- •Т.Я. Емельянова инженерная геодинамика
- •Предисловие
- •Инженерная геодинамика, ее содержание, задачи и методы
- •И нженерная геология
- •2. Общая характеристика современных геологических процессов и явлений как проявления динамики геологической среды
- •2.1. Определение геологических процессов и явлений как объекта инженерной геодинамики
- •Факторы, определяющие развитие экзогенных геологических процессов (эгп)
- •2.2. Инженерно-геологические классификации геологических процессов и явлений
- •Классификация геологических процессов и явлений Саваренского ф.П. [24]
- •Группы геологических процессов и виды явлений [14]
- •Классификационные критерии общей схемы классификации геологических и инженерно-геологических процессов и явлений и пример характеристики процессов [3]
- •Общая инженерно-геологическая классификация процессов и явлений
- •2.3. Количественная оценка развития современных геологических процессов и явлений
- •Количественные показатели развития геологических процессов
- •Категории территорий по пораженности экзогенными геологическими процессами
- •Категории опасности природных процессов (фрагмент)
- •2.4. Содержание инженерно-геологической оценки геологических и инженерно-геологических процессов и явлений
- •3. Инженерно-геологические условия как условия и факторы развития современных геологических процессов
- •3.1. Определение понятия инженерно-геологические условия
- •3.2. Горные породы и их роль в развитии геологических процессов
- •Продолжение табл. 9
- •Влияние поверхности трещин на сопротивление сдвигу (по с.Е. Могилевской)
- •3.3. Тектоника и неотектоника
- •3.4. Геоморфологические условия
- •3.5. Подземные воды и современные геологические процессы и явления
- •4. Современные методы прогнозирования геологических процессов и явлений с целью рационального использования и охраны геологической среды
- •Признаки прогнозирования геологических процессов
- •5. Инженерно-геологическая характеристика оползней
- •5.1 Общая характеристика оползней
- •5.2. Причины нарушения устойчивости пород на склонах и образования оползней
- •5.3. Факторы развития оползней
- •5.4. Динамика и механизм оползневого процесса
- •Постоев г.П. [19] выделяет четыре типа механизма формирования оползней:
- •5.5. Инженерно-геологические классификации оползней
- •Сопоставление существующих классификаций оползней по типам их механизма [19, 27]
- •Классификация оползневых явлений на склонах и откосах (по и.П. Иванову [7])
- •5.6. Прогноз устойчивости склонов и развития оползней
- •5.7. Основные задачи и содержание инженерно-геологического изучения оползней
- •5.8. Противооползневые мероприятия
- •Комплекс противооползневых мероприятий
- •6. Заболачивание и болота
- •6.1. Определение понятий
- •6.2. Закономерности заболачивания суши и образования болот
- •6.3. Условия и факторы развития болот
- •6.4. Инженерно-геологические классификации болот
- •Характеристика болотных отложений
- •Рациональное хозяйственное использование болот и заболоченных территорий
- •Инженерно-геологическая классификация торфов (на примере территории центральной части Западной Сибири) [26]
- •7. Опасность, риск и ущерб от природных и техногенных (антропогенных) геологических процессов
- •7.1. Понятие об опасности, риске и ущербе
- •Энергетические классы оползней по объему смещающихся масс
- •Энергетические классы селевых потоков по порядку водотоков
- •Динамические критерии оценки опасности эгп
- •7.2. Методы оценки и прогнозирования опасности и риска экзогенных геологических процессов
- •Критерии зависимости от вида объектов, подверженных воздействию оползней
- •Значения коэффициента разрушаемости
- •8. Геологические процессы и явления западной сибири
- •8.1. Геологические процессы и явления, обусловленные деятельностью поверхностных вод
- •8.2. Геологические процессы и явления, обусловленные деятельностью подземных вод
- •8.3. Геологические процессы и явления, обусловленные деятельностью поверхностных и подземных вод
- •8.4. Геологические процессы и явления, обусловленные действием гравитационных сил на склонах
- •8.5. Геологические процессы и явления, обусловленные деятельностью ветра (эоловые процессы)
- •8.6. Районирование территории Западной Сибири по развитию комплексов современных геологических процессов и явлений
- •Заключение
- •Список литературы
- •Содержание
- •Инженерная геодинамика
- •Научный редактор
5. Инженерно-геологическая характеристика оползней
5.1 Общая характеристика оползней
Оползень – это смещение части горных пород слагающих склон, на более низкий уровень в виде скользящего движения без потери контакта между движущимися и неподвижными породами. Оползень – это геологическое явление, возникающее на склонах и откосах, который относится к гравитационным явлениям.
Оползни довольно широко распространенное явление. В России оползни распространены – в Поволжье, на Черноморском побережье, на Печере, в Западной Сибири, на Ангаре и Байкале и в других регионах России. Широко распространены оползни на Украине, в Молдавии, на Кавказе, в средней Азии и государствах дальнего зарубежья. Оползневые процессы очень сильно изменяют природные условия и отрицательно влияют на хозяйственную деятельность человека. Оползни меняют рельеф поверхности, формируют своеобразные накопления пород, нарушают поверхностный и подземный сток, способствуют развитию других геологических явлений. Оползни разрушают различные инженерные сооружения – плотины, здания, каналы, дороги, разрушают борта карьеров, создавая тем самым неблагоприятные условия для открытой отработки МПИ. Они уничтожают целые населенные пункты, приводят к многочисленным человеческим жертвам. В 1911 году на Памире при землетрясении образовался Усойский оползень в долине реки Мургаб, в результате образовались плотина и очень глубокое Сарезское озеро. Землетрясением и оползнем были погребены кишлаки, погибли люди. Озеро существует до сих пор, продолжает накапливать воду за счет таянья горных ледников и постоянно существует угроза разрушения плотины с катастрофическими последствиями. Последствия оползня в долине реки Пьява в 1963 году в Италии описаны выше. Ежегодно средства массовой информации (СМИ) сообщают о многочисленных оползневых процессах в разных регионах с весьма неблагоприятными, а порой и печальными последствиями. Вот некоторые из них. В г.Сочи «двадцать тысяч м3 грунта накрыли железнодорожный путь двух-метровой толщей, сдвинули мост. Около 85 километров береговой зоны г.Сочи подвержены оползням, которые активно “живут”» (Известия, март, апрель, 1985). В г.Душанбе «оползень, вызванный земле-трясением, подмял под себя жилые дома и ферму, похоронив под многометровой толщей мокрой глины 31 семью и 15 человек, работавших на ферме» (Комсомольская правда, январь, 1989). По заключению специалистов инженеров геологов Одесского универси-тета в г.Одессе формируется гигантский оползень глубокого заложения, который в самом недалеком будущем грозит уничтожить почти всю территорию прекрасного и знаменитого города (Аргументы и факты, май, 1994). В июне 1995 г. в г.Барнауле на склоне реки Оби произошел оползень (объем 50 тысяч тонн), снес и разрушил 4 дома, погибло 9 человек. Опасная оползневая зона в городе имеет протяженность 42 километра (сообщения СМИ).
В июне 1997 г. в г.Днепропетровске произошел крупный оползень, который разрушил и поглотил, похоронил под землей многоквартирный дом, детский сад, гаражи, дачи, школу. Погибли 4 человека (Известия, 1997). Имеются оползи и в городе Томске. Оползни в Лагерном саду разрушают зону отдыха и сооружения. В недавно застроенном микрорайоне «Солнечный» оползни уже привели в аварийное состояние два многоэтажных дома, гаражи, дороги, защитные сооружения.
Примеры можно продолжать. В литературе [1, 3, 10, 12] приведены примеры крупных классических оползней. Все это заставляет уделять большое внимание изучению оползневых явлений, учитывать их распространение и возможность образования при планировании размещения различных видов строительства.
Признаки оползней. При полевых исследованиях часто бывает трудно выявить оползень, признаки его могут быть завуалированы другими явлениями, оползень можно спутать с речными террасами. Поэтому инженеру-геологу нужно в совершенстве знать признаки оползня. Они следующие [10]:
На первых стадиях формирования оползней на склоне, в прибровочной части образуются оползневые трещины, они могут быть весьма больших размеров, их может быть много, выпуклые в сторону склона, затем соединяются в одну, сплошную линию отрыва.
Оползневые цирки – выемки в результате оползания части пород по склону, с дугообразной линией срыва (рис. 6).
Четко выраженная плоскость срыва (рис. 7).
Валы у подножья оползня, образованные в результате давления верхней части пород. Мощность до нескольких метров. Могут быть на дне реки, моря, выходить неожиданно на поверхность.
Оползневые уступы – площадки часто, наклоненные в сторону коренного склона, но могут быть и с уклоном в сторону общего уклона, когда на склоне происходит смыв, размыв поверхностными потоками, уступов может быть несколько. Уступы часто бывает трудно отличить от речных террас. Иногда наблюдаются трещины в тыловых частях уступов.
Заболоченность – застой воды в углубленной части уступа оползня.
Рис. 6. Строение оползня (по В.Д. Ломтадзе, 1977):
1 – оползневой цирк, 2 – бровка главного уступа, 3 – уступ главный, 4 – вершина оползня, 5 – уступ внутренний, 6 – тело оползня, 7 – поверхность скольжения, 8 – неровности рельефа поверхности (валы, бугры и др.), 9 – вал выпучивания с трещинами, 10 – подошва оползня
Рис. 7. Элементы оползня (по В.П. Ананьеву и В.И. Коробкину, 1993):
1 – оползневое тело, 2 – поверхности скольжения, 3 – бровка срыва, 4 – оползневые террасы, 5 – вал выпучивания, 6 – подошва оползня, 7 – положение склона до оползня, 8 – коренной массив пород
«Пьяный» лес, саблевидные деревья. Сравнивая возраст искривленных и не искривленных деревьев, можно более или менее точно определить время подвижки оползня (рис. 8).
Рис. 8. Пьяный лес (р-н Лагерного сада г. Томска)
Бугры на теле оползня, образованные сглаживанием поверхности оползневых уступов эрозионными процессами.
Несовпадение высот залегания пластов одних пород и изменение наклона пластов. В массиве склона может быть горизонтальное залегание пластов пород, а в теле оползня – с наклоном в сторону коренного склона. Такое строение чаще всего обнаруживается при проходке ряда горных выработок. Реже в обнажениях.
Повышенная влажность пород и нарушение их естественной структуры вблизи поверхности скольжения, это объявляется при изучении образцов пород, взятых из скважин, и других горных выработок. Но этот признак может говорить и о других явлениях и особенностях склона.
Нарушение нормального состояния различных сооружений, находящихся на оползневом теле, образование трещин, разломов, смещений в конструкциях, разрушение труб и т.п. (рис. 9).
Рис. 9. Деформация подпорной стенки в результате оползневого смещения в мкр. Солнечный в г. Томске (фото Хоменко О.В.)
При изучении оползней различают: поверхность скольжения, подошву оползня или базис оползания, глубину оползания или глубину захвата склона оползнем, оползневое тело, оползневые цирки, оползневые накопления (рис. 7).
Поверхность скольжения – поверхность, по которой происходит отрыв и движение сползающего массива пород. Не всегда имеет четко выраженную форму.
Подошва оползня – линия пересечения поверхности скольжения и склона. Глубина оползания – расстояние от верхней поверхности оползня до поверхности скольжения, измеренное по нормали к поверхности склона. Важный элемент для противооползневых мероприятий.
Оползневое тело – весь массив оползших пород. Верхняя часть его – голова, нижняя – язык оползня.
Надоползневой уступ – примыкающая к оползню площадка, расположенная выше бровки склона, не подверженная оползню.
О наличии оползневых явлений, подвижек необходимо судить по комплексу признаков и подтверждать данными детальной проходки горных выработок или проведением других видов работ, например геофизики.
Природа оползневых смещений. Смещение масс на склоне происходит тогда, когда нарушается устойчивость этого склона – т.е. нарушается равновесие масс горных пород на склоне.
Известно, что в любой точке земли, и поэтому в любой точке склона (рис. 10) действует сила тяжести, которая разлагается на две составляющие: Р1 и Р2.
Р2
Р1
Р
Рис. 10. Действие напряжений в массиве пород:
Р – масса блока породы, который может сместиться.
Р1 – сдвигающая составляющая силы тяжести.
Р2 – сила, стремящаяся удержать массы горных пород на склоне.
Если Р1 > Р2 – происходит смещение пород.
Р1 = Р2 – склон находится в предельном равновесии.
Р1 < Р2 – запас прочности склона.
Силы, стремящиеся удержать массы горных пород, – это, как известно, силы трения и сцепления (С и ). Если сдвигающие силы превосходят силы трения и сцепления пород на склоне, нарушается его равновесие и происходит смещение масс. Устойчивость склона характеризуется коэффициентом устойчивости – К, который представляет отношение среднего сопротивления пород сдвигу по потенциальной поверхности скольжения – L к сумме сдвигающих усилий на отдельных отрезках этой поверхности. К=1 – предельное равновесие.
. (14)
Когда К (коэффициент устойчивости) будет меньше 1 – т.е. когда нарушается равновесие сил, – происходит гравитационное смещение на склоне – обвалы, осыпи, оползни, лавины и др.