3.6.2.2. Оползни
Оползни – это смещение на более низкий уровень части горных пород, слагающих склон, в виде скользящего движения в основном без потери контакта территории между движущимися и неподвижными породами. Масштабы катастрофы при оползнях зависят от степени застроенности и населенности, подверженной их воздействию. Наиболее разрушительными из зарегистрированных были оползни, произошедшие в 1920г. в Китае в провинции Ганьсу на обжитых лёссовых территориях, что привело к гибели ~ 100 тысяч человек.
Основные причины образования оползней: чрезмерная крутизна склона(откоса); перегрузка верхней части склона инженерными соотношениями; нарушение целостности пород склона оврагами, траншеями; увлажнение склона.
Движение
грунтового массива(оползня) начинается
с момента потери или устойчивости.
Коэффициент устойчивости оползня
анологичен соотношениям (3.17), (3.20), (3.21)
при замене в соотношении (3.17) величины
и в соотношениях (3.20), (3.21) величины
,
определяющих площадь контакта
сдвигающегося грунтового массива с
основной массой грунта, на величину S
– площадь контакта оползня с поверхностью
склона.
Пусть тело оползня сложено:
а) из глинистых пород
б) из щебня или песка
В первом случае сопротивление движению оползня после потери им устойчивости определяется сцеплением "С" (угол внутреннего трения глин φ ~ 0), во втором — коэффициентом трения "f" оползня по поверхности склона. Рассмотрим энергетический баланс массы "m", смещающейся вниз по склону под углом β, рисунок 4.
Рисунок
4–Схема оползня
При
С ≠ 0,
0 потенциальная энергия тела весом Р=mg,
поднятого на высоту Н, переходит в
кинетическую энергию движущегося тела
и затрачивается на работу по преодолению
силы сцепления по пути
.
Уравнение энергетического баланса
записывается в виде
|
(3.23) |
,
Отсюда находится значение скорости V в конце движения по склону
|
(3.24) |
При С 0, f=const энергетический баланс движущейся массы оползня запишется в виде
|
(3.25) |
Принимая, что f tg, где — угол внутреннего трения материала оползня, близкий к углу естественного откоса, можно получить
|
(3.26) |
Движущийся с большой скоростью оползень обладает большим поражающим действием.
Для предотвращения оползней проводится комплекс мероприятий, близкий комплексу мероприятий, проводимых для предотвращения обрушений горных склонов.
Противооползневые меры механического удержания земляных масс в равновесии включают: перераспределение грунтовых масс на склонах (планирование склона и его террасирование), устройство подпорных стенок, контрфорсов, контрбанкетов, свайных рядов и др.
Подпорные стенки из сборного железобетона или бутового камня, устанавливающиеся на склонах для остановки возможных сравнительно небольших оползней.
Контрбанкеты возводятся у подошвы потенциальных оползней и своей массой препятствуют смещению грунта. Они сооружаются из бутового камня или грунта в виде призмы.
Контрфорсы — подпорные сооружения, удерживающие грунт склонов и откосов от смещения и врезающиеся подошвой в устойчивые слои грунта. Обычно они возводятся из каменной кладки на цементном растворе или бетона.
Свайные ряды применяются, как правило, в период временной стабильности оползней, имеющих небольшую мощность (до 4м.). Сваи железобетонные, металлические забиваются в шахматном порядке в 2…3 ряда на глубину 2м. в несмещаемую породу. Чтобы не нарушать устойчивость склона при забивке, целесообразно устанавливать сваи в предварительно пробуренные скважины.
Следует отметить, что коэффициент устойчивости склона со временем может меняться. Так при проведении специальных инженерных мероприятий он может увеличиться, но обычно в результанте негативных природных явлений и ошибок хозяйственной деятельности человек уменьшается. Учет таких воздействий производится введением в коэффициент устойчивости определенных поправок[6].
Для определения поправок рассчитывают среднее годовое уменьшение коэффициента устойчивости за год . Находят зависимость колебаний коэффициента устойчивости от негативных воздействий и вычисляют среднюю величину амплитуды его отрицательного отклонения ср и максимальную её величину max за период времени Т.
Определяют возможность оползня в конце периода Т по соотношению:
|
(3.27) |
,
где χ – коэффициент устойчивости склона в конце периода Т; χ0 – начальное значение коэффициента устойчивости.
Вероятное время возникновения оползня Т*
|
(3.28) |
.