Иинженерно-геологические исследования склоновых процессов

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

1. Склоны и склоновые гравитационные процессы

2. Обвалы

2.1 Возникновение обвалов

2.2 Разновидности обвалов

2.3 Защитные мероприятия при обвалах

3. Лавины

3.1 Классификация лавинообразующих факторов

3.2 Техногенные факторы динамики лавин

3.3 Меры защиты

4. Осыпи

4.1 Образование осыпей

4.2 Виды осыпей

4.3 Защитные мероприятия

5. Оползни

5.1 Группы оползней

5.2 Распространение оползней

5.3 Причины образования

5.4 Механизм оползней

6. Сели

6.1 Виды селей

6.2 Возникновение селей

7. Курумы

7.1 Разновидности курумов

7.2 Курумообразование

Заключение

Список использованной литературы



Введение

По мнению многих ученых инженерно-геологические исследования склоновых процессов -- самая важная и сложная проблема современной инженерной геодинамики.

В современной строительной практике человек постоянно сталкивается с проблемой склоновых процессов -- будь то строительство горной автотрассы, возведение жилого комплекса на крутом подмываемом берегу равнинной реки, добыча полезных ископаемых открытым способом или же создание и эксплуатация водохранилищ. Склоновые процессы нередко приводят к значительному материальному ущербу, а в некоторых случаях и к человеческим жертвам.

В данной работе мы рассмотрим примеры движения горных пород со склонов ,а именно :

обвалы

курумы

оползни

сели

лавины

осыпи



1. Склоны и склоновые гравитационные процессы

Склонами называются участки земной поверхности, имеющие относительно повышенный уклон, не менее 2°, на которых в перемещении вещества определяющую роль играет сила тяжести.

Различают склоны водораздельных плато, долин, впадин, горных вершин и хребтов. По углу склона выделяют:

- склоны очень пологие -- 2--6°;

- пологие -- 6--15°;

- средней крутизны -- 15--30°;

- крутые -- 30--45°;

- очень крутые -- 45--60°;

- обрывистые -- 60--80°;

- отвесные -- 80-- 90°;

- нависающие -- более 90°.

Высота и крутизна склонов играют определяющую роль в самом развитии рельефа, обусловливая возникновение различных денудационных и аккумулятивных процессов в пределах склона, особенности их проявления и их энергию. Морфология склонов чрезвычайно разнообразна и определяется, прежде всего, рельефообразующими процессами и многими другими факторами, из которых важнейшее значение имеет геологическое строение.

Рельефообразующие процессы по своей роли в образовании склонов подразделяются на три категории:

Первые две категории процессов создают первичные склоны.

1. Эндогенные склонообразующие процессы -- тектоника и вулканизм; определяя движения земной поверхности, они обусловливают общие условия развития склонов.

2. Экзогенные склонообразующие процессы -- деятельность водных потоков, ледников, абразии, ветра.

3. Склоновые процессы, связанные с действием сил гравитации, с оползанием и оплыванием, с плоскостным смывом, составляют третью категорию. Они перерабатывают первичные склоны, определяют их конкретный облик и их дальнейшее развитие.

Склоновые процессы - процессы преобразования склонов совместным действием денудации и аккумуляции. Рыхлые частицы или целые блоки горных пород смещаются вниз под действием различных сил и аккумулируются в нижних частях склонов и у подножия, или этот материал уносится рекой, волнами и др.

Характер склоновых процессов зависит от пород, которыми сложен склон, от его крутизны, от климатических условий и т.д. Если подножие склона не подмывается рекой или морем, то под действием склоновых процессов склон становится более пологим.

На склонах важнейшим фактором, вызывающим перемещение продуктов выветривания и разрушение склонов, является сила тяжести. Однако в зависимости от высоты и крутизны склонов, а также от степени и характера воздействия воды гравитационные силы вызывают возникновение целого ряда процессов. Этот ряд включает собственно гравитационные процессы (обваливание и осыпание), в которых действие силы тяжести проявляется в наиболее чистом виде; водно-гравитационные процессы (оползание и солифлюкция), когда увлажнение горных пород становится обязательным фактором при решающей роли силы тяжести, и водно-склоновые процессы (плоскостной смыв и склоновая эрозия), которые осуществляются деятельностью текучих вод, лишь подчиненных действию силы тяжести. В аридных областях в разрушении склонов важную роль играет ветровой процесс.

Гравитационные процессы развиваются только на крутых склонах с углом наклона более 30°. Главной областью их распространения являются горы. На равнинах они встречаются там, где имеются очень крутые склоны. При обрывистых и нависающих склонах развивается процесс обваливания -- внезапное обрушение громадных блоков горных пород. На склонах меньшей крутизны возникает процесс осыпания, при котором основную роль играет скатывание обломков на поверхности склона.



2. Обвалы

Обвальные процессы, или горные обвалы представляют собой обрушения крупных массивов горных пород, происходящие внезапно и сопровождающиеся дроблением сорвавшейся массы при ее падении к подножию склона.

Рис. 1 - Схематический профиль обвального склона:

1 - современный профиль долины; 2 - профиль долины на участке обвала до обвала; 3 - обвальные массы на дне долины; 4 - профиль обвальной ниши.

2.1 Возникновение обвалов

Возникновению обвалов способствуют трещины, разломы горных пород, их слоистый характер, когда между более твердыми и тяжелыми блоками имеется глина, песок, рыхлости, пустоты. Всякое попадание воды, снега в эти более слабые связующие слои каждый раз их постепенно ослабляет.

Поэтому чаще всего обвалы происходят в периоды дождей, таяния снега, при проведении взрывных и строительных работ. При обвалах перемещение масс горных пород начинается с нагорного склона, и от места обрушения они преодолевают свой путь качением, сопровождающимся опрокидыванием и раскалыванием. В начале своего движения массы горных пород падают с незначительной скоростью и с трудом преодолевают возникающие сопротивления, но впоследствии скорость качения обломков

горных пород по склону возрастает. Обломки более крупные, а также имеющие более правильную “округлую” форму, уносятся дальше от места обрушения и с большими скоростями. Значительная доля обломков проходит часть пути в свободном падении и лишь ниже по склону основная масса обвала приобретает скользящее движение, развивая огромную скорость, достигающую 150 м/с. Трение о ложе или встреча с крупным препятствием гасит скорость, и обвальная масса останавливается.

Для оценки обвалов используют измерение объема обвалившихся горных пород. Исходя из этого объема, обвалы условно подразделяются на очень малые (объем менее 5 куб. м), малые (5-50 куб. м), средние (50-1000 куб. м) и крупные (более 1000 куб. м). Изредка в природных условиях наблюдаются гигантские обвалы, в результате которых обрушиваются миллионы и даже миллиарды кубических метров пород.

2.2 Разновидности обвалов

Подразделение обвалов проводят по ряду признаков. Так, например, по объему выделяют обвалы:

- Грандиозные (V=50-100 млн.м3)

- Крупные (1-50 млн.м3)

- Средние (0,1-1 млн.м3)

- Мелкие (<0,1 млн.м3).

По характеру (механизму формирования) обвалов выделяют:

- Обвалы (собственно)

- Оползни-обвалы (комбинированные)

- Вывалы

- Осовы (ступенчатое смещение и оседание увлажненной осыпи)

Природные факторы формирования обвалов, по-существу, те же, что и для оползней . К ним относятся:

- Литолого-петрографические особенности массива;

- Климатические условия;

- Геоморфологические условия

- Сейсмические условия

- Геолого-структурные особенности массива, включая тектоническую раздробленность и т.п.).

К обвальным явлениям относятся также формирование развалов, рассыпание, камнепады.

+ Развалы - распад крупных глыб и блоков пород на пологих склонах и вершинах гребней. Причиной формирования развалов является выветривание и разгрузка напряжений массивов скальных пород.

+ Рассыпание - смещение развалов глыб и камней на незначительные расстояния по склону. Механизм рассыпания осуществляется под действием гравитационных сил

Камнепад - падение и смещение по склону отдельных камней, щебня и глыб. Камнепады формируются вследствие вывалов отдельных глыб или отрыва камней от неустойчивых частей на крутых склонах. В некоторых местах на крутых скальных склонах наблюдаются практически постоянные камнепады вследствие активных процессов выветривания. На таких участках можно наблюдать периодическое отрывание и скатывание вниз отдельных камней.

К техногенным факторам формирования или активизации рассматриваемых обвалов и обвальных явлений относятся:

1.Искусственная активизация выветривания массива;

2.Подрезка склонов;

3.Взрывы (динамические воздействия на массив);

4.С/х деятельность, снижающая устойчивость склонов и т.п.

Учет техногенных факторов обвальной опасности особенно необходим в горных областях при строительстве различных инженерных сооружений: прокладке дорог, трубопроводов, строительстве высокогорных плотин, промышленных и жилых зданий и др. Особенно большая опасность возникновения техногенных обвальных явлений существует при строительстве и разработке глубоких карьеров .

При оценке обвальной опасности территорий определяют:

Относительную пораженность территории обвалами,%;

Площадь обвалоопасных склонов;

Частота обвалов, шт/год на км2.

К основным видам обвальных явлений относятся: вывалы, камнепады, скальные осыпи, а также комбинированные оползни-обвалы (см. рис.ниже).

Важнейшими условиями образования обвалов являются крутизна склонов, сложная тектоника, присутствие крупных трещин, длительная подготовка склона, выражающаяся в развитии трещиноватости в скальных породах. Непосредственной причиной обвалов могут быть землетрясения, сильные ливни, удары молнии, процессы выветривания, эрозии и абразии, развитие оползней, таяние снега и выпадение осадков. Как правило, горные обвалы имеют катастрофический характер. В результате обвальной денудации склонов возникают гравитационные или обвальные обрывы и обвальные цирки и ниши.

2.3 Защитные мероприятия при обвалах

В результате обвала может почти полностью разрушиться та или иная экосистема и сформироваться так называемая «фаза обнажения» - появление незаселенного пространства в геологическом массиве. Это вызовет следующую фазу сукцессии - миграцию организмов, затем их колонизацию и т.д. Таким образом, динамика и интенсивность обвальных явлений определяет в той или иной степени и динамику сукцессии в экосистемах

Профилактические мероприятия включают в себя:

Выравнивание склонов;

Обрушение склонов;

Уборка опасных глыб;

Дренаж склонов.

Конструктивные мероприятия включают создание:

Защитных стенок;

Защитных дамб;

Контрфорсов;

Защитных галерей;

Укрепление склонов



3.Лавины

Особым типом обвалов являются лавинные обвалы.

Лавина - масса снега или льда, падающая или соскальзывающая с крутых склонов гор, аналогично обвалу. Лавины -- характерная особенность горных склонов, на которых образуется устойчивый снежный покров.

Рис. 2 - Схема строения лавины

Падение лавины сопровождается образованием воздушной предлавинной волны, производящей наибольшие разрушения. Снежные лавины увлекают за собой большое количество земли, щебня, глыб и с огромной скоростью проносят все это к подножью склона, где образуются лавинно-обвальные гряды и холмы. Главной денудационной формой являются лавинные лотки -- желобообразные углубления на склонах.

Исследование лавин позволило выявить определенные закономерности в процессе лавинообразования, выявить ведущие факторы обрушения лавин, оценивать параметры явления. Обрушение лавин происходит при нарушении устойчивости снежного пласта на склоне, вызванном воздействием внешних факторов и процессами внутри снежной толщи, протекающими под влиянием внешних факторов. Сход лавин может происходить на склонах с углом наклона 15о и при толщине снежного покрова 15 см. Однако, такие случаи крайне редки. Наиболее благоприятными для лавинообразования являются склоны, угол наклона которых составляет 25-40о.

По морфологии лавины делятся на:

- "осовы" -- соскальзывающие по всей поверхности склона вне русел;

- "лотковые" -- движущиеся по ложбинам, логам и эрозионным бороздам;

- "прыгающие" -- скачкообразно перемещающиеся по уступам склонов.

Средняя скорость движения лавины 20-30 м/с, сила удара лавины может превышать 100 т/м2.

Лавина и предлавинная воздушная волна обладают огромной разрушительной силой. Частота падения и объём лавин зависят от климатических условий и морфологии лавин. "Лотковые" лавины из крутых ложбин падают часто, но достигают небольших объёмов; из разрушенных каров лавины падают редко, но характеризуются большими объёмами.

3.1 Классификация лавинообразующих факторов

Факторы	Воздействие на лавинообразование
А. Постоянные факторы
1. Условия подстилающей поверхности
1.1. Относительная высота, общая топографическая ситуация:	Определяют глубину расчленения (высоту падения лавин) и заснеженность в зависимости от широты места и абсолютной высоты и ориентации хребтов
1.2. Крутизна склона	Определяет критическую высоту снега
1.3. Ориентация склона:	Влияет на снежность, типы лавин
1.4. Конфигурация поверхности	Влияет на снежность, типы лавин, критическую высоту снега
1.5. Шероховатость поверхности	Влияет на критическую толщину снега
Б. Переменные факторы
2. Текущая погода (5 дней):
2.1. Снегопады
Тип нового снега	Пушистый снег - рыхлые лавины Связный снег - лавины из снежных досок
Суточный прирост снега	Возрастание нестабильности снега с увеличением толщины снежного покрова. Отрыв возможен как в новом, так и в старом снеге.
Интенсивность снегопада	Прогрессирующая неустойчивость при более высокой интенсивности, увеличение количества лавин из свежевыпавшего снега, возрастание опасности схода лавин с пологих склонов
2.2. Дожди	Способствуют сходу мокрых рыхлых или мягких пластовых лавин; возможно возникновение водоснежных потоков и снежно-грунтовых оползней
2.3. Ветры	Создают локальную перегрузку снега на склонах, формируют снежные доски и неустойчивую стратиграфию
2.4. Тепловые условия	Неоднозначное влияние на прочность снега и напряжения внутри снежной толщи. Как понижение, так и повышение температуры могут приводить к неустойчивости
3. Условия в старом снежном покрове (интегральное влияние предшествующих условий погоды и погоды за весь зимний сезон)
Общая высота снега	Не основной фактор лавинной опасности. Влияет на массу лавины, сходящей по грунту.
Внутреннее строение снежного покрова	Сложное строение, ослабленные прослойки, ледяные корки ведут к развитию неустойчивости

Влияние на процесс лавинообразования оказывают не только сами вышеуказанные факторы, но и их сочетание.

3.2 Техногенные факторы динамики лавин

К техногенным факторам формирования и схода лавин относятся:

- Искусственные динамические воздействия на склон (взрывы и т.п.);

- Сведение древесной растительности - вырубка лесов на склонах, создание открытых пространств;

- Неправильная застройка на склонах, приводящая к накоплению снежных масс до критического уровня;

- Непосредственные механические воздействия людей на снежный покров (лыжники и т.п.).

Из этого перечня наиболее серьезными являются искусственные динамические воздействия на горные склоны, оказываемые человеком при разработке полезных ископаемых, работе мощных механизмов и тяжеловесного транспорта, взрывы и т.п. Строительство в лавиноопасных районах должно осуществляться с учетом и мерами предотвращения схода лавин.

3.3 Меры защиты

Меры защиты делятся на две группы:

профилактические - горнолавинная служба и горнотехнический надзор; прогнозирование времени схода лавин, искусственный сброс лавин с помощью обстрела и взрывов;

инженерные - предупреждение соскальзывания снега в лавиносборах путём облесения (фитомелиорация), застройки склонов и укрепления их опорными сооружениями; отвод лавин от защищаемых объектов направляющими дамбами, лавинорезами; пропуск лавин над объектом с помощью навесов и галерей).

Для территорий, подверженных лавинной опасности, составляются специальные карты, на которых выделяются районы со значительной, средней и слабой лавинной опасностью, а также районы с потенциальной опасностью (в настоящее время безопасные, но могущие стать лавиноопасными при вырубке лесов, выемке грунта на склонах и т.п.).



4. Осыпи

Осыпные процессы развиваются намного медленнее обвальных, но распространены несравненно шире.

Осыпание - скольжение или скатывание обломков выветрелых горных пород вниз по склону под действием силы тяжести. Осыпание усиливается после снегопадов, ливней, с крутых склонов иногда сходят обвалы.

Осыпь - скопление на склонах обломков горных пород, которые по мере накопления постепенно перемещаются под влиянием силы тяжести. Осыпи являются характерным элементом горного ландшафта. Они имеют большое значение для хозяйственной деятельности человека в горах. Под осыпями понимают скопления обломков, скатывающихся по склону под действием силы тяжести и отлагающихся у его подножия. Важнейшими условиями для образования осыпей являются крутой уклон земной поверхности, обилие скальных выходов коренных пород, сухой или морозный климат с интенсивным накоплением продуктов выветривания в виде щебня. Осыпи очень характерны для высокогорной зоны, т. е. там, где продукты выветривания не закрепляются растительностью.

4.1 Образование осыпей

Скатывающиеся вниз по склону обломки постепенно концентрируются в поперечных к склону впадинах поверхности и сами производят разрушительную работу, создавая углубления, напоминающие русла -- осыпные лотки. Сливаясь между собой, они дают ниже по склону все более крупные формы. Обломки, достигая более пологой части склона, скапливаются, образуя тело осыпи. Движение обломков вниз зависит, кроме крутизны склона, от формы и величины обломков. Наиболее подвижны изометричные, наименее -- плоские, неправильные обломки. Величина обломков влияет более сложно -- крупные начинают движение лишь при более крутых склонах, но, обладая большой инерцией, катятся значительно дальше. Кроме того, на подвижность обломков сильно влияет степень увлажнения материала, строение и свойства пород ложа. В верхней части клонов, в ходе процесса осыпания, образуются формы денудационного рельефа -- различной величины скальные обрывы -- участки разрушения и отрыва обломков и осыпные лотки -- узкие русловидные углубления, направленные всегда по линии наибольшего ската -- пути «стока» обломков. Они имеют вид сглаженных желобов с очень неправильным продольным профилем и местами с крутыми скальными бортами. В зоне аккумуляции, у подножья склона или на его пологих участках, возникают отдельные конусы осыпания, разрастающиеся затем в более широкие осыпные шлейфы и сливающиеся в сплошные полосы осыпей. Уклон поверхности осыпи определяется углом естественного откоса для данного обломочного материала. Угол этот зависит от формы и величины обломков, а также от степени увлажнения. Поэтому уклон поверхности осыпи тесно связан с ее составом. В составе осыпных отложений резко преобладает щебень различной величины. Встречаются также глыбы и дресва. Обломки не окатаны, хотя бывают значительно обтерты. Важнейшей их чертой является тесная связь петрографического состава с составом пород склона. Свежие осыпи обычно бывают не сцементированными. В более старых обломки могут быть скреплены песчано-глинистым материалом, или же, в случае присутствия минеральных источников -- кристаллическим, чаще всего кальцитовым цементом, превращающим породу в крепкую брекчию. Для осыпей характерна некоторая сортированность материала с преобладанием крупных обломков в нижней части шлейфа и постепенным уменьшением их размера вверху. В связи с этим, так как угол естественного откоса для крупных обломков возрастает до 45--50°, а для мелких уменьшается до 35°, продольный профиль молодых и больших крупноглыбовых осыпей оказывается выпуклым и наблюдается резкий переход от склона осыпи к поверхности ее основания. В щебневых осыпях профиль приближается к прямому или слабовогнутому. То же наблюдается в более древних осыпях, из-за постепенного перемещения более мелких обломков все ниже по склону.

4.2 Виды осыпей

По объему (а также занимаемой площади) осыпи подразделяют на:

Крупные

Средние

Мелкие

По активности осыпи подразделяют на:

Действующие (активные), со скоростью движения v = 10-15 см в год и более;

Полузакрепленные (затухающие), v < 10 см/год

Закрепленные (неподвижные), v = 0.

Характерной особенностью осыпей является их подвижность. По признакам подвижности осыпи делятся на: действующие, затухающие и затухшие. Признаками действующей осыпи является наличие растительности, проявление процессов выветривания. Затухшие осыпи - это те, которые заросли растительностью, а обломки покрыты мхом.

Обвальные и осыпные отложения, находясь часто в тесном переплетении друг с другом, образуют в горных странах чрезвычайно распространенный там коллювий обрушения, сплошным плащом одевающий подножье горных склонов. Главную опасность представляет собой увлажнение толщи коллювия природными или производственными водами. Особенно опасны в этом отношении древние осыпи, обычно уже совершенно задернованные с поверхности. Вследствие увлажнения, при вскрытии их горными работами, они приходят в движение, которое может иметь катастрофические последствия.

Рис.3 - Схема строения осыпи

а - в плане, б - в разрезе:

1 - осыпной шлейф; 2 - осыпные лотки; 3 - скальные породы; стрелки - направления осыпания обломков; пунктир - условные горизонтали

4.3 Защитные мероприятия

Осыпи, в отличие от других склоновых ЭГП, обычно не принимают катастрофических масштабов и редко когда наносят существенные разрушения инженерным сооружениям. Тем не менее, в целом ряде случаев необходима разработка инженерной защиты и от этого процесса.

Рис. Галерея для защиты дороги от осыпи (Ананьев, Потапов, 2000)

Как и для многих других ЭГП, защитные мероприятия от осыпей делятся на профилактические и инженерные.

К профилактическим мероприятиям относятся:

Планировка склонов, их выполаживание;

Расчистка склонов, удаление активных осыпей;

Организация дренажа и др.

К инженерным (конструктивным) мероприятиям относятся:

Закрепление склонов, в том числе методами технической мелиорации;

Строительство защитных и подпорных стенок и т.п.



5. Оползни

Оползневые процессы -- склоновые гравитационные процессы, проявляющиеся в образовании оползней, т.е. в смещении на более низкий гипсометрический уровень части горных пород по зоне или поверхности без потери контакта с неподвижным основанием. Объём смещающихся горных пород в среднем от нескольких десятков м3 до 1 млрд. м3.

Оползшую массу называют оползневым телом; поверхность, по которой происходит соскальзывание - поверхностью скольжения. В верхней части оползневого склона размещается крутая стенка отрыва (или надоползневой уступ). В коренном склоне параллельно ему развиваются системы зияющих трещин растяжения. Место сопряжения оползневого тела с надоползневым уступом называется тыловым швом оползня, а место выхода поверхности скольжения у подножия склона - подошвой оползня.

Рис. - Схема строения оползня.

1 - тело полозня, 2 - поверхность скольжения, 3 - оползневой уступ, 4 - тыловой шов, 5 - трещины отрыва

Рис. - Схема строения сложного оползня

Дл - деляпсивная часть ополозня, Дт - детрузивная часть ополозня, Бв - бугор выпирания, Обт - оползневые брекчии трания, Обо - отложенные оползневые брекчии поточного типа; II - крупноблоковые оползни первой стадии, II - малые блоковые оползни второй стадии, III - поточный оползень третьей стадии.

5.1 Группы оползней

Различают четыре большие группы оползней:

1. Оползни-обвалы -- представляющие собой результат соскальзывания крупных блоков прочных пород по глинистому субстрату с одновременным дроблением их и сгруживанием у подножья образующейся циркообразной стенки отрыва.

2. Собственно оползни -- разнообразные по сложности, глубине и размерам.

3. Осовы -- мелкие оползни с глубиной залегания поверхности скольжения менее 5 м и захватывающие только рыхлые поверхностные отложения.

4. Сплывы -- смещения, захватывающие только самый поверхностный, подготовленный выветриванием покров на глубину не более 1 м.

По механизму оползневых процессов различают оползни:

- выдавливания;

- скольжения;

- выплывания;

- течения;

- проседания;

- разжижения.

Оползни выдавливания характерны для платформенных областей, где толщи осадочных пород залегают, как правило, горизонтально. Образуются вследствие развития процесса ползучести, переходящего в срез, на береговых склонах, в бортах глубоких карьеров и др.

5.2 Распространение оползней

Оползни скольжения распространены как в платформенных, так и в горно-складчатых областях. Возникают в результате скольжения блоков пород по ранее имевшейся или вновь сформировавшейся наклонной поверхности вследствие мгновенной потери прочности (хрупкого разрушения) или развития процесса ползучести. В горноскладчатых областях для оползней скольжения характерны значительные скорости смещения и большая разрушительная сила.

Оползни течения встречаются в любых регионально-геологических условиях. Образуются в глинистых породах или крупнообломочных отложениях с глинистым заполнителем и представляют собой вязкопластическое течение (часто в сочетании со скольжением) по наклонной поверхности вследствие возрастания напряжений и снижения прочности пород при увлажнении. Другие типы оползней связаны с более узким диапазоном горных пород и особыми инженерно-геологическими условиями и встречаются реже.

По глубине залегания поверхности скольжения различают:

- поверхностные оползни - не глубже 1 м;

- мелкие оползни - до 5 м;

- глубокие оползни - до 20 м;

- очень глубокие оползни - глубже 20 м.

Оползни классифицируют также по морфологии, типу подсечки склона, глубине захвата пород смещением и др.

Оползневые процессы наносят большой материальный ущерб и нередко сопровождаются человеческими жертвами. Основная причина возникновения оползней -- нарушение соотношения между сдвигающими силами и силами, препятствующими смещению горных пород, главным образом вследствие изменения напряжённого состояния и прочностных характеристик пород.

5.3 Причины образования

Причинами образования оползней могут быть:

1) быстрое возникновение крутых склонов (например, при подмыве их рекой, морем);

2) присутствие водоносных и водоупорных (глинистых) слоев, обусловливающих повышение влажности пород и тем самым уменьшающих внутреннее трение с возникновением поверхностей облегченного скольжения, по которым и происходит срыв вышележащего блока;

3) геологическое строение -- расположение слоев, крупных тектонических трещин и в особенности наличие глинистых пород, пластичность которых резко возрастает при увлажнении;

4) большая высота склона, обеспечивающая минимальный вес горных пород, необходимый для отрыва блока.

Оползанию способствует и переувлажнение пород склона водами атмосферных осадков, образование при быстром развитии крутых склонов продольных к ним трещин бортового отпора (отседания), обусловленных силами упругого последействия, связанными с разгрузкой от давления уничтожаемых денудацией толщ. Важна роль деятельности человека: строительство зданий вызывает перегрузку склонов, прокладка оросительных каналов ведет к смачиванию и оползанию, вырубка леса приводит к излишнему увлажнению склона; подрезка основания склона при строительстве автодорог делает склон неустойчивым; закупоривание, засорение, заваливание мест выхода подземных вод увеличивает влажность почв.

5.4 Механизм оползней

Механизм оползания основывается на подъемном эффекте аномально-высокого давления растворов, содержащихся в порах горных пород.

Если оползание вызывается гравитацией, прочность пород не имеет существенного значения. Тем не менее, при нормальном трении преобладают условия, предотвращающие скольжение. Связанность вышележащих и подстилающих пород по плоскости сместителя не может уменьшиться до нуля из-за существования неровностей у этой поверхности. Одни осадки особенно способствуют скольжению действуя подобно слою “смазки”, другие возникают уже в процессе скольжения дополнительно усиливая “смазывающий” эффект. В поверхностных оползнях роль “смазки” часто выполняют глины. Однако на глубине они довольно быстро обезвоживаются и становятся флюидоупорными экранами для подстилающих песчаных пластов теряя эту способность.

Напротив, очень хорошую текучесть приобретают песчаники при достаточно высоком поровом давлении пластового флюида. Погребенные на дне моря осадки под давлением вышележащих пород и столба воды претерпевают значительное уплотнение на самых ранних стадиях диагенеза. В большей степени этот процесс затрагивает глинистые породы, которые обезвоживаются за счет отжима седиментогенных вод, мигрирующих в подстилающий песчаный пласт. Если аккумулирующий резервуар представлен линзообразным, герметически запечатанным пластом базального генезиса, дальнейшая миграция флюида становится невозможной. Так как вода относится к практически несжимаемым материалам, под действием литостатического давления вышележащих пород и столба морской воды, обусловленного их весом, давление интерстиционного порового флюида будет резко возрастать вплоть до величины литостатического.

Способность к самозакупорке значительно усиливается благодаря большому количеству глинистых прослоев внутри песчаного пласта. В таких объектах поровая вода способна держать “на плаву” значительную часть веса покрышки, так что относительно небольшие силы могут привести данные осадки в движение. Чем больше поровое давление, тем меньше минимальное стартовое напряжение. Плавучесть почти полностью ликвидирует трение, и огромные массы горных пород могут вовлекаться в скольжение. Такие массы обладают большим моментом движения, который и обусловливает сильную их деформацию при переходе в состояние покоя, особенно в зоне встречи с препятствием на фронте оползня. Более того, при быстром перемещении осадков подвижный материал подвергается сильному разрушению, давая множество обломков, и перемешивается.

Таким образом, при достаточном увеличении порового давления в глубоких слоях осадков небольшие усилия способствуют гравитационному оползанию по плоскостям с весьма пологим наклоном.

В результате развития оползней образуются денудационные формы рельефа -- стенки отрыва и аккумулятивные формы -- оползневые террасы, холмы и гряды. Размеры оползней в большой степени зависят от высоты склонов. В горах оползневые блоки достигают иногда нескольких километров в поперечнике. Оползневой рельеф характеризуется своей хаотичностью, обилием неправильных бугров и мелких бессточных западин. На равнинах размеры оползней чаще измеряются десятками и сотнями метров и формы рельефа их более типичны. Стенки отрыва имеют большую крутизну (до 45° и более). С повышением температуры количество влаги в грунте непрерывно увеличивается за счет таяния мерзлоты. Кроме того, из-за суточных колебаний температуры возникает интенсивное морозное выветривание, вследствие чего стекающие массы постепенно измельчаются, достигая состояния физической пыли. Перемещение грунта начинается уже при уклонах в 2--3° и наиболее активно идет на склонах с уклоном 5--20°.



6. Сели

Сель - временный поток смеси воды и большого количества обломков горных пород от глинистых частиц до крупных камней и глыб, внезапно возникающий в руслах горных рек и лощинах. Сели возникают на Северном Кавказе, в некоторых районах Урала, Восточной Сибири и Дальнего Востока. Селевой поток рождается после длительных и обильных дождей, интенсивного таяния снега или ледников, прорыва водоемов, землетрясений и извержений вулканов. Он возникает внезапно, движется с большой скоростью и проходит чаще всего несколькими волнами за время от десятков минут до нескольких часов. Крутой передний фронт селевой волны может быть высотой до 15 м и более. Грохот и рев движущегося селевого потока слышен на больших расстояниях.

Рис.6 - Схема строения селевого потока

1 - верхний слой почвы; 2 - непроницаемый грунт; 3 - полость селя; 4 - сель; 5 - веерообразный селевой поток.

6.1 Виды селей

По составу селевой массы сели бывают грязекаменные, грязевые, водокаменные и вододресвяные, а по физическим типам - несвязные и связные. В несвязных селях транспортирующая среда для твёрдых включений - вода, а в связных - водногрунтовая смесь. По механизму зарождения сели подразделяются на три типа: эрозионный, прорывной и обвально-оползневый.

При эрозионном вначале идет насыщение водного потока обломочным материалом за счет смыва и размыва прилегающего грунта и затем уже формируется селевая волна. Прорывной характеризуется интенсивным процессом накопления воды, одновременно размываются горные породы, наступает предел и происходит прорыв водоема (озера, внутри ледниковой емкости, водохранилища). Селевая масса устремляется вниз по склону или руслу реки. При обвально-оползневом происходит срыв массы водо-насыщенных горных пород (включая снег и лед). Насыщенность потока в этом случае близка к максимальной.

Классификация по мощности (по перенесенной твердой массе):

1. Мощные (сильной мощности), с выносом более 100 тыс. м3 материалов;

2. Средней мощности, с выносом от 10 до 100 тыс. м3 материалов;

3. Слабой мощности (маломощные), с выносом менее 10 тыс. м3 материалов.

Классификация селевых бассейнов по повторяемости селей характеризует интенсивность развития или его селеактивность. По частоте схода селей можно выделить три группы селевых бассейнов:

- высокой селевой активности (с повторяемостью один раз и 3 - 5 лет и чаще);

- средней селевой активности (с повторяемостью один раз в 6 - 15 лет);

- низкой селевой активности (с повторяемостью один раз в 16 лет и реже).

Классифицируются сели также и по их воздействию на сооружения:

1. Маломощный - небольшие размывы, частичная забивка отверстий водопропускных сооружений.

2. Среднемощный - сильные размывы, полная забивка отверстий, повреждение и снос бесфундаментных строений.

3. Мощный - большая разрушительная сила, снос мостовых ферм, разрушение опор мостов, каменных строений, дорог.

4. Катастрофический - полное разрушение строений, участков дорог вместе с полотном и сооружениями, погребение сооружений под наносами.

Сели движутся по склонам со скоростью до 10 м/с и более, а объём масс достигает сотен тысяч, а иногда и миллионов кубометров, а масса 100-200 т.

6.2 Возникновение селей

Классификация на основе первопричин возникновения селей:

Дождевой - самый массовый на Земле тип селей. Образуется в результате размыва склонов и появления оползней;

Снеговой - связан со срывом и переувлажнением снежных масс;

Ледниковый. Зарождение связано с прорывом талых ледниковых вод;

Вулканогенный - самый крупный. Возникает вследствие бурного снеготаяния и прорыва кратерных озер;

Сейсмогенный - срыв грунтовых масс со склонов;

Лимногенный. Разрушение плотин;

Антропогенный, прямого воздействия. Размыв и сползание техногенных пород. Разрушение плотин;

Антропогенный, косвенного воздействия. Размыв склонов и русел.

Возникают сели после сильных ливней, а также при интенсивном таянии ледников и накоплений снега в горах. Таким образом, это явление, хотя его и нельзя считать чисто метеорологическим, связано с погодой. В разных районах сели могут быть вызваны самыми различными, подчас прямо противоположными по своему характеру условиями погоды: от облачной и дождливой, циклонической, до ясной, сухой и жаркой, характерной для антициклонов или термических депрессий. В последние годы к естественным причинам формирования селей добавились техногенные факторы: нарушение правил и норм работы горнодобывающих предприятий, взрывы при прокладке дорог и строительстве других сооружений, порубки леса, неправильное ведение сельскохозяйственных работ и нарушение почвенно-растительного покрова.



7. Курумы

Курумы - подвижные скопления дресвяно-щебнисто-глыбового материала на склонах различной крутизны (от 3 до 45°), сложенные преимущественно скальными породами. Характерны для горных pайонов c суровым климатом, многолетней и глубокой сезонной мерзлотой. Образуются в результате интенсивного физического выветривания. Kурумы часто начинаются на междуречьях и верхних частях склонов.

Отличительные особенности курума: это обычно крупные глыбы -- статистически размеры пока не определены, но обычно от нескольких см в малом поперечнике до 1--2 м, имеющие вид свежеобломанных, но никогда не окатанные, в движении при столкновении друг с другом и трении о подстилающую поверхность могут приобретать очень незначительную окатанность, смыкаются друг с другом, образуя группы в количестве от нескольких глыб до десятков тысяч и более. Курум может занимать площадь от единиц м2 в проекции на подстилающую поверхность до колоссальных по размерам «полей» или «каменных морей».

Курумы образуются там, где на дневную поверхность выходят твердые горные породы. Чаще всего это горные районы или плато всех континентов. Курумы обычно образуются при разрушении различных видов известняков, кристаллических сланцев, гранитов, гнейсов, базальтов, долеритов, песчаников, кварцитов, амфиболитов, диабазов, порфиритов, витрокластических туфов.

Одним из первых на генезис или происхождение курумов указал российский военный географ белорусского происхождения Н. М. Пржевальский; он полагал, что курумы образуются вследствие разрушения скальных горных пород в силу неравномерного нагрева и охлаждения, там, где велика амплитуда дневных и ночных температур. Очевидно также, что курумообразование интенсивнее проходит весною и осенью в силу тех же причин. Возможно, растрескивание горных пород может происходить, когда на нагретую поверхность скал изливается холодный дождь.

Существует несколько природных зон образования курумов, все из которых имеют суровый нивальный климат: Арктика, Антарктика и прилегающие к ним полярные и субполярные области, субнивальный и нивальный или «холодный» пояс гор, зоны зимних антициклонов. Так, в зоне зимнего Сибирского антициклона обычно от середины осени всю зиму и часть весны стоит ясная солнечная погода с самыми низкими в Северном полушарии Земли температурами приземного воздуха. Это область широкого распространения курумов, что свидетельствует о морозном выветривании горных пород, выступающих на дневную поверхность.

7.1 Разновидности курумов

Вопрос происхождения или генезиса курумов является предметом научных дискуссий и мнения исследователей расходятся. По существующим данным курумы в целом могут быть отнесены к трем группам:

- реликтовые курумы, оставшиеся в рельефе с прошлых эпох;

- «молодые» курумы, образовавшиеся в эпоху последних континентальных оледенений;

- курумы, образующиеся в настоящее время.

Исходным материалом для образования каменных отдельностей или глыб служат первоначально нерасчлененные «материнские» горные породы. Место, где курумы образуются, иногда называют «областью питания» курума. Со временем курум может разрастаться, увеличиваясь в размерах, двигаться по подстилающей его поверхности и занимать все большую и большую площадь. Наступающая передняя кромка подвижной массы сомкнутых крупнообломочных глыб носит название «фронт курума», боковые его окраины -- «флангами», а область, где курум зарождается и откуда он начал свое движение -- «тылом курума». На плоских вершинах гор курумов обычно нет, но склоны их часто бывают обильно покрыты сплошным слоем крупных каменных обломков.

Ряд наблюдений показывает, что курумы, погребенные ранее в толще рыхлых отложений, могут вновь появиться на дневной поверхности в силу различных причин.

7.2 Курумообразование

Курумы могут поставлять обломочный каменный материал для морен различного генезиса, селей, склоновых осыпей, образовывать пороги в реках и ручьях или вообще загромождать их русла. Наличие курумов, их способность двигаться необходимо учитывать при строительстве различных сооружений. Поэтому курумы и их свойства изучают инженерные геология и геоморфология.

В общем виде процесс курумообразования и движения каменных масс курумов вниз по склону приводит к нивелированию рельефа и снижению его абсолютной высоты. Курумы -- продукт разрушения «материнских» горных пород, что является процессом деструкции горных масс и ведет к денудации рельефа.

Наблюдения и опыты показывают, что многие курумы двигаются, обычно вниз по склонам гор. Иногда это медленное движение, иногда -- катастрофически быстрое как, например, во время землетрясения. Описаны случаи подвижки курумов со страшным грохотом зимою в горах севера Восточной Сибири. В своем движении курумы могут срезать почвенный покров, уничтожать растительность, изменять условия обитания животных, гидрологический режим и атмосферные процессы в приземном слое.

Неподвижный курум называют «мертвым» или «спящим». Неподвижные курум имеет свойство покрываться различными видами растительности и заселяется определенными видами животных, которым курум предоставляет возможность устраивать норы и убежища, а также естественнозащищенные ходы сообщения.

Курум обладает собственным микроклиматом, который определяется его морфометрией, местоположением и заселяющей его растительностью и животным миром. По данным российского геоморфолога Ю. Г. Симонова в Восточной Сибири глубина проникновения суточных температур в «тело» курума в среднем составляет 0,4 м.

Иногда курумы сплошь покрыты мхами и другой растительностью, которая их совершенно маскирует. В силу своей архитектоники курумы обладают собственными весьма специфичными свойствами: так в «теле» курума может круглогодично сохраняться лед и фирн; очевидно, что внутрь «толстого» курума не проникают солнечные лучи, он не обдуваются внутри теплыми ветрами и является аккумулятором холода. Иногда курумы «бронируют» подстилающие горные породы и под курумами в нивальном климате образуются «пятна» многолетней мерзлоты. От таяния снега и фирна в «теле» курума образуются временные, а иногда и постоянные, меняющие лишь объем стока в зависимости от времени суток и года, водные потоки, не видимые с поверхности, но ясно слышимые. Сливаясь, такие потоки ниже по склонам гор выходят на дневную поверхность и образуют уже настоящие ручьи и даже реки, формирующие собственные русла. Курумы также в отдельных регионах обладают свойством аккумулировать в своем «теле» атмосферную влагу и, к удивлению путешественников, можно обнаружить лужицы воды и ручейки даже вблизи вершин гор. Гидрогеологи до настоящего времени не удается достоверно учесть водный баланс с учетом «курумовых» вод. В Бурятии и Читинской области по данным российского гидрогеолога Н. А. Вельминой до 20 % подземных вод образуется за счет конденсации атмосферной влаги в курумах. Эту особенность покровов, сложенных обломочными породами с глубокой древности использовали цивилизации Азии. Так, в отдельных местностях, создавая искусственный покров из обломков горных пород вокруг деревьев, человек полностью удовлетворял растение необходимой влагой и полив не требовался! Этот агротехнический прием широко применялся обитателями Крыма. Также существует изумительный способ «создания» искусственных ручьев в пустынных областях, а именно: на наклонной каменистой или глинистой поверхности делается протяженный желоб и, затем, на всем его протяжении складывают пирамиды камней; атмосферная влага переходит из газообразного в жидкое состояние на поверхности камня, стекает вниз и образует настоящий ручей пресной воды.



Заключение

Идентификация геологических опасностей заключается в установлении характерных особенностей, показателей, условий, факторов и закономерностей развития всех имеющихся проявлений этих опасностей на оцениваемой территории, включая определение площадей их распространения, объемов охвата геологической среды, генезиса, возраста, стадийности, интенсивности, периодичности активизации и длительности воздействия, приуроченности к определенным комплексам пород, разрывным нарушениям, геологическим структурам, геоморфологическим элементам и строительным объектам.

Оценка вероятности реализации прогнозов геологических опасностей по детерминированным моделям (методам) при различных сочетаниях внешних воздействий и физико-механических свойств неустойчивых к этим опасностям массивов грунтов с определением окончательных результатов вероятностно-детерминированного прогнозирования геологических опасностей.

Прогнозирование отдельных мало изученных геологических опасностей допускается проводить на основе анализа их проявлений в схожих природно-техногенных обстановках с использованием методов вероятностно-статистических и экспертных оценок, исходя из наихудшего (пессимистического) и наиболее вероятного сценария развития негативных событий.

Прогноз развития геологических опасностей, выполняемый для оценки обуславливаемых ими рисков потерь в различных сферах и соответствующих чрезвычайных ситуаций, рекомендуется выполнять с использованием комплексных вероятностно-детерминированных методов.

Особое внимание необходимо уделять установлению относительного геологического и абсолютного возраста отдельных типов и разновидностей геологических опасностей, современных и прошлых природных и природно-техногенных обстановок их образования, стадийности и интенсивности

развития в настоящее время и в недалеком геологическом прошлом (обычно в голоцене) по данным анализа палеопроявлений опасностей, топографических карт, космо - и аэрофотоснимков, исторических сведений и режимных наблюдений, если они имеются.

В качестве основных регистрируемых и прогнозируемых показателей интенсивности рекомендуется использовать следующие количественные характеристики геологических опасностей:

диаметры, площади, глубины (амплитуды) и скорости провалов, оседаний, просадок и других отрицательных деформаций земной поверхности - для карстовых, карстово-суффозионных и суффозионных процессов, а также для процессов уплотнения, разжижения и выноса грунтов;

скорости подъема уровня подземных вод и его спада при проведении дренажных работ и откачек - для процесса подтопления территорий.



Список использованной литературы

склон обвал лавина оползень

“Природные катастрофы” Зденек Кукал, М. Знание, 1985г.

“Динамическая геоморфология формирования склонов” С.С. Воскресенский, М.: МГУ, 1971.

“Общая геоморфология” О.К. Леолтьев, Г.И. Рычагов, М. Высшая школа, 1988г

“Основные закономерности оползневых процессов” Е.П. Емельянова М.: Недра, 1972г.

Размещено на www.allbest.