Основные факторы развития оползней

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Основные факторы развития оползней

1.1 Климатические факторы, геолого-геоморфологические и гидрогеологические факторы, антропогенные факторы

2. Классификация и характеристика оползней

2.1 Типы оползней их строение и механизмы развития

2.2 Защита от оползней

3. Сели, классификация и характеристика

Заключение

Список используемых источников

Введение

оползень сель геологический

Оползни и сели издавна беспокоили людей, наводили на них ужас и страх, разрушая на глазах все, что было ими создано. Материальный ущерб от оползней велик во всех странах, где они развиты. Катастрофические смещения масс горных пород нередко приводят к человеческим жертвам. Оползни имеют повсеместное, но неравномерное распространение, отличаются разнообразием форм, масштабностью проявлений и скоростью смещения. Некоторые из них на протяжении десятков и сотен лет периодически дают о себе знать своими крупными подвижками, другие отличаются разовыми и небольшими смещениями.

Изучение оползней и селей процессов с ними связанных такой целью задавались многие ученые. Цель данной курсовой работы заключается в обобщении и систематизации трудов ученых, занимавшихся проблемой оползней, и предоставлении данного материала в рамках обзорно-ознакомительного. Многочисленные споры, идеи, суждения порождали и расширяли знания об оползнях. Формирование оползней носит своеобразный характер, это обусловлено рядом факторов, которые указаны во второй главе.

Естественно особое внимание заслуживают главенствующие факторы: климатический, геологический, геоморфологический, гидрологический.

Для понимания всей сложности и неоднородности оползневых процессов необходимо разъяснить причины их возникновения, факторы, влияющие на них. Классифицировать и типологизировать; охарактеризовать их строение. Эти вопросы раскрыты в второй главе, а также вопрос о распространении оползней и выделяемых с ними районов. А на третьем главе смотрели вопросы по сели и их классификация, и характеристика, и влияние оползней и селей на хозяйственную деятельность. Для написания данной работы, объемом в 30 страницы, использовался литературно-реферативный метод. Количество используемых источников - 7.

1 Основные факторы развития оползней

1.1 Климатические факторы, геолого-геоморфологические и гидрогеологические факторы, антропогенные факторы

Оползли генетически связаны с особенностями рельефа, геологическим строением и метеорологическими условиями района. Климат характеризуется комплексом метеорологических элементов, которые почти все оказывают влияние на коэффициент устойчивости склонов. Это влияние можно оценить количественно, учитывая сезонные колебания прочности пород, вес профильтровавшейся части атмосферных осадков, снеговую и ветровую нагрузки, барометрическое давление и т. д. Наибольшее значение для условий равновесия склонов имеют: 1) условия увлажнения -- количество атмосферных осадков и его отношение к испаряемости, т. е. коэффициент увлажнения; 2) температурные условия, главным образом наличие и продолжительность морозного периода, наличие многолетней мерзлоты, глубина сезонного промерзания [1].

Кроме прямого влияния на коэффициент устойчивости склонов, климат оказывает на него и косвенное влияние через другие факторы. Так, климат определяет тип и интенсивность выветривания, характер растительности, количество и режим подземных и поверхностных вод, влияя через последний на время проявления и интенсивность процессов эрозии и абразии. Климат определяет режим сезонных колебаний коэффициента устойчивости склонов, влияет как на его среднее, так и на максимальное и минимальное сезонные значения, определяет время наступления его максимума и минимума, а следовательно, влияет на время оползневых подвижек.

Оползневой процесс относится к числу прерывистых унаследованных процессов. Например - Крым относится к числу регионов с интенсивным развитием оползневых процессов. На полуострове зарегистрировано более одной тысячи действующих оползней. Они сосредоточены в Южном, Северном, Западном и Восточном оползневых районах, соответствующих южному и северному макросклонам Крымских гор, Равнинному Крыму и Керченскому полуострову. Во внутренней части полуострова преобладают эрозионные, а на побережье - абразионные оползни. Одним из факторов влияющих на оползневые процессы в Крыму является климат, а именно распределение осадков и их цикличность, выраженная максимумами и минимумами. Самые большие осадки выпадали в 1990-1991 гг. (1258 мм), 1996-1997 гг. (1093 мм) и 1987-1988 гг. (1056 мм) [1].

Периоды активизации оползней совпали с влажными периодами. Число активных оползней превышало норму в 1,3-2,2 раза. В результате обильного увлажнения грунтов атмосферными осадками их объемная масса возрастает до 20-30%, а сопротивление сдвигу снижается до 50%, а иногда и более, что сопровождается уменьшением коэффициента устойчивости склона, образованием новых и активизацией ранее образовавшихся оползней.

Активизация происходила во влажные годы (1988, 1991, 1997 гг.) и после влажных лет (1982, 1992 гг.) - в засушливые и нормальные по увлажнению годы, если выпадали экстремальные дожди, таяли сугробы метелевого снега, водотоки и волны подрезали склоны. Эти явления нередко совпадали или происходили в близкое время, особенно в годы высокой циклонической активности. Коэффициент корреляции активности оползней с годовыми суммами атмосферных осадков составил 0,59, при сдвиге на 1 год - 0,63. Для образования и активизации оползней наиболее благоприятны атмосферные осадки холодного периода года, когда меньше потери на испарение. Поэтому внутригодовая активность поверхностных оползней возрастает в зимне-весенний период года [1].



Рис. 1. График активности оползней и хода атмосферных осадков

Периоды активизации близки к периодам возмущений климата, святым с ветвью роста солнечной активности и развитием Эль-Ниньо Южной осцилляции. Последние максимумы 11-летнего цикла солнечной активности были зарегистрированы в 1989 и 2001 гг., а наиболее значительные Эль-Ниньо - в 1997-1998 и 2002 гг. На 1988, 1997-1998 и 2002 гг. приходится активизация оползней.

Конец ХХ-го и начало XXI-го веков отмечены в мире и в регионе очень высоким уровнем циклонической активности, неоднократным выпадением экстремальных атмосферных осадков, формированием разрушительных паводков, увеличением интенсивности волнения и абразии берегов.

Геолого-геоморфологические и гидрогеологические факторы: Оползневой процесс наиболее интенсивно и активно проявляется в областях новейших и современных поднятий, зонах и узлах пересечения живых разломов, районах высокой сейсмичности, на увлажненных, подрезанных и перегруженных склонах. Очень часто незначительные изменения рельефа, отклонение от обычных метеорологических условий в сочетании с другими факторами служат причиной нарущения устойчивости склонов и возникновения оползневых явлений [1].

Оползень - перемещение части горных пород, слагающих склон, на более низкий уровень в виде скольжения без потери контакта с неподвижным основанием. Движение происходит по круглоцилиндрическому, [рис.2] плоскому или ступенчатому ложу - поверхности скольжения.



Рис. 2. Схема поперечного профиля оползня

1 -- первоначальное положение склона; 2 -- ненарушенные слои; 3 -- оползневой блок; 4 -- поверхность скольжения; 5 -- площадка оползневой террасы;6 -- стенка срыва оползневого тела; 7 -- напорный оползневой вал; 8 - урез реки

Процесс начинается с потери равновесия и продолжается до наступления нового состояния равновесия. Это происходит в результате перемещения неустойчивых масс пород из верхней крутой на нижнюю более пологую часть поверхности скольжения. После достижений состояния динамического равновесия оползень стабилизируется или вступает в стадию подготовки нового смещения. Оползни характерны на склонах крутизной 10-30 градусов, сложенных лессами, суглинками, глинами и другими породами, вмещающими прослои глин. Оползни формируются в области развития глинисто-алевролито-песчаниковых отложений таврической серии, средней юры и продуктов их разрушения, представленных суглинистой породой, содержащей включения щебня и обломочного материала в среднем 35% от массы глинистого заполнителя [1].

Геологическое строение Южного берега Крыма отражает особенности структуры юго-западной части Главной гряды Крымских гор. Главная гряда Крымских гор образует целую систему складчатых структур и представляет собой ядро мегантиклинали, сложенное породами мезозоя. Симеизский, Алупкинский, Ливадийский и Гурзуфский оползневые районы, расположены в области Ялтинского антиклинального поднятия, ядро которого сложено породами таврического флиша. Формирование мощной толщи таврического терригенного флиша (мощность превышает 2500 м) связывается с быстрым накоплением таврических осадков в верхнетриасовом и нижнеюрском прогибе, который протягивался через весь Горный Крым, Кавказ и прилегающие часта Черного моря - Крымско-Кавказская геосинклиналь.

Отложения таврического флиша (Т3 + I1) представлены аргиллитами с прослоями глинистых сланцев и песчаников. Четвертичные отложения расчленяются на нижнечетвертичные (Q1), среднечетвертичные (Q2), верхнечетвертичные (Q3), нерасчлененные средне- и верхнечетвертичные(Q2+3), нерасчлененные верхнечетвертичные и современные (Q3-4) и современные (Q4) [1].

Среди четвертичных отложений Южного берега Крыма выделяются следующие генетические и возрастные группы пород: морские отложения - отложения древних морских террас, современные отложения пляжей, речные отложения - отложения древних речных террас, современные аллювиальные накопления, делювиальные и пролювиальные отложения - отложения древних «континентальных» террас, современные:отложения подножий крутых склонов, накопления осыпей и обвалов, отложения, связанные с оползневыми процессами, элювий коренныхпород.

В местах распространения известняков и продуктов их разрушения оползневые явления встречаются в виде исключения. Формирование оползневых явлений в значительной степени определяется особенностью тектонической структуры южнобережного поднятия, осложненного наличием синклинальных понижений второго порядка, образованных на поверхности пород таврической серии. Синклинальные понижения и депрессионные впадины в кровле пород таврической серии и средней юры, заполненные мощной толщей пород делювиального генезиса, являются основным структурным элементом, с которым связаны оползневые явления. Наличие синклинальных понижений с наклоном осей складок в сторону моря отразилось на условиях залегания верхнеюрских известняков, в результате чего рельеф поверхности Яйлы на этих участках имеет понижения, уклон которых соответствует осям синклинальных складок [1].

Благодаря этому созданы специфические условия для концентрации и циркуляции поверхностных и подземных вод с Яйлы по определенным путям, направленным в сторону развития оползневых накоплений, вызывая увлажнение пород и способствуя активизации оползневых явлений. Большая мощность континентальных отложений (более 100 м) и приуроченность их к определенным понижениям в рельефе подстилающих пород, а также литологический состав и характер залегания говорят о том, что образование этих отложений происходило в результате таяния ледников в начале последней межледниковой эпохи. Происхождение их можно рассматривать как результат деятельности бурных водных потоков, отложивших неоднородный материал, претерпевший в дальнейшем переотложение и изменение в результате интенсивных оползневых смещения.

Степень обводненности оползневых накоплений вдоль склона неодинакова. Гидродинамическое давление, создаваемое подземными водами близ выхода на поверхность склона, особенно проявляется при наличии гидравлической связи подземных вод с рекой. В этом случае в моменты половодий речные воды питают подземные, вследствие чего их уровень также поднимается. Получается как бы разрыв между уровнями подземных и речных вод, чем и создается дополнительное гидродинамическое давление в склоне. В результате может произойти выдавливание присклоновой части водоносного слоя, а вслед за ним оползание горных пород, расположенных выше [1].

В связи с этим в ряде случаев отмечается активизация оползней после паводков. Активизация оползневых явлений происходит в результате влияния на склон суммы факторов, среди которых для одного и того же оползня на разных этапах его развития и проявления существенную роль могут играть различные факторы: в одном случае преобладающее значение оказывают процессы, изменяющие конфигурацию склона (абразионная деятельность моря и эрозионные процессы), в другом-- ухудшающие инженерно-геологические свойства горных пород, слагающих склон, и т. д.

Антропогенныефакторы:

Естественные условия, способствующие оползням, усугубляются неосторожностью человека, срезающего нижнюю часть склона для проведения улиц, дорог к пристаням и нагружающего вышележащий склон зданиями, которые со временем обязательно разрушатся. Это может быть связано с разрушениями пляжей (как это иногда имело место при строительстве морских портовых сооружений без учета естественных условий формирования пляжей и направления движения наносов), с дополнительной нагрузкой на склон, с неуемной вырубкой леса, с искусственной подрезкой склонов. Опасность возникновения оползней таят в себе создаваемые человеком отвалы пород вблизи шахт и карьеров. Так, например в Балаклаве сошел техногенный оползень из-за отвалов породы с карьера по добыче щебня.

Рис. 3. Техногенный оползень линейного типа, Балаклава

2. Классификация и характеристика оползней

Оползни возникают тогда, когда природными процессами или людьми нарушается устойчивость склона. Силы связности грунтов или горных пород оказываются в какой-то момент меньше, чем сила тяжести, вся масса приходит в движение, и может произойти катастрофа.

Земляные массы могут оползать по склонам с едва заметной скоростью (такие смещения называют медленными, или криповыми). В других случаях скорость смещения продуктов выветривания оказывается более высокой (например, метры в сутки), иногда большие объёмы горных пород обрушиваются со скоростью, превышающей скорость экспресса. Всё это склоновые смещения- оползни. Они различаются не только скоростью смещения, но и масштабами явления. Специалисты по инженерной геологии используют для их классификации различные научные и технические термины [2].

Чаще всего употребляется название "оползень". Один из наиболее авторитетных в мире специалистов по оползням академик Квидо Заруба определяет оползень так: "Это резкое смещение горных пород, при котором перемещающиеся массы отделены от монолитного основания видимой поверхностью скольжения". Далее он указывает, что под оползнем подразумевается как сам процесс, так и формы рельефа, возникающие в результате этого процесса.

Академик Заруба совместно с профессором Менцлем написал книгу "Оползни и борьба с ними". Сразу во введении авторы обращают внимание на многообразие опасных последствий оползней. Оползни могут разрушать жилища и подвергать опасности целые населённые пункты. Они угрожают сельскохозяйственным угодьям, губят их и затрудняют обработку. Они создают опасность при эксплуатации карьеров и добыче полезных ископаемых. Оползни повреждают коммуникации, туннели, трубопроводы, телефонные и электрические сети; угрожают водохозяйственным сооружениям, главным образом плотинам. Кроме того, они могут перегородить долину, образовывать временные озёра и способствовать наводнениям, а также порождать губительные волны в озёрах и заливах.

Подводные оползни рвут телеграфные кабели. Этого перечисления достаточно для того, чтобы понять, чем угрожают оползни. По большей части эти процессы не являются катастрофическими, такими, при которых гибнут сотни людей, тем не менее, ущерб, наносимый ими народному хозяйству, может быть значителен. Не известно, сколько человеческих жизней лежит на совести оползней. По мнению известного швейцарского специалиста по оползням профессора А.Гейма, только в Швейцарии до 1930 года от них погибло более 5000 человек. Прибавив к этому данные по всему остальному миру и более близкие нам по времени оползни, мы приблизимся к цифре 100000, не учитывая оползни при землетрясениях [2].

Условия образования оползней:

Оползание происходит в рыхлых слабосцементированных породах вследствие того, что крутой и высокий склон по мере подрезания его рекой, водохранилищем, морем теряет свою устойчивость, и значительные горные массы крупными блоками начинают смещаться вниз по склону. Оползневое движение всегда связано с наличием грунтовых вод. Их обилие - необходимое условие оползания. Однако надо себе ясно представлять, что не грунтовые воды служат причиной оползня. Часто мы видим, что крутой склон долин подвержен оползням, а рядом выше или ниже по течению при том же геологическом строении, при таком же водообилии водоносных горизонтов и одинаковой высоте уровня подземных вод никаких оползней нет просто потому, что склон чуть-чуть более отлог.

Оползни редко отмечаются на склонах крутизной менее 10-12 градусов. И при уклоне 15 градусов оползни возникаю только при благоприятных геологических и гидрогеологических условиях. Но достаточная влажность пород, обеспечивающая их пластичность, всегда необходима. Можно сказать, что при соблюдении ряда необходимых условий оползни есть функция крутизны и высоты склона. Но нельзя сказать. Что оползень - есть функция наличия грунтовых вод. Для возникновения оползней наиболее благоприятны такие геологические условия, когда в основании оползневого склона залегают водоупорные пласты, а выше лежат водоносные породы. Но даже если склон и сложен только водоносными породами, а водоупорного пласта нет, всё равно будет происходить разгрузка подземных вод, уровень которых будет плавно снижаться от междуречий в сторону долины или берега моря (озера) [2].

При достаточной крутизне и высоте склонов оползни неизбежно возникнут.Оползни могут быть вызваны действием разных факторов. Земная поверхность состоит главным образом из склонов. Некоторые из них устойчивы, другие в силу различных условий становятся неустойчивыми. Это происходит тогда, когда изменяется угол наклона откоса склона или если склон оказывается отягощён рыхлым материалом. Тем самым сила тяжести оказывается больше силы связности грунта. Склон становится нестабильным и при сотрясениях.

Поэтому каждое землетрясение в условиях горного рельефа сопровождается смещениями по склону. Образованию оползней особенно благоприятствует такое залегание пород, при котором падение кровли водоупорных пород совпадает с направлением уклона поверхности. Водоупорный горизонт при этом служит поверхностью скольжения, по которой более или менее значительный блок породы соскальзывает вниз по склону. Неустойчивости склона способствует и повышение обводнённости грунтов, рыхлых отложений или горных пород. Вода заполняет поры и нарушает сцепление между частицами грунта [2].

Межпластовые воды могут действовать подобно смазке и облегчать скольжение. Связность горных пород может быть нарушена при замерзании, и в процессах выветривания. Неустойчивость склонов может быть связана и с изменением вида насаждений либо уничтожением растительного покрова.

Дело обстоит серьёзно и тогда, когда скальные горные породы на склоне бывают перекрыты рыхлым материалом или почвой. Рыхлые отложения легко отделяются от подстилающих пород, особенно если плоскость скольжения "смазана" водой. Неблагоприятны (с точки зрения возможности возникновения оползней) и те случаи, когда горные породы представлены пластами крепких известняков или песчаников с подстилающими более мягкими глинистыми сланцами. В результате выветривания образуется плоскость раздела, и пласты скользят по склону. В этом случае всё зависит главным образом от ориентировки пластов. Когда направление их падения и наклон параллельны склону, это всегда опасно.

Сложно точно определить значение угла откоса, более которого склон не устойчив, а менее которого устойчив. Иногда такой критический угол определяют в 25 градусов. Более крутые склоны, по-видимому, уже не устойчивы. На возникновение оползней наибольшее влияние имеют дождевые осадки и сотрясения. При сильных землетрясениях оползни возникают всегда. Что же касается дождевых осадков, то это зависит от многих условий. Например, в Альпах в качестве критической границы принято количество осадков выше 2500 мм. Выпадение такого количества осадков в короткий промежуток времени представляет острую опасность.

Что собой представляет оползень:

По определению И.В.Попова, оползнем называется смещение блоков породы, объёмом в десятки кубических метров и более на крутых склонах в результате смачивания поверхностей отрыва подземными водами. Оползают именно блоки породы, сохраняющие при этом (в пределах блоков) свою первоначальную структуру. Оползающие горные породы обычно рыхлые или слабосцементированные. В оползающем блоке могут быть отдельные прослои или линзы из прочных скальных пород. При оползании порода частично дробится, превращаясь в брекчиевидную бесструктурную массу. Скопления оползневых масс у подножия склонов называют деляпсием [2].

Размеры оползней сильно варьируют. Встречаются громадные оползни, захватывающие сотни тысяч кубометров породы, и малые оползни в несколько десятков кубометров.Оползни приурочены к крутым склонам оврагов, балок, речных долин. Они встречаются в горах в области развития слабосцементированных пород. Оползни широко распространены на платформенных равнинах, где они приурочены к берегам рек и морей. Но везде на равнинах оползневые склоны занимают небольшие площади из-за того, что вообще крутые склоны (более 15 градусов) узко локализованы и процент территории, занятой ими к общим площадям равнины не составляет и 1%.

В горах же преобладают прочные скальные породы, что также резко ограничивает распространение оползней. На равнинах, так же как и в горах, в местах выхода скальных пород даже и по крутым склонам долин оползней не отмечается.

При оползании образуется определённый комплекс форм рельефа: оползневой цирк, ограниченный стенкой срыва оползня (оползневым уступом), оползневой блок, характеризующийся в большинстве случаев запрокинутостью верхней площади (оползневая терраса) в сторону оползневого склона с крутым уступом, обращённым в сторону реки, моря или озера по направлению движения оползня. Поверхность отрыва оползня имеет сферическую форму, стремящуюся приблизиться к окружности. В некоторых случаях в результате деформации поверхностных слоёв породы движущимся оползневым блоком возникает напорный оползневой вал. Такие оползни называют детрузивными в отличие от деляпсивных, свободно соскальзывающих к урезу реки или моря [2].

Классификация

Среди оползневых явлений можно определить следующие виды:

1. Оползание блоков породы (блоковые или структурные).

2. Оползание чехла рыхлых отложений (единовременное и быстрое) по поверхности скальной или мёрзлой - оползни-сплывы.

3. Оползание мелких блоков - оплывание, охватывающее весь склон или его значительную часть.

4. Отседание склонов, смещение блоков скальных или полускальных пород.

Самым крупным оползнем исторического времени считается оползень, происшедший в 1911 году на Памире на территории СССР. Сильное землетрясение вызвало гигантский оползень. Было проведено обследование. Оползло 2,5 км31 рыхлого материала. Был завален кишлак Усой с его 54 жителями, оползень перегородил долину реки Мургаб и образовал подпрудное озеро. Оно стало расти и затопило кишлак Сарез. Высота этой естественной плотины около 300м, максимальная глубина озера 284 м, а протяжённость 53 км. олзень склон устойчивость катастрофа

Наиболее трагичными, вызвавшими самое большое число жертв были оползни 1920 года в провинции Кансу в Китае. Лёссовое плато постигло сильное землетрясение. Лёсс весьма порист, но вместе с тем обладает значительной прочностью. Поэтому в лёссовых областях образуются каньоны и долины с крутыми склонами. Когда же в результате землетрясения связность лёссов была нарушена, склоны стали неустойчивыми. Тысячи кубических метров лёсса завалили долины, засыпали города и селения. Предполагается, что погибли 200 тысяч человек [2].

Выявление оползневых склонов:

Оползневые процессы могут оказать влияние на устойчивость инженерных сооружений. Но угроза с их стороны может быть преувеличена или преуменьшена. Соответственно перестраховка и неучёт опасности, какую представляют эти процессы, может дорого обойтись. Морфологически слабо выраженные стёртые формы в отличие от свежих и резких явно указывают на малую активность процесса в настоящее время. Однако если размеры форм, а следовательно, и масштабы явлений значительны, то стёртость форм никак не говорит о слабой угрозе. И наоборот, резкие формы при малом масштабе явлений служат благоприятным фактором.

Особенно большое значение имеет анализ возможного инженерного воздействия на естественный ход процесса. Поэтому каждое условие и причину, определяющие ход процессов оползания, оплывания и отседания, необходимо анализировать в отдельности, имея в то же время в виду, что влияние каждого из них осуществляется в сложной комбинации.

В результате движения оползня возникают специфические формы рельефа. В пришовной части оползневой террасы (а их может быть несколько) может сохраняться пришовная ложбина, создающая наиболее благоприятные условия для постоянного смачивания поверхности смещения. В плане оползни часто имеют циркообразную форму. В верховьях оврагов, где почти всегда имеет место разгрузка подземных вод, постоянно наблюдаются циркообразные оползни - ендовины [2].

Для выявления оползневых склонов первостепенное значение имеет изучение морфологии склонов. Появление беспорядочной бугристости в основании склона, наличие трещин, террасовидных уступов, особенно с обратным уклоном, свежих стенок отрыва и других форм, явно чуждых обычному склону долины или берега озера, указывает на развитие оползневых явлений. Иногда на оползень указывают и бугристые нагромождения на дне долины. Бывают случаи, когда огромные, слабоподвижные оползневые блоки склонов глубоких и крутосклонных долин, смещаясь, мало-помалу сжимают узкую долину реки, едва не перегораживая её. Движение их восстанавливается лишь по мере среза нагромождений у основания оползня.

2.1 Типы оползней их строение и механизмы развития

Для составления прогноза развития оползней и обоснования защитных мероприятий необходимо кроме причин развития оползней, знать динамику и механизм развития процесса, типы оползней. Динамика оползневого процесса определяется особенностями и закономерностями его развития во времени. В динамике развития каждого оползня большинство исследователей различают три этапа или стадии (по Саваренскому Ф.П.) [3].

1. Этап (стадия) подготовки оползня - постепенное уменьшение устойчивости масс горных пород.

2. Стадия собственно оползневого смещения - быстрая, резкая потеря устойчивости масс горных пород, смещение их.

3. Стадия последующей жизни склона и смещенных масс - или этап восстановления устойчивости масс горных пород. Емельянова Е.П. в первой стадии выделяет стадии скрытой и явной подготовки оползней и, кроме того, рекомендует выделять стадию повторных смещений. Продолжительность этих этапов в каждом конкретном случае различна (в зависимости от причин оползня и геологических условий и других природных и искусственных факторов). Время от начала первого этапа подготовки - оползня до полного прекращения, оползневых деформаций называется оползневым циклом. Каждый оползневой процесс, оползневое смещение характеризуется определенными динамикой и механизмом. Механизм оползневого процесса - это вид, способ, характер оползания масс горных пород.

Механизм выражается в форме:

1. Сдвига блоков пород (структурные оползни - оползни скольжения по В.Д. Ломтадзе). Пример - оползни ангарского типа. Отделение блоков пород и скольжение их по четко выраженным поверхностям скольжения происходит без нарушения структуры, монолитности блока пород.

2. Течения (пластичные оползни, движение пород подобно вязкой жидкости). Перемещение частиц в рыхлых породах не только вниз по склону, но и поперечные внутри движущейся толщи. Частицы могут перемещаться с разной скоростью. Поверхности скольжения слабо выражены. Пластические течения развиваются при нарушении прочности глинистых пород в результате нарушения структурных связей.

3. Переходные способы перемещения (структурно-пластическое движение: изгиб, кручение, смятие).

Постоев Г.П. выделяет четыре типа механизма формирования оползней:

1. Сжатие грунтового массива в условиях ограниченного бокового расширения.

2. Сдвиг одной части массива относительно другой.

3. Разжижения грунтового массива вследствие уменьшения эффективного трения.

4. Растяжения с отрывом части грунтового массива.

Первый тип механизма характерен для так называемых оползней выдавливания (оседания, раздавливания), формируется при сжатии грунтового массива в вертикальном направлении под действием собственного веса, когда на некотором горизонте в грунтах от действующей сжимающей нагрузки возникает боковой распор, который может находить противодавление со стороны склона. Могут образовываться трещины бокового отпора. В таких оползнях преобладают вертикальные составляющие смещения.

Второй тип механизма формируется при нарушении равновесия, когда вдоль наклонной поверхности в массиве происходит концентрация касательных напряжений. Эти поверхности совпадают с зонами ослабления в массиве, по контакту с более прочными породами, по плоскостям напластования. Развиваются в таких условиях оползни скольжения.

Третий тип механизма формируется в результате тиксотропного разжижения грунта и превращение его в вязкую жидкость при водонасыщении грунта и давления поровой воды. Данный механизм особенно характерен для дисперсных грунтов, обладающих слабыми структурными связями и низкой фильтрационной способностью. Так формируются оползни-потоки, оползни течения [4].

Четвертый тип механизма развивается преимущественно на высоких крутых склонах. Под действием нормальных растягивающих напряжений происходит отделение одной части грунтового массива от другой при превышении растягивающего напряжения прочности породы.

Часто в природе формируются оползни сложного механизма, связанного с действием комплекса факторов, влияющих на развитие оползней.

Инженерно-геологические классификации оползней

Инженерно-геологическая оценка устойчивости склонов, откосов и оползней производится на основе изучения оползней. При изучении всякого явления обязательно пользуются типизацией и классификацией изучаемого объекта, явления, чтобы решить поставленные перед исследователем задачи. В настоящее время насчитывается более 150 классификаций оползней. Эти классификации разделяются на три группы: общие, частные, региональные. Вопросами классифицирования этого сложного явления занимаются более 100 лет, но до сих пор нет единой, разработанной для всех регионов и всех типов оползней классификации. Это говорит о сложности изучаемого процесса и не изученности его до конца. В настоящее время перед разделом инженерной геодинамики, изучающем оползни (и другие гравитационные процессы), стоит проблема создания унифицированной классификации особенно в связи с применением ЭВМ для изучения сложных природных процессов, для изучения процессов методом моделирования [4].

Остановимся на классификациях оползней, которые наиболее широко применяются в настоящее время в практике исследований. Большая заслуга в разработке вопроса классификаций оползней принадлежит Ф.П. Саваренскому. В 1935 г. он разработал и предложил схему классификационных признаков которые можно использовать для унифицирования классификаций и классификации их, соответственно, этой схемы. Эти признаки разделяются следующим образом:

1. По строению, структуре склона.

2. По причинам неустойчивости массива.

3. По факторам, способствующим проявлению оползней (условия питания, конфигурация склона, выветривание, землетрясения, уничтожение растительности и т.д. ).

4. По размерам и глубине захвата (поверхностные - до 1 м, мелкие до 5 м, глубокие до 20 м, очень глубокие >20 м).

5. По времени проявления и состоянию.

Большинство исследователей в дальнейшем при решении вопросов классификации гравитационных процессов в большей или меньшей мере использовали эти признаки: это видно из следующих примеров общих классификаций. Павлов А.П. в 1903 г. разделил оползни по характеру развития смещения на деляпсивные (соскальзывающие) и детрузивные (толкающие). Саваренский Ф.П. в 1935 г. разделил оползни по структуре склона и положению поверхности скольжения. Оползни разделены на асеквентные, консеквентные и инсеквентные. Асеквентные образуются в однородных рыхлых породах, консеквентные образуются в слоистых породах по определенным плоскостям (раздела слоев пород, трещинам); инсеквентные образуются в неоднородных слоистых породах, залегающих горизонтально или падающих в сторону склона, где поверхность скольжения пересекает различные слои. Н.В. Родионов в 1939 г. разделил оползни по признаку потери устойчивости пород на консистентные (нарушение связано с увлажнением пород - увеличением пластичности); суффозионные (связанные с суффозией); структурные (смещение по поверхностям напластования); сложные [4].

И.В. Попов в 1946 г. разделил оползни по возрасту и фазам развития на современные (при современном базисе эрозии и абразии) с видами: движущиеся, приостановленные, остановленные и древние (при ином базисе эрозии) с видами: открытые и погребенные.



Рис. 4. Схемы характерных типов строения (структуры) оползней (по В.Д. Ломтадзе, 1977)

2.2 Защита от оползней

Изучите информацию о возможных местах и примерных границах оползней, запомните сигналы оповещения об угрозе возникновения оползня, а также порядок действия при подаче этого сигнала. Признаками надвигающегося оползня являются заклинивание дверей и окон зданий, просачивание воды на оползнеопасных склонах. При появлении признаков приближающегося оползня сообщите об этом в ближайший пост оползневой станции, ждите оттуда информации, а сами действуйте в зависимости от обстановки.

При получении сигналов об угрозе возникновения оползня отключите электроприборы, газовые приборы и водопроводную сеть, приготовьтесь к немедленной эвакуации по заранее разработанным планам. В зависимости от выявленной оползневой станцией скорости смещения оползня действуйте, сообразуясь с угрозой. При слабой скорости смещения (метры в месяц) поступайте в зависимости от своих возможностей (переносите строения на заранее намеченное место, вывозите мебель, вещи и т.д.). При скорости смещения оползня более 0,5-1,0 м в сутки эвакуируйтесь в соответствии с заранее отработанным планом. При эвакуации берите с собой документы, ценности, а в зависимости от обстановки и указаний администрации теплые вещи и продукты. Срочно эвакуируйтесь в безопасное место и, при необходимости, помогите спасателям в откопке, извлечении из обвала пострадавших и оказании им помощи [5].

После смещения оползня в уцелевших строениях и сооружениях проверяется состояние стен, перекрытий, выявляются повреждения линий электро-, газо-, и водоснабжения. Если Вы не пострадали, то вместе со спасателями извлекайте из завала пострадавших и оказывайте им помощь

По данным Министерства строительной политики и архитектуры АРК, на полуострове зафиксировано более полутора тысяч активных оползней. Склонов, которые, как говорят учёные, «находятся в стадии подготовки к смещению», значительно больше. Для борьбы с ними необходимы миллиарды гривен и годы совместной работы многих специализированных служб. Пока же местные власти ограничиваются лишь установкой на опасных пляжах предупредительных табличек. Но отдыхающие не обращают на них внимания и тем самым подвергают себя смертельной опасности. В частности, это происходит в Каче и Балаклаве, где оползни чрезвычайно активны.

Морем на Золотой пляж из Балаклавы - двадцать минут. В пути капитан ялика Владимир рассказывает нам, что оползни один за другим «забирают» лучшие пляжи. Зимой завалило два участка недалеко от мыса Фиолент. В марте оползень накрыл кусок пляжа на самом мысе. В прошлом году не стало пляжа в Василёвой балке. К счастью, в этих случаях обошлось без жертв. А вот несколько лет назад камнепад у мыса Айя потопил несколько лодок с туристами, одному из них тогда оторвало руку. - Только не надо писать так, чтобы пляжи закрыли, - говорит Владимир. Если это случится, у него и его коллег не будет работы. Пока же её достаточно: сезон в разгаре, и ежедневно сотни туристов отправляются на балаклавские пляжи. На Золотом, куда мы идём, в любой момент может случиться несчастье. Специалисты установили, что «береговая полоса там сформирована оползневыми, эрозийными, абразионными и обвальными процессами. Поэтому сохраняется реальная опасность оползня и обвалов в зону пляжа». Тем не менее, закрывать пляж не стали. Как сообщили нам в Балаклавской райгосадминистрации, этот вопрос будет рассмотрен в ближайшее время. А пока на Золотом решили установить предупредительные таблички. В десяти метрах от одной из них мы общаемся с Александром, приехавшим в Крым из Белоруссии. Он сидит на валуне, которого ещё в прошлом году на этом месте не было. «Отдыхаю здесь несколько лет подряд и замечаю, что рельеф меняется», - рассказывает он [5].

И тут же добавляет, что у него «больше вероятности попасть под машину, чем под обвал». Беспечность - черта характера, присущая многим. На Золотом пляже полно отдыхающих. «В выходные сюда приезжает до тысячи человек», - подсчитал продавец торговой палатки на пляже. Он работает здесь второй год и уверяет: обвалов и оползней не видел. Но из официальных источников известно, что весной активизация абразионного оползня привела к обвалу грунта в северо-западной оконечности Золотого пляжа. Директор Агентства развития балаклавского региона Игорь Ренский, в ведении которого Золотой пляж, говорит: «Таблички, предупреждающие о камнепадах и обвалах, установлены почти на всех местных пляжах. Но в данный момент оползневая ситуация для отдыха людей абсолютна безопасна».

Мы смотрим на рыхлую, потрескавшуюся береговую полосу, нависающую над отдыхающими, и становится страшно. Кажется, вот-вот может случиться обвал. Буквально в тридцати метрах от границ Золотого пляжа лежат огромные валуны. Видимо, они скатились совсем недавно - море ещё не смыло с них глину. В Балаклаву возвращаемся на катере. Они уходят с Золотого пляжа каждые полтора часа, забитые до отказа. Ялики доставляют партии человек по десять с периодичностью в пятнадцать минут. Популярны, несмотря ни на что, и все остальные местные пляжи. В Каче места отдыха у моря тоже не пустуют.

Ежедневно на её необорудованные пляжи под высоченными берегами приходят сотни туристов-«дикарей». Они загорают даже на том месте, где в июне 2005 года произошла самая серьёзная трагедия в новейшей оползневой истории Крыма: на берег, где находилось двадцать шесть человек, в том числе дети, обвалились скальные и грунтовые породы площадью около шестидесяти квадратных метров. Тогда погибла шестнадцатилетняя россиянка, серьёзно пострадало несколько человек. Люди, отдыхающие здесь спустя три года после трагедии, говорят: «Дважды в одну воронку снаряд не падает». Но специалисты точно знают, что это не так.

К оползням этот афоризм не применим. Наоборот, где порода сошла один раз - жди новой беды, - говорит начальник управления Министерства строительной политики и архитектуры АРК Владимир Карлюга. По его мнению, оползневая активность в Крыму имеет свою периодичность. И сейчас настало время её активизации. Причины самые разные: от незначительных глубинных землетрясений до зачастую хаотичной застройки побережья и беспощадной выработки песка в Чёрном море.

Жительница Качи Лиля показывает на песок метрах в десяти от кромки моря: «Прошлой осенью здесь была железная душевая кабинка. Сейчас её нет - в штормовую погоду смыло. Волны очень сильно размывают наш берег». Не только море разрушает качинские пляжи. Сегодня во многих местах из отвесных склонов просачиваются сточные и грунтовые воды, подтачивая породу.

Зимой Балаклавское рудоуправление имени Горького взрывало в Каче опасные склоны. На некоторое время эта мера помогает, но вскоре «навесы» вновь появляются. Поэтому я бы не советовал людям сидеть на диких пляжах, - говорит помощник начальника управления МЧС в Севастополе Сергей Курочкин. По его информации, сегодня наиболее опасный участок в Каче находится в пятистах метрах от оползня 2005 года по направлению в сторону Балаклавы. Мы нашли это место. Склон пересечён огромной трещиной. Но «дикари» там всё равно отдыхают [6].

Несмотря на то, что на моей памяти смертельный случай здесь был лишь один, местные жители никогда не сидят под стенами, - рассказывает качинец Евгений Дудин. - Мы всегда располагаемся у самой воды - там в случае обвала больше шансов спастись.

Как говорится, слова Евгения туристам бы в уши. Ведь множество людей прячется от палящего солнца в тени как раз под каменистыми склонами. Простит ли природа такую беспечность

При ведении строительства на холмах, на краю горных склонов либо обрывов зачастую бывает, что начинается сползание грунта. Естественно, с грунтом сползает и сооружение. Серьезным фактором становятся оползни при строительстве и прокладке дорог в горных и холмистых районах, а также при эксплуатации открытых месторождений полезных ископаемых, когда приходится решать проблемы устойчивости бортов и откосов карьеров. Настоящим бедствием стали оползни в Киеве, в Саратове, много неприятностей от них в Пятигорске.

Чисто умозрительно понятно, что для того, чтобы возник оползень, необходимо иметь в земной толще некую поверхность скольжения. Однако выявить ее до сих пор не удавалось. Как отличить оползневый склон от неоползневого? До сих пор это делалось одним путем - построить и ждать, поползет или не поползет. Согласно физике спектрально-акустических (спектрально-сейсморазведочных) измерений, границы, выявляемые с помощью метода спектрально-сейсморазведочного профилирования (ССП), представляют собой поверхности, по которым контактирующие друг с другом среды имеют возможность взаимного проскальзывания. Взаимное проскальзывание - это и есть суть процесса, называемого оползневым. Поэтому, по логике, поверхность скольжения должна бы выявляться с помощью ССП [6].

Проверка этой идеи была осуществлена на берегу Азовского моря, вблизи Темрюка. На рис.5 приведен ССП-разрез, полученный вдоль профиля, расположенного от обрывистого берега моря вглубь материка. Разрез характеризуется в целом наличием нескольких воронкообразных объектов, причем только с одной образующей. На глубине около 100м залегает известняковая плита, для которой характерно наличие косых границ вследствие ее излома. Одна из таких границ выявлена непосредственно у обрыва (0-3 м профиля). Тангенс ее угла наклона равен 10 (угол равен 84°), то есть положение плиты почти вертикально. Вышележащий массив на данном отрезке профиля наследует этот излом, о чем свидетельствует наличие более пологой границы на глубине около 12м. Тангенс ее угла наклона равен 0,77 (угол равен 38°). При динамическом воздействии на массив вблизи обрыва рано или поздно оползень произойдет [7].

Рис. 5.

Постоянное динамическое воздействие на структуру обеспечивается со стороны прибоя. Если начать строительство вблизи обрыва, то динамическое воздействие со стороны строительной техники резко ускорит сползание грунта. На участке 8-12м профиля на глубинах 35 и 90м присутствуют практические такие же образующие воронкообразных объектов. Однако обрыв к 8-му профиля никогда не приблизится, поскольку на участке 4-8м оползнеопасных поверхностей скольжения нет. И поэтому участок 8-12м неоползневоопасный, и имеет обычные свойства, характерные для зон тектонических нарушений (ЗТН) [2]. То есть, фундамент в этой зоне будет разрушаться и уходить в грунт [7].

Далеко не все участки, находящиеся около обрывов, являются оползнеопасными, и в этом их коварство. Так, в Пятигорске многие дома построены на краю обрывов. Они стоят много лет, и нет никаких признаков того, что они могут поползти. Иначе получилось с домом N79 по ул. Февральской. Построенный на краю обрыва в 70-х годах, этот 9-этажный панельный дом несколько лет назад начал показывать признаки разрушения. Дом стал наклоняться в сторону, показанную стрелкой, стали разрушаться его опорные панели, и под домом со стороны обрыва местами стал уходить грунт. На рис.6 приведен ССП-разрез, полученный при профилировании в направлении обрыва, рядом с торцом этого дома. Плоскости скольжения здесь не видно, но под самым краем обрыва прорисовался четкий V-образный объект. То есть, непосредственно на краю обрыва находится зона тектонического нарушения. Сразу становится понятным механизм процесса разрушения дома. За время существования дома зона нарушенности пород, свойственная ЗТН, поднялась до поверхности, и стала уменьшаться несущая способность грунта.

Рис. 6.

Таким образом, механизм воздействия на дом оказался отличным от классического оползня, а последствия - такими же. Дом наклоняется, и в перспективе, безусловно сползет с обрыва. Но понятно, что в данном случае это не поможет, и вместо того, чтобы укреплять грунт, сваи будут в него погружаться [7].

В принципе, метод удержания дома от разрушения и сползания очень прост. Нужно просто поддомкрачивать дом со стороны обрыва, причем так, чтобы компенсировать уход в грунт самих домкратов. В случае, когда оползень обусловлен плоскостями скольжения, применение домкратов должно быть дополнено канатом, который охватывает дом, и опоры для него должны быть заглублены в грунт вне оползневой зоны. Сейчас стало совершенно очевидно, что применение метода ССП в предпроектный период позволит выявить разного рода краевые эффекты, и либо отказаться от строительства в потенциально опасных местах, либо заложить во время строительства меры по их компенсации.

3. Сели, классификация и характеристика

Сель - грязевой или грязекаменный поток, внезапно формирующийся в руслах горных рек в результате ливней, бурного таяния ледников или сезонного снежного покрова. Двигаясь с большой скоростью, сели на своем пути нередко производят крупные разрушения. В Перу в 1970 г. селевой поток разрушил несколько городов, погибло более 50 тыс. человек, 800 тыс. осталось без крова. Все подвижки скальных пород и глиняных масс предваряются различными сигналами: образование новых трещин и расщелин в почве; неожиданные трещины во внутренних и внешних стенах, водопроводах, асфальте; падение камней; возникновение в верховьях селеопасных водотоков сильного гула, который перекрывает остальные шумы; резкое падение уровня воды в реках; проявление облака грязевой пыли, сопровождающего "голову" селевого вала.

Сели - паводки с очень большой концентрацией минеральных частиц, камней и обломков горных пород (от 10-15 до 75% объема потока), возникающие в бассейнах небольших горных рек и сухих логов и вызванные, как правило, ливневыми осадками, реже интенсивным таянием снегов, а также прорывом моренных и завальных озер, обвалом, оползнем, землетрясением. Опасность селей не только в их разрушающей силе, но и во внезапности их появления. Селям подвержено примерно 10% территории нашей страны. Всего зарегистрировано около 6000 селевых водотоков, из них более половины приходится на Среднюю Азию и Казахстан [7].

По составу переносимого твердого материала селевые потоки могут быть грязевыми (смесь воды с мелкоземом при небольшой концентрации камней, объемный вес у=1,5-2 т/м3), грязекаменными (смесь воды, гальки, гравия, небольших камней, у==2,1-2,5 т/м3) и водокаменные (смесь воды с преимущественно крупными камнями, у==1,1-1,5 т/м3).

Многим горным районам свойственно преобладание того или иного вида селя по составу переносимой им твердой массы. Так, в Карпатах чаще всего встречаются водокаменные селевые потоки сравнительно небольшой мощности, на Северном Кавказе - преимущественно грязекаменные, в Средней Азии - грязевые потоки. Скорость течения селевого потока обычно составляет 2,5- 4,0 м/с, но при прорыве заторов она может достигать 8-10 м/с и более. Последствия селей бывают катастрофическими. Так, 8 июля 1921 г. в 21 ч на г. Алма-Ату со стороны гор обрушилась масса земли, ила, камней, снега, песка, подгоняемая могучим потоком воды. Этим потоком были снесены находившиеся у подножия гор дачные строения вместе с людьми, животными и фруктовыми садами. Страшный поток ворвался в город, обратил улицы его в бушующие реки с крутыми берегами из разрушенных домов. Ужас катастрофы усугублялся темнотой ночи. Слышались крики о помощи, которую почти невозможно было сказать. Дома срывались с фундаментов и вместе с людьми уносились бурным потоком.

К утру следующего дня стихия успокоилась. Материальный ущерб и человеческие жертвы оказались значительными. Сель был вызван сильнейшими ливнями в верхней части бассейна р. Малой Алмаатинки. Общий объем грязекаменной массы составил около 2 млн. м3. Поток перерезал город 200-метровой полосой.

Способы борьбы с селевыми потоками весьма разнообразны. Это возведение различных плотин для задержки твердого стока и пропуска смеси воды и мелких фракции пород, каскада запруд для разрушения селевого потока и освобождения его от твердого материала, подпорных стенок для укрепления откосов, нагорных стокоперехватывающих и водосборных канав для отвода стока в ближайшие водотоки и др. Методов прогноза селей в настоящее время не существует. Вместе с тем для некоторых селевых районов установлены определенные критерии, позволяющие оценить вероятность возникновения селей. Так, для районов с большой вероятностью селей ливневого происхождения определяется критическая сумма осадков за 1-3 суток, селей гляциалъного происхождения (т. е. образующихся при прорывах ледниковых озер и внутриледниковых водоемов) - критическая средняя температура воздуха за 10-15 суток или сочетание этих двух критериев [7].

Сель -- нечто среднее между жидкой и твердой массой. Это явление кратковременное (обычно оно длится 1--3 ч),характерное для малых водотоков длиной до 25--30 км и с площадью водосбора до 50--100 км2.

Сель представляет собой грозную силу. Поток, состоящий из смеси воды, грязи и камней, стремительно несется вниз по реке, выдергивая с корнем деревья, срывая мосты, разрушая плотины, обдирая склоны долины, уничтожая посевы. Находясь вблизи от селя, можно ощущать содрогание земли под ударами камней и глыб, запах сернистого газа от трения камней друг о друга, слышать сильный шум, подобный грохоту камнедробилки.