51. Оползневые процессы, причины возникновения.

Причины возникновения.

Для образования оползней на склонах необходимы следующие факторы: наличие водного слоя и его наклона в сторону склона, наличие водоносного горизонта и подземных вод.

Движение толщи может быть вызвано разными причинами: землетрясением, сильным дождем, увеличившим ее вес, подмывом склона рекой или морем и неосторожным срезанием его человеком.

Исследования оползневых районов показали, что оползни представляют собой сложный процесс, протекающий под влиянием комплекса факторов, в числе которых находятся и подземные воды. К таким факторам относятся:

1.Интенсивный подмыв берега рекой или абразия морем (разрушение действием прибоя) в ряде случаев являются одной из главных причин возникновения оползней в Поволжье, на Черноморском побережье Кавказа и в других районах. При подмыве берега рекой или абразии морем увеличивается крутизна склона и его напряженное состояние, что в конце концов приводит к нарушению равновесия земляных масс и их оползанию.

2.Влияние атмосферных осадков сказывается на устойчивости земляных масс. Так, например, отмечается, что оползни в овражной сети Южного побережья Кавказа происходят преимущественно в конце дождливого периода (февраль - март), когда наблюдается максимальное насыщение грунтов водой. В целом важное значение имеет степень обводненности пород как метеорными, так и подземными водами.

3.Изменение консистенции (состояния) глинистых пород склона в результате воздействия подземных или поверхностных вод и процессов выветривания. При условии обнажения глины в береговом склоне она подвергается воздействию различных внешних факторов и выветривается, постепенно усыхает, растрескивается. Особенно этому помогает периодическое воздействие воды, при котором попеременные увлажнение и высыхание могут совсем нарушить ее монолитность. При насыщении водой такая разрушенная глина приобретает пластическое или текучее состояние и начинает сползать по склону, увлекая за собой и другие породы.

4.Образованию оползней способствуют процессы суффозии (от лат. suffosio– подкапывание, подмывание), заключающиеся в выносе фильтрующимися водами сквозь водопроницаемые отложения мелких обломочных частиц, вследствие чего эти отложения становятся менее плотными, а наклонно залегающие над ними грунтовые массы начинают сползать вниз по склону (рис. 3 – приложение 2). В условиях выровненной поверхности суффозия приводит к проседанию грунта и образованию неглубоких замкнутых депрессий рельефа. Такие формы рельефа, часто встречающиеся в степной зоне на площади залегания лессов и лессовидных отложений, известны под названием степных блюдец, просадочных западин и т.п.

5.Гидродинамическое давление, создаваемое подземными водами близ выхода на поверхность склона. Особенно это проявляется при наличии гидравлической связи подземных вод с рекой. В этом случае в моменты половодий речные воды питают подземные (рис. 3), вследствие чего их уровень также поднимается. Спад полых вод в реке происходит сравнительно быстро, а понижение уровня подземных вод в склоне относительно медленно. Получается как бы разрыв между уровнями подземных и речных вод, чем и создается дополнительное гидродинамическое давление в склоне. В результате может произойти выдавливание присклоновой части водоносного слоя, а вслед ним оползание горных пород, расположенных выше. В связи с этим в ряде случаев отмечается активизация оползней после паводков.

6.Условия залегания горных пород, слагающих склон, или, иначе, структурные особенности. К ним относятся: падение пород в сторону реки или моря особенно если среди них есть слои глин и водоносные горизонты на них; наличие тектонических и других трещин падающих в том же направлении; значительная степень выветривания пород.

7.Неосторожная деятельность человека, которая иногда приводит к нарушению устойчивости склона. Это может быть связано : с искусственной подрезкой склонов, с разрушениями пляжей (как это иногда имело место при строительстве морских портовых сооружений без учета естественных условий формирования пляжей и направления движения наносов), с дополнительной нагрузкой на склон, с неуемной вырубкой леса.

Схема взаимодействия сил, вызывающих оползни

Оползневые территории

Оползнями называют перемещения земляных масс на склонах, возникающие под действием силы тяжести в результате нарушения равновесия земляных масс.

По объему пришедших в движение земляных масс и глубине их захвата оползни разделяют на оплывины, осовы и собственно оползни.

Оплывины – это движения земляных масс, захватывающих небольшой верхний слой почвы крутых откосов, сложенных из глинистых пород. Последствия легко устраняются.

Осовы – движения по склону отложившихся разрушенных пород в результате их сильного переувлажнения.

Оползни – перемещения больших объемов земляных масс, захватываемых на большую глубину.

Оползни возникают на откосах берегов рек, морей, оврагов и горных склонов. При осмотре оползневых склонов можно установить размеры происходящих явлений. При небольшой глубине смещения земли оползневые накопления имеют вид неровной бугристой поверхности. При больших смещениях рельеф поверхности оползня носит более спокойный характер.

При постоянном наблюдении за оползневым склоном можно отметить начальную стадию смещения земляных масс на склоне.

 

 

 

Р – сдвигающая сила

М – сила трения

G – сила тяжести

Равновесие блока может быть нарушено в результате потери запаса устойчивости при:

1. М<P – уменьшении силы М;

2. P>M – увеличения силы Р.

Этому будут способствовать как естественные процессы, происходящие в глубине оползневого склона, так и неправильная хозяйственная деятельность в оползневом районе.

Естественными причинами возникновения оползня являются подземные воды, нарушающие сцепление земляных масс, подмыв берегов рек, озер и других водоемов, нарушают устойчивость склонов и способствуют возникновению оползней.

При неправильном производстве земляных работ у подошвы оползневого склона появляется гидродинамическое давление воды со стороны склона и возникает явления суффозии (вынос мелких частиц грунта подземными водами).

Не следует на склонах и верхней бровке откосов складывать строительные и другие тяжелые материалы, а также размещать монументальные сооружения.

При выполнении планировочных работ нельзя срезать большие массы грунта у подошвы оползневого склона, которая является естественным защитным упором (кондфорсом).

Изменение сложившихся условий на оползневых склонах может привести к возникновению оползней.

Во избежание динамических нагрузок и сотрясения склонов нельзя строить автодороги для грузового транспорта по верхней бровке откоса.

Территорию оползневых склонов используют для посадки деревьев, кустарников и приспосабливают для прогулок и отдыха населения.

Для предохранения от разрушения оползневых склонов, сохранения на них растительности и их благоустройство, проводят ряд мероприятий, направленных на устранение причин, способствующих возникновению оползней:

1. Правильная организация стока дождевых и талых вод, не допускающая поступления их на оползневый склон;

2. Устройство дренажа, позволяющего перехватывать подземные воды в глубине склона и предотвращать таким образом выход их на поверхность склона и подошву откоса;

3. Правильная эксплуатация сети фекальной канализации, водопровода и других сооружений, связанных с хранением запасов воды, обеспечивает невозможность утечки воды и обводнение склона;

4. Проведение берегоукрепительных работ в пределах береговой полосы рек, морей и других водоемов;

5. Создание механического сопротивления на пути движения земляных масс в виде подпорных стенок, свайных рядок и других препятствий. Свайные ряды устанавливают способом забуривания;

6. Осуществление наблюдения за состоянием поверхности оползневых склонов и процессов, происходящих в их глубине.

 

Развитие оползня происходит в несколько стадий:

1. В стадии подготовки оползня оползнеобразующие факторы формируют условия, достаточные для смещения слагающих склон пород;

2. В стадии оползневого смещения толщи перемещаются по поверхности скольжения или зоне деформируемого горизонта;

3. В стадии временной стабилизации склона скорость оползневого смещения может смещаться к нулю или затухать полностью.

 

Различают две категории факторов, влияющих на состояние склона:

- факторы, определяющие напряженное состояние пород склона;

- факторы, формирующие их прочностных характеристики.

К I категории относят:

1. Высоту и крутизну склона;

2. Подрезки вследствие антропогенных воздействий;

3. Образию или эрозию;

4. Пригрузки верхней части склона;

5. Устройство зданий и сооружений;

6. Наличие подземных потоков грунтовых вод;

7. Мощность и градиент фильтрационного потока;

8. Вибрационные и сейсмические воздействия на породы склона.

 

II категория включает:

загрузка...

1. Вид, структуру и текстуру пород отдельных слоев;

2. Строение склона;

3. Наклоны и раздробленность пластов;

4. Сопротивление сдвигу пород в пласте;

5. Выветривание пород.

Равновесие действующих в склоне напряжений нарушается либо в результате воздействия факторов первой категории, повышающего напряженное состояние пород, либо под влиянием факторов второй категории, вызывающих уменьшение прочностных характеристик пород или вследствие одновременных воздействий указанных факторов.

Неоднородное строение склона при увеличении его крутизны или нагрузки в верхней части способствует неравномерному повышению напряжений в отдельных его слоях.

При возникновении предельных напряжений в более прочных слоях и их разрушении соответственно, повышаются напряжения в более слабых слоях. Если прочность пород при этом недостаточна для восприятия напряжений, происходит лавинообразное разрушение пород в зоне смещения.

В склонах, сложенных глинистыми грунтами, в указанной фазе нарушается структурная прочность пород и возникает ползучесть.

Типы деформаций (рис.1)

а). оползни скольжения

б). оползни выдавливания

в). оползни вязкопластические

г). обвалы, вывалы и осыпи.

При нарушении устойчивости склона территория из категории оползнеопасных переходит в категорию оползневых.

При анализе причин нарушения устойчивости склона выделяют главные и второстепенные оползнеобразующие факторы, и количественно оценивают воздействие каждого из них на коэффициент устойчивости (отношение удерживающих и сдвигающих сил).

Для этого исследуют:

1. Геологическое строение склона, характер напластования пород, гидрогеологические условия, величину повышения уровней подземных вод, а также связь указанного явления с антропогенными воздействиями, экспозицию склона, геоморфологические особенности его поверхности;

2. Особенности изменения крутизны и нагрузок на склон, величину и скорость подрезки его основания в результате образии или эрозии, а также в процессе строительных работ, дополнительные нагрузки на склон вследствие складирования грунта, строительства зданий и сооружений, влияния сейсмических процессов;

3. Изменение прочности пород вследствие выветривания, суффазионные явления у подножий склонов на участках высачивания фильтрационного потока;

4. Изменение химического состава подземных вод, вызывающие изменения структурной прочности грунтов.

При проектировании противооползневых мероприятий необходимо учитывать тип деформации склона (рис.1), механизм и масштабность их проявления, инженерно-геологические условия склона, нагрузки и воздействия на него, а также прогноз изменений инженерно-геологических условий в период строительства и эксплуатации сооружений комплекса.