Механическая суффозия

Механическая суффозия – процесс выноса мелких частиц из рыхлых обломочных пород фильтрующейся водой. Для развития механической суффозии необходимы значительная скорость движения подземной воды для отрыва и выноса тонких фракций грунта, а также наличие условий для разгрузки песчано-глинистого материала.

Фотография проявления механической суффозии при поступлении грунтовых вод в котлован через отдельные зазоры свайного ограждения стен котлована.

Механическая суффозия чаще всего наблюдается в тонко- и мелкозернистых песках, реже – в пылевато-глинистых и других породах. Суффозия сопровождается оседанием вышележащих пород, образованием пустот, воронок и провалов.

Как правило, механическая суффозия развивается сравнительно медленно (годы, десятки лет) и проявляется в основном на локальных участках, реже имеется региональное распространение.

Значительно более интенсивно протекает процесс техногенной механической суффозии. Она развивается в случае выноса песчано-глинистого материала в строящиеся подземные коллекторы при авариях водопроводных систем, быстрой сработки уровней водохранилищ, длительных откачках подземных вод, работе дренажей.

Основные условия развития механической суффозии:

- неоднородность гранулометрического состава песчаных грунтов, при которой возможен вынос мелких частиц из песчаной толщи;

- критическая величина вымывающих скоростей фильтрационного по тока;

- наличие условий для выноса мелких частиц на дневную поверхность в основании склонов, строительных котлованах, различных выемках и т.д.

В СНиП 22-01-95 «Геофизика опасных природных воздействий» суффозия включена в перечень процессов, представляющих опасность для строительства.

К основным мероприятиям по борьбе с механической суффозией относятся:

- прекращение движения воды через размываемый массив;

- осушение или уменьшение скоростей движения воды до безопасной величины;

- перекрытие мест выхода подземных вод тампонированием или присыпкой песка;

- искусственное закрепление ослабленных суффозией пород методами технической мелиорации.

При строительстве каналов на дефектных участках можно рекомендовать устройство бетонной облицовки, а при строительстве в выемке необходимо удалить трещиноватые набухающие глины и заменить их на ненабухающие суглинки.

Склоновые (гравитационные) процессы. Оползни

Оползни – это скользящее смещение масс горных пород вниз по склону под действием гравитационных сил и при активном участии поверхностных и подземных вод.

В отличие от обвалов потеря контакта между смещающейся массой и подстилающим неподвижными породами не происходит. Под оползнем понимают не только процесс смещения земляных масс, но и само оползневое тело, как форму рельефа.

Оползень в Тайване.

Оползни не только нарушают устойчивость массивов горных пород, но и негативно влияют на многие другие компоненты геологической среды (нарушение поверхностного стока, истощение ресурсов подземных вод при их вскрытии, образование заболоченностей, нарушение почвенного покрова и др.).

В некоторых случаях оползни могут иметь грандиозные размеры и приводить к катострофическим последствиям. Так, например, широкую известность получил оползень, возникший 9 октября 1963 г. на севере Италии в провинции Вайонт.

Водохранилище, которое заполнил оползень 9 октября 1963 г. на севере Италии в провинции Вайонт.

Оползень сместился в водохранилище и вызвал волну высотой 165 м, которая перелилась через плотину и повлекла за собой гибель более 2000 человек.

На переднем плане водораздельная гряда Усойского завала, его основной массив и поверхность обратного смещения. Слева Сарезское озеро, справа озеро Шадау. Вдали левый борт отложения оползня Мургаб. Крутая эрозионная поверхность. Гребень водораздела между Сарезским озером и троговой долиной (Плато Марджанай).

Крупнейший за историческое время Усойский оползень – обвал, образовавшийся в горном Таджикистане в 1911 г., имел объем более 2,2 кв.км. Сместившись вниз, он перегородил долину р.Мургаб, что привело к образованию Сарезского озера глубиной более 500 м и протяженность около 60 км.

В России оползни имеют очень широкое распространение, это частое явление на побережьях многих рек, морей.

Причины образования оползней могут быть естественными и техногенными. Основные причины:

- изменение внешней формы и высоты склона, приводящее к перераспределению сдвигающих и удерживающих сил на нем;

- изменение состава, состояния и физико-механических свойств горных пород (черезмерное увлажнение их подземными, дождевыми, талыми и хозяйственными водами, выветривание, мерзлотные воздействия);

- дополнительное давление на склон (сейсмические воздействия, вибрация, искусственные статические и динамические нагрузки, гидродинамическое давление при фильтрации подземных вод в сторону склона).

Главным же условием возникновения и развития оползней являются чрезмерное увлажнение склона поверхностными и подземными водами.

Противооползневые сооружения и мероприятия подразделяют на профилактические и активные (инженерные). Основное требование к комплексу противооползневых мероприятий сводится к необходимости обеспечить коэффициент устойчивости склона.

Профилактические (или охранно-ограничительные) мероприятия имеют своей целью:

- регулирование поверхностного стока с целью предотвращения излишнего увлажнения склона (различные канавы, лотки, валы и т.п.);

- укрепление склонов и откосов с помощью агролессомелиоративных мероприятий (посев трав, посадка специальных сортов деревьев и кустарников);

- запрещение производства взрывных работ и устройства отвалов вблизи оползневых участков;

- ограничение скорости движения поездов на оползнеопасных склонах.

Строительная практика показывает, что своевременно принятые профилактические меры позволяют предотвратить большую часть оползней в начальной стадии их развития.

Активные меры – это устройство инженерных сооружений и других радикальных мер. Активные меры можно разделить на следующие группы:

- изменение очертаний и переустройство склонов и откосов (уполаживание склона, отсыпка банкетов и контрбанкетов, террасирование и устройство берм);

- механическое удержание оползающих земляных масс (подпорные стены, свайные ряды);

- защита берегов от абразии, переработки в результате волнового воздействия (берегоукрепление, устройство волноломов и т.п.);

- дренирование прилегающей территории и тела оползня (постоянное осушение и снижение уровня, перехват подземных вод);

- закрепление грунтов методами технической мелиорации.

Цель этих работ – увеличение сопротивления пород сдвигающим усилиям.