8.4. Геологические процессы, обусловленные действием силы тяжести

Данные процессы называются еще гравитационными, или склоновыми, поскольку они наблюдаются на склонах и откосах грунтовых сооружений – котлованов, выемок и насыпей, карьеров. К основным из них относятся обвалы, вывалы, лавины, осыпи и оползни; по скорости протекания первые три процесса относятся к быстрым, а последних два – к медленным.

8.1.1. Обвалы

Обрушения больших масс пород называют обвалами, а отдельных глыб – вывалами. Происходят они на крутых или даже нависающих склонах (откосах) и связаны с условиями залегания и степенью выветривания пород, их трещиноватостью, подмывом или подрезкой склона, обводнением пород, землетрясениями, проведением на склоне работ, особенно с созданием динамических воздействий и др. Масштабы обвалов различны – от грандиозных, существенно изменяющих природные условия на значительной территории (рельеф, геологическое строение, гидрографию) с объемом порядка 10⁹ м³ до мелких с объемом первые единицы и десятки кубометров.

В горных районах указанные процессы часто представляют собой угрозу для строительства и эксплуатации железных и автомобильных дорог. При строительстве Кругобайкальской ж.д. (1900 – 1905г.г.) было построено 39 тоннелей, 50 противообвальных галерей, 14 км подпорных стен. За пять лет (1955 – 59 годы) на Закавказской ж.д. произошло 428 случаев горных обвалов. В общем на эксплуатируемых дорогах преобладают мелкие обвалы с объемом пород до 200 м³.

Очевидно, что обвал – внезапный и быстрый процесс, связанный с нарушением равновесия пород на склоне; но это результат длительного действия различных факторов, прежде всего выветривания и особенно при наличии активной тектоники с восходящими движениями. Спусковым механизмом обвала может быть землетрясение, какие-либо работы на склоне, особенно с динамическими воздействиями, сильные порывы ветра и другие, в том числе случайные факторы.

Борьба с обвалами и вывалами включает как профилактические мероприятия, так и активные с устройством защитных сооружений. К первым относятся наблюдения за склонами, их террасирование, лесомелиорация, обрушение отдельных опасных глыб. К противообвальным сооружениям относятся подпорные стенки, контрфорсы, облицовки и пояса с грунтовыми анкерами, противообвальные галереи, тоннели.

Лавины – обрушения масс снега с горных склонов, откосов выемок, висячих логов, происходящие обычно зимой и весной. По существу это обвалы снега, в которые вовлекаются глыбы и обломки горных пород. При большой скорости (до 200 км/час) и массе лавина обладает огромной разрушительной силой, усиливаемой действием идущей впереди ее воздушной волны. В местах отложения снега могут образоваться завалы до 50 метров толщиной. По влажности смещающегося снега лавины могут быть сухими или пылевыми, влажными и мокрыми; по характеру движения выделяют плоские лавины, или осовы со смещением по всей поверхности склона, лотковые с движением по ложбинам и ущельям и прыгающие с падением на отдельных участках. Лавиноопасными являются склоны с углом наклона 25 - 50⁰, причем более опасны выпуклые склоны.

Меры защиты от лавин в общем аналогичны противообвальным. К профилактическим здесь относятся мероприятия по недопущению или уменьшению снегонакопления на опасных склонах путем лесопосадок, расстановкой щитов, задерживающих снег в безопасных местах, террасирование склонов, обстрел из пушек с целью вызвать сход еще небольших, безопасных лавин.

Для защиты сооружений в местах схода лотковых лавин устраиваются отбойные дамбы – массивные каменные или бетонные стены, отводящие лавину; лавинорезы – треугольные дамбы, обращенные углом навстречу лавине. При ударе о лавинорез лавина делится на два потока с большой потерей энергии. Можно отметить, что по принципу лавинореза в горах Кавказа ориентировались старинные башни – углом навстречу лавине. Наиболее надежно защищают дорогу навесы и галереи, аналогичные противообвальным.