и я . Периоды образования новых оползней и разнообразных подвижек совпадают с периодами дождей или таянием снега. Для развития оползневых процессов наиболее благоприятными являются районы гумидного климата с равномерным режимом выпадения осадков, которым к тому же свойственны моросящие дожди. При таких условиях горные породы на склонах глубоко промачиваются и максимально насыщаются водой. Увлажнение пород увеличивает их массу и соответственно действие на них гравитационных сил, что сопровождается ослаблением прочности структурных связей в них, изменением консистенции грунтов до пластичной и даже текучей. Это все приводит к снижению прочности (трения и сцепления) горных пород на склоне. В районах с ливневым характером осадков лишь незначительная часть влаги инфильтруется, а большая часть быстро стекает со склона. В засушливых районах горные породы на склонах иссушаются, что повышает их устойчивость. В районах распространения многолетнемерзлых грунтов быстрое и глубокое протаивание мерзлых пород весной и летом благоприятствует развитию оползневых подвижек: на склонах северной экспозиции («сиверах») солифлюкционных явлений, на южных («солнцепеках») – сплывов. Такие оползневые подвижки развиваются по поверхности скольжения оттаявших с поверхности мерзлых пород. Климатические условия оказывают огромное влияние на гидрологический режим водоемов. Активно развиваются оползни на реках с паводковым режимом, на участках русла рек с большими скоростями потока, на берегах морей с интенсивным развитием волноприбойных явлений. Важнейшим условием, способствующим образованию оползней, является р е л ь е ф м е с т н о с т и . Оползни наиболее широко распространены в горных районах, на участках с резко пересеченным рельефом, на высоких и крутых склонах речных долин и т.д. Рельеф местности , его орографическое положение создают запасы потенциальной энергии, обусловливающей развитие оползневых 11 явлений. Г е о л о г и ч е с к о е с т р о е н и е . В большинстве случаев, оползни приурочены к местам выхода глинистых отложений (слоям, прослоям, примазки). Оползни распространены в ослабленных зонах: слои угля, сажи, трещиноватость, тектонические нарушения и др. Оползни также наблюдаются в местах, где имеются места накопления элювиальных, делювиальных, пролювиальных, глинистых образований. Образование оползней наиболее вероятно на участках, где в геологическом строении склонов или откосов имеются потенциальные поверхности скольжения ориентированные вдоль склона. Оползни интенсивно развиваются в районах с в ы с о к о й тектонической активностью. При анализе геологических условий важно учитывать также структунотектоническое положение района, так как в регионах испытывающих новейшие и современные тектонические поднятия постоянно возобновляются запасы потенциальной энергии, способствующей образованию оползней. Г и д р о г е о л о г и ч е с к и е у с л о в и я . Склоны, обводненные горными породами с водонасыщенными комплексами, горизонтами и зонами; с зонами постоянного или временного увлажнения, смачивания и насыщения, более благоприятны для образования оползней по сравнению со склонами, сложенными породами, хорошо дренируемыми. Благоприятные условия для образования оползней создаются при развитии с о п у т с т в у ю щ и х г е о м о р ф о л о г и ч е с к и х п р о ц е с с о в и явлений. Процессы выветривания, явления подмыва и разрушения склонов, деградация мерзлоты, суффозионные и другие фильтрационные деформации, современные тектонические движения и землетрясения подготавливают условия, облегчающие действие сдвигающих и скалывающих усилий. Огромное влияние на развитие оползневых процессов и явлений оказывают особенности ф и з и к о - м е х а н и ч е с к и х с в о й с т в горных пород, слагающих 12 склоны. Главное значение имеет прочность горных пород – сопротивление сдвигу и скалыванию, а также свойства, которые характеризуют их склонность снижать прочность под влиянием различных факторов. При этом необходимо учитывать минеральный состав и строение (текстуру и структуру) горных пород, их физическое состояние (влажность, плотность, выветрелость, трещиноватость), размокаемость, размягчаемость, склонность к набуханию, к пластическим деформациям и др. Инженерная и х о з я й с т в е н н а я д е я т е л ь н о с т ь человека часто создает условия, благоприятные для развития оползней. Подрезка склонов, крутое заложение откосов, нарушение поверхностного и подземного стока, уничтожение пляжей и многие другие действия человека соизмеримы по распространению, масштабам и значению с природными условиями оползнеообразования. Хозяйственная и инженерная деятельность должна основываться на знании законов и закономерностей оползневых процессов. Именно они должны служить основой для выполнения работ по охране и преобразованию территорий. При изучении оползневых процессов и оценке их угрожаемости необходим всесторонний подход, комплексный анализ, учитывающий как региональные, так и местные условия. 13 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ОПОЛЗНЕЙ Оползни весьма разнообразны по размерам, строению, причинам образования и условиям, способствующим их возникновению и развитию, механизму и динамике процесса. Соответственно и классификаций оползней предложено много. Одни из них, более детальные, учитывают несколько признаков, другие – построены на учёте одного. Большое число классификаций отражает, с одной стороны, сложность оползневых явлений, а с другой, состояние развития науки об оползнях, которое показывает, что накопление фактов продолжается, а соответствующих теоретических обобщений делается пока ещё мало. В данной работе приведены наиболее известные и удачные, с нашей точки зрения, классификации. В зависимости от глубины расположения поверхности скольжения смещаться могут либо только самые поверхностные отложения, например почвенный покров, делювиальные или делювиально-элювиальные образования, либо (при глубоком её залегании) большие массы горных пород. В соответствии с этим Ф.П. Саваренский (1935) предлагал различать оползни поверхностные, мелкие, глубокие и очень глубокие (табл. 1). Таблица 1. Глубина захвата пород оползневыми деформациями (Саваренский, 1935) Оползни Поверхностные Мелкие Глубокие Очень глубокие Глубина расположения (захвата) поверхности скольжения, м <1 <5 < 20 > 20 При рассмотрении закономерностей развития оползней как процессов и явлений, связанных с историей геологического развития данной местности, следует в первую очередь отличать оползни современные от древних. В соответствии с этим И.В. Поповым (1946) была предложена очень важная принципиальная 14 схема, отражающая общие закономерности динамики развития оползней (табл. 2). Таблица 2. Схема подразделения оползневых явлений по возрасту (Попов, 1946) Возраст оползней Современные, отвечающие современному положению базиса эрозии и уровня абразии Древние, не отвечающие современному положению базиса эрозии и уровня абразии Вид оползней Движущиеся (активные) Приостановившиеся (временно стабилизировавшиеся) Остановившиеся (стабилизировавшиеся) Закончившиеся (полностью стабилизировавшиеся) Открытые Погребённые Состояние равновесия масс горных пород Процесс установления равновесия продолжается. Действие силы, вызывающей нарушение равновесия, временно уравновешенно факторами устойчивости. Силы, нарушающие равновесие, временно устранились. Действие силы, вызывающей нарушение равновесия, исчерпано. Оползневое тело выходит на поверхность. Оползневое тело перекрыто позднейшими отложениями. Большой известностью пользуется классификация оползней по их строению (структуре), предложенная также Ф.П. Саваренским (1934). По этой классификации оползни подразделяются на асеквентные, консеквентные и инсеквентные (рис.4).. Асеквентные (от латинского – не следовать, в данном случае каким-то поверхностям) – оползни, образующиеся в однородных породах, неслоистых (глинах, суглинках, супесях и др.). Поверхность скольжения в таких породах вогнутая, имеет форму, близкую к круглоцилиндрической, она обусловлена их физико-механическими свойствами. Трещины отрыва в верхней части склона или откоса у таких оползней образуют как бы один или несколько заколов, и массы горных пород сползают вниз по склону или откосу в виде блока или блоков по такой вогнутой поверхности скольжения, часто без сколько-нибудь существенного нарушения их внутреннего строения. В рельефе, таким образом, возникают главный и 15 Рис.4. Схемы характерных типов строения (строения) оползней а – асеквентный: 1 – в однородных глинистых породах; 2 – в трещиноватых твердых породах; б – консеквентный: 1 - делювия по коренным породам; 2 – в моноклинально наклонных слоистых порода; в – инсеквентный 16 внутренние уступы. Как показывают многочисленные наблюдения, подошва оползня приурочена часто к основанию склона или откоса, а если ниже залегают слабые породы, то она врезается в эти породы и выходит на поверхность на некотором расстоянии от основания склона. Консеквентные оползни (согласно следующие существующим поверхностям) образуются в неоднородных и трещиноватых породах. Поверхность скольжения у таких оползней обычно предопределена строением склона или откоса, существующими поверхностями раздела сплошности. Сползание масс горных пород в этом случае происходит в виде блока или блоков, либо они движутся подобно вязкой жидкости по наклонным поверхностям, приуроченным к зонам ослабления. Последними могут быть: 1) моноклинально наклонённая поверхность напластования горных пород; 2) наклонные слои или прослойки слабых пород (глин, аргиллитов, сажи, угля); 3) поверхность коренных пород или нижняя граница зоны сильно выветрелых пород; 4) поверхность или поверхности трещин; 5) поверхность мёрзлых пород. Форма поверхности скольжения у консеквентных оползней плоская, волнистая, наклонно-ступенчатая. Инсеквентные оползни (расположенные вкрест простирания пород) образуются также в породах неоднородных, слоистых, залегающих горизонтально или наклонно в сторону склона. Поверхность скольжения у таких оползней врезается и пересекает слои разного состава. В вершине оползня она крутая, направлена вдоль поверхности трещины или трещин, а к подошве выполаживается, срезая слои или один из них. А.П. Павлов (1932) оползни подразделял на деляпсивные (от латинского delabi – соскальзывать) и детрузивные (от латинского detrudere – напирать, толкать). К первому типу относятся такие оползни, у которых движение масс горных пород начинается в нижней части склона, а затем и вышележащих, потерявших поддерживавшую их опору. Они образуются на подмытых склонах, и подвижка происходит преимущественно под действием силы тяжести. У 17 детрузивных оползней движение масс горных пород начинается в верхней части склона, которые затем действуют на нижележащие, сдвигая (толкая) их. Исследования показывают, что указанные типы оползней обычно развиваются совместно (рис.5). Рис.5 Схема строения оползня , по А.П.Павлову I – коренной склон; II- деляпсивная часть оползня; III – детрузивная часть оползня. 1 – аккумулятивная оползневая брекчия оползня поточного типа; 2 – бугор выпирания; 3 – аллювий дна долины; 4 – оползни блокового типа; 5 – зоны брекчирования и оползневые брекчии трения. К.И. Богданович (1911) выделял оползни первого порядка, захватывающие ранее не смещавшиеся породы, и оползни второго порядка, возникающие в теле ранее образовавшихся оползней. Н.В.Родионов (1939) выделял следующие виды оползней: а) консистентные, когда нарушение устойчивости масс горных пород связано с изменением консистенции глинистых пород, например, с переходом их из полутвердого состояния в пластичное при увлажнении; б) суффозионные, когда нарушение устойчивости горных пород на склонах вызвано развитием суффозионных процессов при выходе подземных вод на поверхность в основании склона; в) структурные, когда нарушение устойчивости горных пород на склоне происходит в виде смещения по наклонным поверхностям напластования, систем трещин и тектонических нарушении. Кроме этих основных типов возможны 18 промежуточные: консистентно-структурные, суффозионно-структурные и др. Н. Н. Маслов (1955 ) в крупной монографии, посвященной условиям устойчивости склонов и откосов, предложил классифицировать оползни по форме нарушения устойчивости склонов и откосов (Табл3.doc). Г.С. Золотарев (1956 ) классифицирует оползни по их строению и масштабу явлений следующим образом: 1) смещенные массивы скальных пород (очень крупные); 2) оползни-блоки – смещение пакетов и блоков преимущественно глинистых и полускальных пород; 3) оползни-потоки, образующиеся при раздроблении смещающихся пород; 4) сплывы – поверхностные смещения глубиной до 2-5 м, происходящие при увлажнении атмосферными осадками, реже грунтовыми водами; 5) оползни-оплывины – небольшие и неглубокие (до 2-3 м) оползни, возникающие при увлажнении атмосферными осадками, без участия подземных вод; 6) срывы – небольшие по площади и глубине смещения, придающие откосу мелко ступенчатый характер. Кроме этой классификации Г. С. Золотарев (1964) предложил выделять генетические типы оползней: 1) детрузивные, или I порядка, и выдавливания; 2) соскальзывания, или консеквентные; 3) деляпсивные (оползни-потоки и сплывы); 4) оплывины; 5) «внезапного» разжижения; 6) суффозионные и выплывания; 7) коры выветривания изверженных и метаморфических пород; 8) сложные и переходных типов. Заслуживает внимания классификация Е.П.Емельяновой (1972). По причине разрушения склона ею выделяются: 1. Оползни истинные (нормальные, обычные), возникающие вследствие несоответствия величины напряжения в склоне и прочности горных пород. Они подразделяются на а) глубокие, которые могут развиваться как в однородной среде, так и в горизонтальных слоях и по наклонным поверхностям ослабления; б) поверхностные (оползни покровных образований и оплывины). 19 2. Псевдооползни (особенные оползни), возникающие при: а) проседании над пустотами (карстовые, выгорания, искусственные); б) оседании при уплотнении нижележащих пород (в том числе суффозионные, при просадках в лессах). Комплексной классификацией является классификация оползней, разработанная В.Л. Ломтадзе (1977) (Табл 4.doc). Е.П.Емельянова (1981) предлагает классификацию оползней по значению в их развитии подземных вод6 1. Оползни у которых поверхность или зона смещения расположена в породах, содержащих гравитационную воду, испытывающие большое влияние подземных вод на условия равновесия склона. 2. Оползни с поверхностью (или зоной) смещения, расположенной в водоупорных породах, в которых вся вода находится в связном состоянии и не передает гидростатического давления, а подземные воды содержатся в вышезалегающих породах, пассивно увлекаемых оползнем, – влияние подземных вод не условия равновесия склона незначительно. А.М.Дранниковым (1981) разработана классификация оползней по приуроченности движения к определенному стратиграфическому горизонту или породам определенного генезиса. И.Б.Корженевский предлагает классифицировать оползни по приуроченности к склонам различного генезиса (морским, речным, овражным, искусственным откосам и т.п.) или по основным причинам возникновения оползней ( например, оползни абразионные, эрозионные и искусственные). 20 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПОЛЗНЕЙ Детальная программа исследования оползней была разработана Н.И. Николаевым (1950). 1. Необходимо установить, к каким элементам рельефа приурочены оползни (уступам террас, склонам речных долин и т.д.). 2. Определить высоту и крутизну склонов, установить детали микрорельефа. 3. Картировать площади распространения оползневых тел. 4. Выявить основные факторы развития оползней в прошлом и настоящем. 5. Исследование морфологических особенностей оползневого тела и поверхности скольжения. Схема описания оползней С к ло н и ли о тк о с , на к о то ро м во зн и к о п о лзе н ь (описываются условия вне оползня и на участке оползня до его возникновения): 1) местоположение, экспозиция, генезис (морской, озерный, речной, овражный, водохранилища, поверхность сброса, искусственный откос или насыпь); длина (между соседними долинами), относительная высота; 2) форма в профиле и в плане, крутизна в характерных местах в средняя; 3) геологическое строение склона и его основания, условия залегания пород относительно склона, их состояние – влажность, консистенция, трещиноватость, выветрелость и т. д.; 4) гидрогеологические условия; 5) морфология и микрорельеф, их связь с геологическим строением, эрозионная сеть на склоне; 6) растительность и застройка; 7) характеристика рельефа за бровкой склона – плато, терраса, более пологий склон, расстояние водораздела от бровки склона, обратный склон; 8) характеристика подножия склона и его подводной части, наличие подмыва или искусственной подрезки склона или его подножия, интенсивность подмыва; 9) наличие и характеристика останцов террас, прислоненных к склону; 10) возраст склона и основные этапы его формирования (для откосов – время и способ их сооружения). О п о л зе н ь 1) расположение на склоне, базис; 2) размеры и форма в плане, в продольном и поперечном профиле; 3) превышение вершины бровки срыва над базисом, высота и характер стенки срыва, бортов и языка (вала выпирания), амплитуда смещения; 4) рельеф поверхности оползня; 5) площадь водосбора оползня, условия поверхностного стока по оползню, источники питания тела оползня водой; 6) растительный покров на оползне и его отличия от растительности вне оползня; 7) сооружения на оползне и их деформации; 8) сведения о мощности оползня, о форме и положении поверхности скольжения, составе, условиях залегания и состоянии оползших грунтов, указания на механизм смещения; 9) свежесть оползневых деформаций, указания на возраст оползня. С о с е д н и е о п о лзн и 1) расстояние до них и их краткая характеристика (если они расположены на том же склоне); 2) межоползневые мысы – наличие, размеры, морфология. С ве д е н и я о п о д г о то вк е , о б р а зо ва н и и и с м е щ е н и я х 1) рельеф склона и условия до оползня, время, скорость и характер смещения, предшествовавшие и сопутствовавшие явления; 22 2) последующее разрастание оползня по площади, возникновение оползней второго порядка; 3) повторные подвижки; 4) активность оползня в настоящее время и режим деформаций; 5) причиненный ущерб, деформации и разрушение сооружений; 6) обратные расчеты или проверка расчетных схем и показателей для момента смещения. О с ущ е с т в ле н н ы е п р о ти во о п о л зн е вы е м е р о п р ия ти я : состав, размеры, расположение, время сооружения, состояние в настоящее время, эффективность. В ы во д ы 1) тип оползня, его причины и относительное значение в его возникновении различных факторов; 2) взаимосвязь с другими процессами; 3) стадия развития, прогноз дальнейшего развития. Исследование морфологических особенностей сопровождается фотографированием, зарисовками. 23 4. ПРОТИВООПОЛЗНЕВЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ Задачей противооползневых мероприятий является защита территорий от разрушения оползнями, придание им и расположенным на них сооружениям и хозяйственным угодьям устойчивости и обеспечение нормальных условий эксплуатации. В практике борьбы с оползнями наиболее часто применяют следующие группы мероприятий: 1) регулирование поверхностного стока; 2) дренаж обводненных горных пород; 3) перераспределение масс горных пород; 4) защита от подмыва и размыва; 5) закрепление масс горных пород подпорными и анкерными сооружениями; 6) искусственное улучшение свойств горных пород; 7) лесомелиоративные работы; 8) профилактические мероприятия. Регулирование поверхностного стока применяют для уменьшения или исключения увлажнения горных пород на оползневом участке дождевыми и талыми водами. В комплекс подобных мер входят: планировка поверхности оползня и прилегающей к нему территории; устройство системы поверхностных водоотводов и лесомелиоративные работы. При планировке рельефа оползневого тела производят срезку валов, бугров, засыпают углубления, заделывают трещины. Эти меры предупреждают скопление поверхностных вод в углублениях, уменьшают инфильтрацию и увлажнение горных пород. Система поверхностных водоотводов состоит главным образом из нагорных 24 и водоотводящих канав, лотков и различного типа водосбросов. Поверхностные водоотводы располагают на прилегающих к оползню участках и ограждают их от стока дождевых и талых вод (рис.6). Нагорные канавы служат для сбора дождевых и талых вод и имеют трапецеидальную форму. Их располагают вдоль склонов, придавая уклон не больше предельно допустимого (~ 0,002), чтобы исключить явление размыва. Размер канав определяется исходя из величины максимального расхода вод. Если водосборная площадь значительна, то вдоль склонов устраивают два-три ряда нагорных канав. Для укрепления их откосов и дна применяют одерновку, мощение камнем, бетонное покрытие и др. Водоотводящие канавы служат для отвода воды, собираемой нагорными канавами, за пределы оползневого участка. Конструктивно они не отличаются от нагорных канав, но сечение их изменяют в зависимости от увеличения расхода стекающей по ним воды. На регулирование поверхностного стока большое влияние оказывают лесомелиоративные мероприятия, описание которых приводится ниже. Дренаж обводненных горных пород является почти всегда обязательной составной частью комплекса противооползневых мероприятий. Задачами дренирования (осушения) горных пород являются перехват и отвод подземных вод от оползневого участка или понижение их уровня и напоров в пределах 25 оползневых накоплений и на местности к нему прилегающей.Этот комплекс мер не только перехват и отвод воды, но и ограждение горных пород на оползневом участке от увлажнения. Осушение горных пород производят с помощью специальных дренажных сооружений и их комплексов. Так как условия залегания подземных вод на оползневых участках разнообразны, для осушения обводненных горных пород применяют различные приемы и способы. По расположению в плане дренажные сооружения подразделяют на (рис.7): головные, ограждающие оползневой участок от подтока подземных вод с нагорной стороны; кольцевые, ограждающие от подтока подземных вод со всех сторон; контрфорсные или береговые, расположенные в зоне подошвы оползня, систематические, равномерно распределенные по участку. Описание конструкций и методов расчета разнообразных дренажей и условия их применения приведены в специальной литературе (Абрамов, 1973). Перераспределение масс горных пород является широко применяемым приемом для обеспечения устойчивости склонов. В зависимости от крутизны склона, условий залегания поверхности скольжения в пределах оползня возникает значительный перепад давления. В подошвенной части оползня горных пород может оказаться недостаточно, чтобы удержать в равновесии горные породы у вершины оползня. Для изменения такого соотношения производят срезку в верхней (активной) части оползня и отсыпку в подошвенной (пассивной) (рис.8). Такое перераспределение изменяет крутизну склона, увеличивает эффективное давление по поверхности скольжения в нижней части склона и соответственно повышает сопротивление сдвигу пород. Все это способствует стабилизации оползня. Защита от подмыва и размыва берегов. Увеличение крутизны склонов 26 27 при подмыве их рекой или морем является одной из распространенных причин образования оползней. Поэтому защита берегов от размыва и подмыва является составной частью комплекса противооползневых мероприятий. Защитные сооружения представляют собой различного рода береговые укрепления: волноприбойные стенки, бетонные плиты, молы, волноломы, дамбы, буны и др. Закрепление масс горных пород подпорными и анкерными сооружениями. Опыт борьбы с оползнями показывает, что эффективным является устройство различных упоров, противодействующих движению масс горных пород. Искусственные упоры чаще всего используются в комплексе с регулированием поверхностного стока и дренированием обводненных пород. Конструктивно упоры выполняются в виде подпорных стенок, банкетов и контрбанкетов, свайных упоров, противооползневых шпонок, анкерного креплении я и др. Искусственное улучшение свойств горных пород. На оползневых участках горные породы могут иметь повышенную трещиноватость и выветрелость, недостаточную плотность и высокую влажность, быть водоносными и иметь малую устойчивость и прочность (сопротивление сдвигу). Для преобразования состояния и свойств горных пород с целью предупреждения образования оползней или их стабилизации наряду с другими инженерными мероприятиями применяют и искусственное улучшение и изменение их свойств Лесомелиорация. Большое влияние на изменение водного баланса оползневых участков оказывает травяная, кустарниковая и древесная растительность. Она способствует регулированию поверхностного стока, сдерживает инфильтрацию дождевых и талых вод, благоприятствует значительному осушению горных пород благодаря транспирации. Кроме того, растительный покров предохраняет их от глубокого промерзания, механически закрепляет их корневой системой на оползневом участке и защищает от размыва, 28 и смыва дождевыми и талыми водами. Значение всех этих факторов трудно переоценить. Поэтому лесомелиоративные мероприятия широко применяют при борьбе с оползнями как с целью профилактики (предупреждения) подвижек масс горных пород, так и как одно из средств «лечения» (стабилизации) оползней в комплексе противооползневых мер. Как показывают специальные наблюдения, во время интенсивных и продолжительных дождей в хвойных лесах на деревьях задерживается до 68% осадков, а на лиственных — не менее 30%.При слабых дождях на листве и хвое деревьев задерживается до 100% осадков. Кустарниковая и древесная растительность задерживает интенсивное таяние снега и тем самым регулирует подток талых вод к оползневым участкам. Растительность утепляет поверхность земли, препятствует глубокому зимнему промерзанию горных пород и тем самым сдерживает миграцию влаги к зоне промерзания и ее переувлажнение. Растительный покров способствует интенсивному испарению влаги и этим также оказывает, регулирующее влияние на водный баланс местности 29 Список используемых источников 1. Абрамов С.К. Подземные дренажи в промышленном и гражданском строительстве. – М.: Стройиздат, 1973. 2. Емельянова Е.П.Основные закономерности оползневых процессов. – М.: Недра, 1972. 3. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Инженерная геодинамика. – Л.: Недра, 1977. 4. Николаев Н.И. Подземные воды /Справочник путешественника и краеведа, т. 2. – М.: Географгиз,, 1950. 5. Павлов А.П. Дополнение к русскому переводу «Геологии» Э.Ога, 4-е издание, 1932. 6. Справочник по инженерной геологии. – М.: Недра, 1981. 30
