Обвалы и лавины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки

Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное учреждение

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет

им. И.И. Ползунова»

Строительно-технологический факультет

РЕФЕРАТ

по дисциплине:

Инженерная геология

Обвалы и лавины

Выполнили:

Студенты гр. С-43,С-41

Черпакова А.А., Лисов Д.К.

Проверил:

Осипова М.А.

Барнаул 2014



Содержание

?????????????? ????? ??????

Введение

1. Процесс выветривания горных пород

2. Образование элювия и коллювия

3. Движение горных пород под влиянием гравитационных процессов

4. Зарождение и развитие обвалов и лавин

5. Мероприятия по снятию угрозы опасных гравитационных процессов и явлений

Литература



Введение

Стихийные бедствия угрожают обитателям нашей планеты с начала цивилизации. Где-то в большей мере, в другом месте менее. Стопроцентной безопасности не существует нигде. Природные катастрофы могут приносить колоссальный ущерб, размер которого зависит не только от интенсивности самих катастроф, но и от уровня развития общества и его политического устройства.

По сравнению с другими природными катастрофами оползни, обвалы и лавины, как правило, реже приводят к появлению массовых безвозвратных и санитарных потерь, однако в ряде случаев они имеют сопоставимые с ними по масштабу бедственные последствия. Кроме того, обвалы, сели и лавины часто возникают во время или вследствие землетрясений и бывает трудно выделить в нанесенном ущербе долю, приходящуюся на их счет.

На долю лавин приходится примерно 50% несчастных случаев в горах. Условием для образования лавин является горный заснеженный склон крутизной 15 - 30°, сильный снегопад с интенсивностью прироста 3 - 5 см/ч. Самыми лавиноопасными периодами года являются зимавесна -- в это время регистрируется до 95% лавин. Лавина может сойти в любое время суток, чаще всего это происходит в дневные часы - 68%, ночью - 22% или вечером - 10%.

Опасные природные процессы, как источник чрезвычайных ситуаций, могут прогнозироваться с очень небольшой заблаговременностью. Именно поэтому изучение причин и природы возникновения лавин и обвалов, очень важен для с точки зрения прогнозирования.



1. Процесс выветривания горных пород

Под процессом выветривания понимают разрушение и изменение состава горных пород, происходящие под воздействием различных агентов, действующих на поверхность земли, среди которых основную роль играют колебания температур, замерзание вод, кислот, щелочей, углекислоты, действие ветра, организмов и т.д.

Процесс выветривания воздействует не только на природные тела (минералы, горные породы), а также и на искусственно созданные строительные материалы и сооружения.

Главной особенностью процесса выветривания является постепенное и постоянное разрушение верхних слоев литосферы. В результате этого горные породы и материалы дробятся, изменяют свой химико-минеральный состав, вследствие чего ухудшаются их строительные свойства или они полностью разрушаются.

Интенсивность проявления выветривания зависит от многих причин - «мощи» агентов выветривания, состава пород, геологического строения местности и т.д.

Воздействие на земную поверхность, на толщи скальных горных пород процесса выветривания приводит к образованию коры выветривания, которая состоит из видоизмененных выветриванием горных пород или продуктов их разрушения. Продукты выветривания горных пород, остающиеся на месте их образования, носят название элювия.

Виды выветривания. Процесс выветривания протекает при одновременном участии многих агентов, но роль их при этом далеко неодинакова. По интенсивности воздействия тех или иных агентов выветривания и характеру изменений горных пород принято выделять три вида выветривания: физическое, химическое, биологическое (органогическое).

Физическое выветривание выражается преимущественно в механическом дроблении пород без существенного изменения их минерального состава. Породы дробятся в результате колебания температур, замерзания воды, механической силы ветра и ударов песчинок, переносимых ветром, кристаллизации солей в капиллярах, давления, которые возникают в процессе роста корней растений и т. д.

Химическое выветривание выражается в разрушении горных пород путем растворения и изменения их состава. Наиболее активными химическими реагентами в этом процессе являются вода, кислород, углекислота и органические кислоты. В породах кроме растворения протекают реакции обмена, замещения, окисления, гидратация и дегидратация. Одновременно с разрушением первичных минералов, например полевых шпатов, и граните образуются новые, вторичные минералы. Так образуются многие растворимые (хлориды, карбонаты, сульфаты) и нерастворимые минералы типа глинистых образований (гидрослюды, монтмориллонит, каолинит и др.).

Биологическое (органическое) выветривание проявляется в разрушении горных пород в процессе жизнедеятельности живых организмов и растений. Породы дробятся и в значительной мере подвергаются воздействию органических кислот. Механическое разрушение производят растения своей корневой системой. Корни деревьев способны расщеплять даже прочные скальные породы. Известны случаи, когда растение «верблюжья колючка» прорастало сквозь 20-сантиметровые железобетоиные плиты.

Многие живые организмы, особенно из числа землероев, активно разрушают горные породы. На выветривание горных пород большое влияние оказывают многочисленные бактерии.

Действие биологического выветривания повсеместно. Ему принадлежит ведущая роль в образовании почв.



2. Образование элювия и коллювия

Элювий - продукты выветривания горных пород, залегающие на месте своего образования. По своему составу элювиальные обломки соответствуют подстилающим горным породам. Обычно они имеют неправильную форму с резкими углами и гранями.

Делювий - совокупность разнообразных продуктов выветривания (глин, песков, крупных обломков), перемещенных по склону вниз от коренных выходов в результате плоскостного смыва и сползания под действием силы тяжести и морозного сдвига. В логах, осложняющих склоны, щебнисто-каменистый делювий образует линейно вытянутые потоки, называемые «каменными реками».

Коллювий - продукты выветривания, смещенные вниз по склону под влиянием силы тяжести. Образует шлейфы у подножия склонов в результате осыпания обломочного материала. Встречаются не только как современные отложения, но и в ископаемом состоянии.

Элювий, делювий, коллювий взаимосвязаны и приурочены к определенным формам рельефа. Элювий на склонах вовлекается в движение и превращается в делювий, который, пологих участков склона и подножия, становится коллювием. [2]

3. Движение горных пород под влиянием гравитационных процессов

Горные породы, слагающие склоны, очень часто находятся в неустойчивом положении. При определенных условиях и под влиянием гравитации они начинают смещаться вниз по склонам рельефа. В результате этого возникают обвалы, осыпи, оползни, сплывы, оплывины.

Гравитационные процессы - это процессы, связанные со смещением обломков коренных пород под действием силы тяжести. Гравитационные процессы разделяют на обвальные, осыпные, оползневые, провальные и другие.

Осыпи образуются в горных районах, где развиты скальные породы, которые под влиянием процессов выветривания разрушаются и скатываются к основанию склонов. Движение осыпей происходит по мере накопления обломков, при обильном увлажнении и других причин. При малых осыпях прибегают к расчисткам от них дорог, сооружений, при больших применяют улавливающие и подпорные стенки.

Обвал - это отчленение от основного массива на крутом склоне или откосе блоков, глыб, обломков, их быстрое перемещение под действием сил гравитации, сопровождающееся падением, опрокидыванием, скалыванием, раскалыванием.

Оползень - масса горных пород, сползшая или медленно сползающая вниз по склону, откосу, под действием гравитации на более низкий уровень без потери контакта со склоном.

Сплывы - выражаются в оплывании земляных масс в откосах выемок, насыпей, сложенных преимущественно суглинками и глинами. Сплывы захватывают лишь самые поверхностные части склонов и откосов (дернину, почву, верхний слой выветрившейся породы)

Роль динамических агентов (текучая вода, ветер и др.) в выше перечисленных процессах не велика. Следовательно, для протекания гравитационных процессов требуются особые условия: пересеченный рельеф местности со значительными уклонами поверхности, наличие обломков на склонах, сквозная трещиноватость коренных пород, существование подземных пустот. Гравитационные процессы заключаются в оползании или скатывании, осыпании или обрушении единичных обломков и крупных массивов пород, или же пластичного течения насыщенных водой грунтов.



4. Зарождение и развитие обвалов и лавин

Обвалы относятся к гравитационному движению горных пород без участия воды, хотя вода способствует их возникновению, так как чаще обвалы появляются в периоды дождей, таяния снега, весенних оттепелей. Обвалы могут быть вызваны взрывными работами, заполнением горных речных долин водой при создании водохранилищ и другой деятельностью человека.

Обвалы часто происходят на склонах, нарушенных тектоническими процессами и выветриванием. Как правило, обвалы возникают тогда, когда на склоне массива слоистой структуры пласты падают в том же направлении, что и поверхность склона, или когда высокие склоны горных ущелий и каньонов разбиты вертикальными и горизонтальными трещинами на отдельные блоки.

Основной характеристикой обвала является объем обвалившихся горных пород; исходя из объема обвалы условно разделяются на очень малые (объем менее 5 м3), малые (5-50 м3), средние (50-1000 м3) и крупные (более 1000 м3).

Лавина -- масса снега, падающая или соскальзывающая со склонов гор.

Снег, выпадая в виде осадков, удерживается на склоне за счет силы трения (её величина зависит от целого ряда факторов, в том числе влажности снега, крутизны склона). Сход лавины происходит в тот момент, когда сила давления массы снега начинает превышать силу трения.

Участок склона и долины, где зарождается, и движется и останавливается снежная лавина, называют лавиносбором. В лавиносборах обычно можно выделить три зоны - зарождения, транзита (пути движения) и отложения (выброса) лавинного потока (см. рисунок). Границы между этими зонами нечеткие и носят условный характер. Так, зона отложения конкретной лавины может стать зоной транзита для более мощной лавины. Зона зарождения лавин (лавинный очаг) расположена в верхней части лавиносбора и представляет собой участок горного склона, где накапливается масса снега, которая может потерять устойчивость и образовать лавину. Путь движения лавины может быть канализированным в четко выраженном ложе или русле (лавинном лотке), но может располагаться и на относительно ровном склоне между зонами зарождения и отложения лавины.

Наиболее благоприятны для лавинообразования склоны крутизной 25--45°, однако известны сходы лавин со склонов крутизной 15--18°. Считается, что склон 15° с глубиной снега 15 см может быть лавиноопасным при соблюдении ряда условий, например, первоначальной оттепели и сильной весенней солнечной радиации, вследствие которой снег подтаял, затем внезапного сильного мороза, вследствие которого образовался идеальный ледяной склон, а затем сильного снегопада, припорошившего готовый ледяной горизонт.

Сход со склона скопившейся снежной массы обычно провоцируется климатическими причинами: резкой сменой погоды, дождями, обильными снегопадами, а также механическими воздействиями на снежную массу, включая воздействие камнепадов, землетрясений. Иногда, в силу установившегося относительного равновесия между действующей силой трения и силой давления, сход лавины может инициироваться незначительным толчком (например, звуком ружейного выстрела или давлением на снег одного человека -- горнолыжника, сноубордиста).

По характеру движения выделяют лавины:

- Осовы -- оползни по всей поверхности склона.

- Прыгающие -- когда на пути лавины встречаются различные препятствия (уступы, морены и т. п.). Наталкиваясь на такое препятствие, лавина подпрыгивает и часть пути летит.

- Лотковые -- в этом случае лавина продвигается по естественному лоткообразному основанию.

Лавина из рыхлого снега начинается с обрушения небольшого количества снега, потерявшего сцепление со склоном и захватывающего все больше и больше новых порций снега по мере движения. Издали, кажется, что лавина начинается из одной точки и, двигаясь по склону, развертывается веером в треугольник. Такие лавины обычно захватывают только верхние слои снега, но, тем не менее, они могут быть довольно большими и разрушительными. Существуют лавины, связанные с таянием снега, и пылеватые лавины с ударным фронтом и снего-воздушной волной.

Сход снежных досок происходит, когда один или более слоев, обладающих определенным внутренним сцеплением, отрываются блоками снежных пластовпо образовавшейся в снеге линейной трещине. У тела пласта можно выделить фланги и верхнюю и нижнюю границы. Толщина пластов варьируется от 15 см до нескольких метров, а ширина от нескольких метров до двух километров. Материал снежной доски также бывает различным: пласты могут быть твердые или мягкие, влажные или сухие. По мере движения вниз по склону пласты дробятся на блоки и глыбы.

Крупнейшие обвалы и лавины

В целом по стране очень малые обвалы составляют 65-70%, малые - 15-20%, средние - 10-15%, крупные - менее 5% общего числа обвалов. В природных условиях наблюдаются и гигантские катастрофические обвалы, в результате которых обрушиваются миллионы и миллиарды кубических метров пород; вероятность появления подобных обвалов составляет примерно 0,05%

Так 6 февраля 1911 года в 18 часов 41 минуту произошло землетрясение, в результате которого произошел обвал горных пород объемом в 2,3 кмі в ущелье почти километровой глубины, где протекала река Мургаб. Магнитуда сейсмоудара составила 7,4 балла по шкале Рихтера. Обвал образовал естественную плотину высотой 560 метров, не имеющую себе равных в мире. Воды нескольких сотен рек и ручьев, берущих начало из гигантских памирских ледников, попали в безвыходную ситуацию и, заполнив ущелье перед завалом, образовали новое озеро.

В недавнем времени в деревне Юйдун поселка Лунчан города Кайли в провинции Гуйчжоу (Юго-Западный Китай) 18 февраля 2013 года примерно в 11:00 произошел горный обвал. К 21:00 камни эпизодически продолжали падать, жившие неподалеку люди были экстренно эвакуированы в безопасное место, поисково-спасательные работы ведутся в довольно сложных условиях. Согласно полученной информации, с горного склона свалилось свыше 5 тыс кубических метров породы. Предварительное расследование установило, что под обвалом были погребены 5 человек.

Снежные лавины, в той или иной степени, распространены во всех горных районах России и в большинстве горных районов мира. В зимний период они являются основной природной опасностью гор. Иногда снежные лавины несут катастрофические последствия.

Так, в феврале 1999 года лавина массой в 170 тыс. т полностью разрушила посёлок Гальтур в Австрии, вызвав гибель 30 человек, а в начале марта 2012 года серия лавин в Афганистане разрушила жилые дома, вызвав гибель не менее 100 человек.

Во времена СССР это была самая масштабная трагедия по числу погибших в истории альпинизма. В пятницу, 13 июля 1990 года, тысячи тонн снега и льда за считаные секунды перемололи 43 человека. О трагедии на Памире говорили во всем мире. Советское правительство выделило вертолет и деньги для проведения поисково-спасательной операции. Три недели альпинисты перекапывали ледник, но, кроме четырех тел, обнаруженных в первый же день, никого не нашли. По одной из версий, в тот день китайцы проводили подземные ядерные взрывы. Испытания спровоцировали землетрясение в Афганистане; когда колебания дошли до Памира, с пика Ленина сорвался гигантский ледник. Лавина шла 1,5-километровым фронтом. И стерла с лица земли альпинистскую стоянку, расположившуюся на высоте 5300 метров, на широкой площадке. Это место называлось «сковородкой» и считалось самым безопасным на маршруте.

5. Мероприятия по снятию угрозы опасных гравитационных процессов и явлений

Возможное нежелательное проявление гравитационных процессов вынуждает применять специальные меры -- различные виды крепи в выработках, покрытие связующими растворами, посадка определённого вида растений на участках, создающих опасность.

Для предупреждения обвалов на скальных склонах, при разработке карьеров строительных материалов, в строительных котлованах практикуются искусственное обрушение, забивка трещин цементом, подпорные стенки, уполаживание склонов.

Меры борьбы с оползнями.

Пассивная борьба включает мероприятия профилактического порядка, запрещающие те или иные действия. Так запрещается:

- подрезка оползневых склонов;

- стройка на склонах и около их бровок;

- производить взрывные и горные работы вблизи оползневой зоны;

- быстрое движение транспорта в оползневой зоне;

- уничтожение растительности на склонах;

- полив земельных участков и сброс на оползневые склоны поверхностных и подземных вод.

Активные меры - это устойчиво-инженерные сооружения и специальные меры по закреплению пород оползневого склона или откоса выемки. Эти меры разделяются на 4 группы:

1. борьба с процессами, вызывающими оползни;

2. удержание сползающих земляных масс;

3. увеличение сопротивления пород сдвигающему усилию;

4. съем оползневых масс до устойчивых пород.

В практике в качестве основных противооползневых мероприятий применяются:

1. организация стока поверхностных вод в зоне оползней и прилегающих к ней территорий;

2. дренирование подземных вод путем сооружения различных дренажных систем;

3. уменьшение внешних нагрузок;

4. уполаживание откосов и пригрузка их с помощью контрбанкетов;

5. ограждение откосов и защита их от подмыва и размыва проточными водами рек или волнами морей, водохранилищ;

6. зеленые насаждения по верху откоса и оползневом откосе;

7. искусственное закрепление масс оползневого тела;

8. искусственные сооружения для удержания грунтовых масс.

Такие мероприятия осуществляются:

1. с помощью вертикальной планировки и производства земляных работ;

2. путем устройства дренажных сетей;

3. применением агролесомелиоративных мер;

4. с применением подпорных стен, волноломов, свай.

Для предотвращения появления опасных для человека лавин проводится комплекс специальных мероприятий по лавинной безопасности, который включает в себя активные и пассивные меры противолавинной защиты.

К активным методам противолавинной защиты относят мероприятия, направленные на инициирование схода лавин, чтобы последствия этого были минимальными. Наиболее современный путь предотвращения негативных последствий лавин -- активная динамическая противолавинная защита, представляющая собой устройства, размещающиеся в местах наибольшего лавинообразования и управляемые дистанционно, которые позволяют воздействовать на снежные массы с целью искусственного схода лавины, с помощью сжатого воздуха или взрывов газовоздушной смеси.

Пассивные меры противолавинной защиты направлены на удержание снега на склоне и недопущение схода лавин либо на направление сошедших лавин в безопасном направлении. К таким мерам относится возведение на склонах противолавинных барьеров, лотков, лавинорезов и дамб. На линейных объектах, таких как автомобильные или железные дороги, сооружают лавинозащитные галереи.



Список литературы

1. Ананьев В.П., Потапов А.Д. Инженерная геология. - М.: Высш. шк.; 2002, с. 299-306.

2. А.Н. Павлов Геофизика, с. 283

3. http://russian.people.com.cn/31516/8134572.html

4. http://www.mining-enc.ru/e1/elyuvij/

5. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BB%D0%BB%D1%8E%D0%B2%D0%B8%D0%B9

6. http://studopedia.org/2-74374.html

7. http://vgeologiirabotat.blogspot.ru/p/blog-page_5260.html

8. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D0%BD%D0%B0#.D0.9A.D0.BB.D0.B0.D1.81.D1.81.D0.B8.D1.84.D0.B8.D0.BA.D0.B0.D1.86.D0.B8.D1.8F

Размещено на Allbest.ru