4.1.7 Движение горных пород на склонах рельефа местности

Коллювий (cQ) – продукты выветривания, смещённые вниз по склону под действием силы тяжести. Накапливается в нижних частях склонов и у их подножия преимущественно в виде отдельных конусов или шлейфов. Чаще всего состоит из глыб разного размера и щебня. Сортировка материала практически отсутствует или незначительна. Закономерность в распределении обломков все-таки отмечается: при обрушении наиболее крупные обломки из-за инерции продвигаются дальше мелких и оказываются преимущественно во внешних краях коллювиальных отложений.

Осыпи – растрескивание горных пород и осыпание вниз по склону (рис.32). Активизация при переувлажнении. Меры: выполаживание опасных участков склонов, организация подпорных стенок или навесов-укрытий для сохранения дорог и трубопроводов, укрепление отдельных участков склонов металлической сетью, строительство галерей и тоннелей в особо опасных местах, где присутствуют мощные медленно соскальзывающие осыпи. Осыпи – великолепный строительный материал.

Рис. 32 Осыпи, Алтай (фото с сайта http://fotki.yandex.ru)

Курум – скопление крупнообломочного каменного материала, медленно передвигающегося вниз по склону, причем крутизна склонов меньше угла естественного откоса грубообломочного материала (от 3° до 35–40°). Распространены в областях распространения многолетнемерзлых пород. По своей форме могут подразделятся на «каменные плащи» (они же поля курумов) и «каменные реки» (рис.33).

Каменные поля представляют собой развалы глыб, обычно изометричной формы.

Каменные реки приурочены к ложбинам в рельефе. Образование курумов происходит под воздействием морозного выветривания коренных пород, выпучиванием на поверхность крупного каменного материала и вымыванием мелкозема. Движение курумов связано с совместным действием гравитационных сил и сил кристаллизации льда, попеременно замерзающего и оттаивающего в пустотах между обломками. Также способствует движению наличие в основании курумов тонкого супесчано-глинистого материала. При таянии льда этот слой переувлажняется, и каменные глыбы и валуны скользят по нему.

Рис. 33 Курумы. http://forum-eurasica.ru

Меры борьбы: осушение глиняной подстилки (отвод вод в верховьях склона, тоннели, перенос дорог на другой склон.

Обвал – катастрофическое обрушение массы горных пород без сохранения их сплошности.

Обвал происходит на крутых склонах (более 45º) из-за потери сцепления с основным телом в результате роста трещин отрыва или потери опоры (например, из-за абразии или эрозии у подножия склона). Происхождение наиболее крупных обвалов в первую очередь связано с землетрясениями; в меньшей степени они могут провоцироваться деятельностью ледника. Продвижение крупных обвалов на значительные расстояния, в том числе вверх по противоположному склону, объясняется как огромной кинетической энергией, накопленной обвальными массами, так и уменьшением трения для движущихся пород. К подобному уменьшению трения приводит захват фронтальной частью обвала массы воздуха, который, сжавшись, превращается в своеобразную воздушную подушку, а также сорванный по пути движения дерново-почвенный слой.

Рис. Обвал (фото с сайта http://900igr.net/kartinki/obg/Opolzni-seli-obvaly)

Меры борьбы:

Искусственное обрушение при помощи взрывов или клинованием.

Отвод поверхностных вод.

Улавливающие стенки, траншеи.

В строительных выемках – подпорные и временные шпунтовые стенки.

Нельзя перегружать края выемок, подрезать склоны, длительное время оставлять котлованы открытыми в период дождей.

Оползень – отрыв масс горных пород и их перемещение вниз по склону под действием силы тяжести почти без нарушения структуры движущегося блока (рис.34).

Причиной оползания может стать: потеря упора у основания склона, изменение прочности пород при их увлажнении или под действием сейсмических волн, действие напора подземных вод или развитие суффозии, появление дополнительной нагрузки искусственных сооружений или различные сочетания перечисленных факторов.

Рис. 34 Оползень Тайвань (фото с сайта http://mygazeta.com28-апреля-2010)

Скорости движения оползней непостоянны во времени и изменяются от десятых долей метра до сотен метров в год. Периоды относительного покоя сменяются активными подвижками. Наиболее крупные оползни вызываются длительными ливневыми дождями, реже – землетрясениями. Развитию оползней способствует наличие глинистого водоупорного слоя в основании склона.

Италия, 1963 г. Долина р. Пьяве плотина Вайонт ( = 265 м). С борта долины (водохр.) ушел оползень V= 240 млн.м³. На протяжении 2 км водохран. оказалось затопленным. Сейсмический удар был зарегистрирован в Бельгии. Из водохранилища волна выплеснула на 100 м над плотиной. Вниз по течению были снесены 5 городов. Погибло 3 тыс. чел.

Развиваются оползни там, где есть склоны, но большей частью – в долинах рек, на водохранилищах (особенно новых) и в карьерах. Везде присутствует фактор нарушения равновесия (меняется уровень вод, подрезка, нагрузка, набухание грунтов).

Географически – правобережье рр. Камы, Вятки, по склонам долины Волги, особенно от Н.Новгорода до Волгограда, Байкал. У нас в области крупных нет, но есть процессы в карьерах.

Одна из классификаций оползней: структурный (когда целый блок скатывается) и пластический (течение).

Оползни могут быть многократными, состоящими из разновозрастных оползневых тел. По структуре перемещаемых пород выделяют блоковые оползни, при которых происходит перемещение крупных блоков твердых горных пород, глыбовые оползни – перемещаются отдельные глыбы, сохранившие первичную текстуру, и рыхлые оползни – перемещается раздробленные склоновые накопления различного происхождения и почвенный слой.

Рис. 35 Многоярусный оползень (фото с сайта http://tower.ict.nsc.ru)

По форме оползневых тел выделяют террасовидный оползень, при котором площадка, ограничивающая сверху тело оползня, ровная и протяжённая, вытянутая параллельно склону и цирковидный оползень, с поверхностью оползневого тела в виде полуцирка.

Внешние признаки оползней.

Серия концентрических трещин, ориентированных вдоль склонов.

Бугристость склонов в нижней части, валы выдавливания.

Террасовидные уступы.

Пьяный лес, разорванные стволы деревьев.

Разрушенные дома с трещинами.

Трещины отрыва – вертикальные зияющие трещины, заложенные параллельно обрыву или под небольшим углом к нему. Могут возникать как при динамическом воздействии на массив горных пород в результате землетрясений или, например, при взрывных работах, так и под действием силы тяжести. При дальнейшем развитии в результате физического выветривания отделяют от коренного массива блок пород, который впоследствии обваливается. Совокупность трещин отрыва, по которым произошло обрушение, составляют стенку отрыва, выглядящую как обрыв над обвальным телом.

Пьяный лес - лес с растущими наклонно деревьями из-за деформаций и постоянного медленного движения грунта. На старых оползнях можно наблюдать пьяный лес с наклонёнными или искривленными старыми деревьями и вертикальными молодыми, выросшими после схода оползня.

Устойчивость земляных масс на склонах выражается уравнением:

Т = Ntgφ+CF (20)

Т – Сдвигающая составляющая веса массива; N – нормальная составляющая веса; F – поверхность скольжения оползня; С– сцепление;

tgφ – коэффициент внутреннего трения.

Степень устойчивости склона определяют коэффициентом:

K_уст = (Ntgφ+ CF)/Т (21)

K_уст <1 – оползание; K_уст =1– предельное равновесие; K_уст>1 – устойчивое состояние (рис.36).

Рис.36 Силы, действующие на склоне.

а) параллелограмм сил; б) при К_уст<1; в) К_уст=1; г) при К_уст<1

Меры борьбы:

Водоотводные осушительные и дренажные мероприятия делятся:

– работы на поверхности (устройство покрытий, лотков и осушительных каналов и т.д.);

– дренажи – продольные и поперечные галереи и шахты, откачки из скважин и колодцев;

– покрытия – глинизация, замораживание, битуминизация;

– защита от подмыва и размыва берегов рек (выправление русел, покрытия, набережные);

– механическое закрепление склона (сваи);

– закрепление подпорными и анкерными сооружениями;

– перераспределение масс горных пород (контрбанкет, террасирование, полный или частичный съем оползневых масс);

– искусственное улучшение свойств пород – цементация, инъекционные завесы, замораживание.

– лесомелиорация (сплошное травосеяние, влаголюбивый кустарник).

Строительство в зоне действия оползней

Заглубление фундамента до коренных устойчивых пород.

Свайные фундаменты.

Устройство деформационных швов.

Использование каркасных конструкций.

Применение железобетонных поясов