5.2. Причины нарушения устойчивости пород на склонах и образования оползней

Для развития оползней необходимы определенные причины нарушения равновесия масс горных пород и реализации действия сдвигающих усилий. Такими причинами являются следующие:

1. Увеличение крутизны склона или откоса при их подрезке, подработке, размыве. Природные склоны всегда стремятся к крутизне, соответствующей углу естественного откоса слагающих их пород , т.е. к той крутизне, при которой они находятся в устойчивом состоянии. Увеличение крутизны склона под влиянием естественных или искусственных факторов приводит к нарушению устойчивости пород склона и оползанию их. Примерами факторов могут служить эрозионный и абразионный подмыв, строительство дорог, карьеров и т.п. по этой причине, например, произошел оползень на железной дороге Абакан – Тайшет. В результате подрезки склона (Туманшейтский косогор) выемкой для прокладки дороги, увеличилась крутизна склона и активизировался стабилизировавшийся оползень. Было разрушено 3 км дороги, затрачены значительные средства на защитные мероприятия и переустройство дороги (сообщение Кирюшкина В.А.).

2. Ослабление прочности пород вследствие изменения их физического состояния при увлажнении, набухании, разуплотнении, выветривании, нарушении естественного сложения. Все это снижает структурную прочность пород, следовательно, снижает величины сцепления и трения, которые противопоставляются сдвигающим усилиям. Такая причина стала главной в образовании крупного оползня в г.Днепропетровске в 1984 г., полностью разрушено несколько домов и других сооружений. В результате длительных утечек из водонесущих коммуникаций породы замачивались, теряли связность, разуплотнялись, увеличивался их вес (Известия, январь, 1984).

3. Действие гидростатических и гидродинамических сил подземных вод на породы, вызывающих развитие фильтрационных деформаций (суффозию, выпор, переход в плывунное состояние и др.), что приводит к формированию опасных зон. Например, во время паводка при подъеме уровня воды породы на затопленной части склона будут находиться во взвешенном состоянии. Их вес будет меньше, чем вес породы выше уровня воды, так как породы испытывают взвешивающее действие воды. Так как вес пород под водой уменьшается, они не могут удерживать вышележащие породы, которые начинают смещаться, толкать нижележащие – это действие гидростатического давления. Гидродинамическое давление действует вдоль линий тока фильтрационного потока. Если во время паводка уровень воды резко повысится и затопит часть склона, а затем резко снизится, то в водопроницаемых породах склона возникнет гидродинамическое давление, большее в слабоводопроницаемых породах, направленное вниз по склону, которое увеличивает сдвигающую составляющую силы тяжести и нарушает равновесие склона. Так же действует быстрая сработка уровня воды в водохранилище, вызывая оползни на берегах.

4. Изменение напряженного состояния горных пород происходит в зоне формирования склона и строительства откоса. Как известно, у поверхности земли происходит разгрузка напряжений горных пород, их разуплотнение, часто образуются трещины разгрузки, ориентированные параллельно склону и зоны ослабления, по которым происходит смещение пород.

5. Внешние воздействия – загрузка склона, откоса или участков, прилегающих к их бровкам – при строительстве зданий и сооружений на склонах, складирование материалов, длительные и кратковременные силовые воздействия (взрывы, транспорт – микросейсмические и сейсмические колебания, нарушающие структурные связи и снижающие прочность пород). Все это снижает устойчивость склонов и откосов и вызывает оползневой процесс.

Эти причины (поводы) чаще всего действуют комплексно, и редко какая-то одна из них. Так, в развитии оползней на склоне Лагерного Сада в г. Томске, которые сильно разрушают склон, привели к деформациям некоторых сооружений, участвуют почти все причины: подмыв склона рекой Томью; ослабление прочности пород в результате утечек из водовода, канализаций, инфильтрации осадков; действие гидростатического и гидродинамического давления подземных вод палеогенового водоносного горизонта, вызывающих суффозию; внешние воздействия на склон – застройка зданиями прибровочной части, микросейсмические воздействия транспорта сильно нагруженной части ул. Нахимова.

Таким образом, процессы, вызывающие образование оползней, можно объединить в три группы 27:

1. Процессы, изменяющие внешнюю форму, крутизну и высоту склонов.

2. Процессы, ведущие к изменению строения и ухудшению физико-механических свойств слагающих склон пород.

3. Процессы, создающие дополнительное давление на породы склона.