40.Оползни скольжения и срезания, механизм образования, примеры.

Оползни скольжения, консеквентные. В слоистых литифицированных осадочных (преимущественно), в интрузивных, эффузивных и метаморфических комплексах пород с развитыми в них системами тектонических разрывов и трещин, обычно ослабленных процессами разгрузки, выветриванием и сезонным обводнением, воз­никают крупные оползни блокового строения, нередко спровоцирован­ные землетрясением. Подстилаю­щие породы, по которым смещается массив, обладают чаще большей прочностью по сравнению с оползневым блоком. Слоистость, тектони­ческая трещина и иная наклонная поверхность ослабления или их сочетание создают условия, при которых по одной или нескольким из них происходит отчленение, а по другим — скольжение блоков пород и образуется консеквентный оползень. Наклон поверхности скольжения больше, чем крутизна склона, ее шероховатость, примаз­ки, заполнитель трещин, степень увлажнения и величины напряжений существенно влияют на развитие оползней этого типа. Консеквентные оползни возникают, когда общее сопротивление сдвигу при природном нормальном напряжении на поверхности смещения, часто имеющей ломаную и ступенчатую формы, меньше суммарных (гравитационных, тектонических, гидродинамических) сдвигающих сил. Следовательно,, строение склона, предопределенные им поверхности ослабления, гид­рогеологические условия, увеличение крутизны склона и дополнитель­ные пригрузки — главные факторы образования консеквентных ополз­ней.

Консеквентные оползни широко распространены в разных районах. К ним относятся оползень 1963 г.объемом 250 млн. м³ на склоне горы Ток, на водохранилище Вайонт в Италии. Глинисто-карбонатные слоистые меловые породы вместе со старыми оползневыми массами начали смещаться по наклонной в сторону реки поверхности тонко- и толстослоистых более прочных известняков, заполнили водохранилище и надвинулись на противоположный правый берег. На завершающей части пути оползня характерным было детрузивное движение со смятием и вы­пором пород. Медленное движение оползня началось в 1960 г. при первоначальном наполнении водохранилищ и в дальнейшем происхо­дило со скоростями от 0,3—(0,5 до 3,5 см в день при сниженных и высоких уровнях, вплоть до 9 октября 1963 г., когда произошла основная подвижка со скоростью до 25 м/с.

Древние и современные оползни развиты на склонах долины р. Сулак в Дагестане; в частности, в районе водохранилища Чиркей-ской ГЭС возникло несколько консеквентных оползней при землетря­сении 14 мая 1970 г. объемом около 1 млн. м³. Этот оползень сформировался в межовражном гребне в слоистой толще карбонатно-глинистых меловых пород, наклоненных под углом 12° в сторону р. Сулак; разуплотнение и выветривание пород гребня снизили их прочность и подготовили смещение.

Встречаются оползни в гранитах; например, современные подвижки (1952 г.) в долине р. Храми на участке напорных водоводов ГЭС; древние в долине р. Варзоба к северу от Душанбе и в других районах. Большие блоки гранитов смещались по системе трещин, измененных выветриванием и частично обводненных.

41.Оползни выдавливания , факторы развития и меры борьбы.Оползни выдавливания, детрузивные весьма разно­образны, возникают в различных комплексах пород—осадочных, метаморфизованных и изверженных при соответствующем строении склона и широко распространены на платформах и в складчатых об­ластях. Е. П. Емельянова (1972) называет их оползнями I порядка, а Г. И. Тер-Степанян — «глубокой ползучести». Для оползней выдав­ливания характерно: 1) залегание относительно малопрочных под скальными породами, например, глин, аргиллитов, алевролитов и дру­гих под толщей известняков, песчаников, интрузивных и эффузивных тел; 2) уменьшение прочности подстилающих пород в результате появ­ления в них скрытых микротрещин на начальной фазе формирования зоны смещения, разуплотнения, выщелачивания и увлажнения пород, а также расчленения на блоки вышележащей скальной толщи по существующим первичным и тектоническим трещинам в результате микроподвижек выветривания; 3) возникновение очагов концентрации напряжений, величины которых превышают показатели прочности под­стилающих глинистых пород из-за увеличения высоты и крутизны склона в результате эрозионного или абразионного подмыва, неотек­тонических неравномерных поднятий, искусственных таодрезок и при-грузок; 4) значительные объемы, длительность времени «скрытых» деформаций, затем переходящих в фазу быстрых подвижек, что затруд­няет их прогноз.

Оползни выдавливания широко распространены на бе­регах Ангары, где интрузии траппов или толщи известня­ков трещиноватых залегают на менее прочных аргиллитах и алевролитах карбона. Напряжения, соз­даваемые весом блоков трап­пов, превышают прочность алевролитов, и образуется зо­на потенциальной ползучести, в которой при подмыве берега возникают медленные пласти­ческие деформации, переходя­щие в быстрые оползневые смещения. На Кавказе, в Средней Азии, Крыму, Поволжье и в других районах оползни выдавливания встречаются повсе­местно, но обладают региональными специфическими особенностями в зависимости от геологического строения, напоров подземных вод, ин­тенсивности подмыва и др.

Для оползней выдавливания характерны большие объемы, быстрые под­вижки, обычно наступающие после фазы медленных смещений, и бло­ковое строение.

Меры борьбы: Основное воздействие мероприятий по борьбе с оползнями и по обеспечению стабильности склонов и откосов глубоких выемок должно быть направлено на главные факторы, их вызывающие: 1) изменяющим прочность пород склона (с) и 2) силовым, изменяющим напряженно-деформированное состояние массива пород склона и увеличивающим сдвигающее усилие (τ). Отношение их сумм определяет коэффициент запаса устойчивости склона Kу = .

1. Удерживающие сооружения на склоне предназначаются для обеспечения стабильности склона или отдельных их частей возведением в зависимости от типа оползня различных конструкций и размеров: 1) подпорных стен, чаще бетонных или заанкерных; 2) буронабивных свай на всю мощность оползневого массива; 3) контрбанкетов в основании склона.

2. Повышение прочности оползневых масс: 1)методами технической мелиорации – электроосмос, обжиг и другие для водонасыщенных рыхлых глинистых и песчаных грунтов, образующих оползни-потоки и сплывы; 2) в зоне смещения путём заложения в скважинах в её пределах бетонных столбов (свай); 3) снижение влажности; 4) агролесомелиоративными методами – создание травяного покрова, посадки соответсвующей густоты кустарниковой и древесной растительности, обладающей транспирирующей способностью.

3. Осушение оползневых массивов в целях повышения прочности пород, снижение действующих на них взвешивающего и гидродинамического давления от грунтовых и напорных вод путём: 1) организации стока поверхностных вод; 2) устройство подземных дренажей разных конструкций (галереи, горизонтальные и откосные скважины…).

4. Широко применяются дренажные подземные горизонтальные галереи с пробуренными из них скважинами фильтрами для лучшего перехвата пластовых и пластово-трещинных вод; откосные дренажи в местах сосредоточенных выходов подземных вод на склонах; система из горизонтальных и пологонаклонных осушительных скважин. Могут быть эффективны подземные дренажи с сифонным сбросом собранных вод.

Вопрос № 42. Оползни-потоки, факторы их образования и меры борьбы

По А.П.Павлову оползни вязко-пластичные, или деляпсивные известны как оползни-потоки и сплывы.

Данные виды оползней являются наиболее распространенными оползнями во всех районах и сложены водонасыщенными глинистыми, лессовыми и обломочно-глинистыми массами. Весьма разнообразны как их объемы (от первых тысяч до сотен тысяч и даже нескольких миллионов кубических метров), так и скорости движения от медленных и периодически останавливающихся до быстрых (0,5-0,6 м/с). Оползни - потоки и сплывы возникают при таком увлажнении пород, их образующих, за счёт дождевых, снеговых, подземных и хозяйственных вод, при котором, из-за снижения прочности обломочно-глинистых масс, они начинают двигаться как вязко-пластичное тело со значительным преобладанием деформаций сдвига, с образованием главной поверхности (зоны) смещения. В фазу подготовки основной подвижки одновременно с обводнением оползнеобразующих пород происходит их выветривание и выщелачивание, способствующие общему снижению прочности, возникновению прогрессирующих мелких трещин и микродеформаций. Увлажнение неоднородных обломочно-глинистых масс на склоне (старых оползневых накоплений, делювия, элювия и др.) происходит неравномерно, и в них могут возникнуть очаги с гидростатическим давлением, которое является фактором образования оползней.

Для оползней-потоков характерно развитие на относительно пологих склонах (чаще 12-15°), большая длина, незначительная ширина и рукавоподобность, которая обусловлена особенностями их формирования; затухание движения оползней-потоков происходит при крутизне склона 5-6°. Обычно оползни-потоки образуются в эрозионной ложбине склона, в которую смываются и где накапливаются щебнисто-глинистые массы и стекаются поверхностные и отчасти подземные воды, обусловливая повышенное увлажнение пород.

Для оползней в лессах установлена характерная особенность их развития и приуроченность к зонам тектонических разломов.

Меры борьбы: Основное воздействие мероприятий по борьбе с оползнями и по обеспечению стабильности склонов и откосов глубоких выемок должно быть направлено на главные факторы, их вызывающие: 1) изменяющим прочность пород склона (с) и 2) силовым, изменяющим напряженно-деформированное состояние массива пород склона и увеличивающим сдвигающее усилие (τ). Отношение их сумм определяет коэффициент запаса устойчивости склона Kу = .

5. Удерживающие сооружения на склоне предназначаются для обеспечения стабильности склона или отдельных их частей возведением в зависимости от типа оползня различных конструкций и размеров: 1) подпорных стен, чаще бетонных или заанкерных; 2) буронабивных свай на всю мощность оползневого массива; 3) контрбанкетов в основании склона.

6. Повышение прочности оползневых масс: 1)методами технической мелиорации – электроосмос, обжиг и другие для водонасыщенных рыхлых глинистых и песчаных грунтов, образующих оползни-потоки и сплывы; 2) в зоне смещения путём заложения в скважинах в её пределах бетонных столбов (свай); 3) снижение влажности; 4) агролесомелиоративными методами – создание травяного покрова, посадки соответсвующей густоты кустарниковой и древесной растительности, обладающей транспирирующей способностью.

7. Осушение оползневых массивов в целях повышения прочности пород, снижение действующих на них взвешивающего и гидродинамического давления от грунтовых и напорных вод путём: 1) организации стока поверхностных вод; 2) устройство подземных дренажей разных конструкций (галереи, горизонтальные и откосные скважины…).

8. Широко применяются дренажные подземные горизонтальные галереи с пробуренными из них скважинами фильтрами для лучшего перехвата пластовых и пластово-трещинных вод; откосные дренажи в местах сосредоточенных выходов подземных вод на склонах; система из горизонтальных и пологонаклонных осушительных скважин. Могут быть эффективны подземные дренажи с сифонным сбросом собранных вод.

Вопрос № 43. Оползни на склонах, сложенных однородными массивами горных пород

Это оползни сложных типов. К ним относятся оползни больших и грандиозных объемов, формируемые под воздействием многих факторов и при сложном строении высоких склонов.

Главными факторами формирования таких оползней являются непрерывное снижение прочности пород в результате выветривания и возрастающей их общей обводненности, а также гидродинамическое давление вод в зонах разломов. Если выветрелые и обводненные массивы пород крутого горного склона, подготовленные к смещению и находящиеся в состоянии, близком к предельному, подвергнутся даже слабому сейсмическому воздействию, то возникнет крупный оползень.

В Забайкалье, на Кавказе, особенно в Средней Азии, в Чехословакии и в других горных областях распространены древние и современные оползни и огромные осевшие массивы у вершин горных хребтов, в образовании которых сейсмичность являлась главным «силовым» фактором; такие смещения следует называть сейсмогенными оползнями, обвалами и осевшими массивами.

Вопрос № 44. Изучение склонов и методы оценки их устойчивости

Существуют различные классификации склонов по следующим признакам:

1. по стратиграфо-литологическому (региональному);

2. по генетическому, выделяются генетические типы склонов: обвально-осыпные, оползневые, делювиальные, эрозионные, солифлюкционные, десерпционные, террасированные, тектонические, сложного генезиса;

3. по возрасту;

4. по степени обводенности – необводненные, слабообводненные, сильнообводненные;

5. по высоте: очень низкие 12-15м, низкие 25-30м, средние 50-60м, высокие 100-120м, очень высокие 200-250м и сверх высокие (горные) 400-600м;

6. по крутизне;

7. по морфологии – выпуклые, вогнутые, прямые и ступенчатые;

8. по стадии развития и современному состоянию (устойчивости).

Разделяют три стадии развития склонов: стадия подготовки (создание обстановки, необходимой для возникновения на склоне оползня, обвала, курума или развала), стадия интенсивного формирования (преобладает развитие данного геологического процесса) и стадия затухания геологических процессов (когда факторы, вызывающие нарушения стабильности, в основном исчерпаны).

Методы оценки устойчивости склонов

• Методы аналогий (сравнительно-геологический, сравнительный, геологического подобия, историко-геологический) – основан на изучении геологического строения, истории формирования и закономерностей развития оползней и склонов, на установлении характерных показателей, систематизации данных и на сопоставлении их для разных существующих оцениваемых и прогнозируемых склонов.

• Метод природных аналогов (Розовский) – предполагает условие равенства критериев геологического подобия среды, действующих факторов, вида и механизма прогнозируемых процессов, а также времени их действия.

• Сравнительно-геологический метод – основан на статически обработанных данных о строении склонов и подземных водах, о типах оползней за всю историю формирования склона.

• Расчётные и экспериментальные методы – 1) позволяющие определить коэффициент запаса устойчивости Ky. Это методы Филлениуса-Терцаги, Маслова, Шахунянца, их можно назвать инженерными; 2) экспериментально-расчетные, основанные на предварительном определении напряженно-деформированного состояния пород склона на моделях или расчётным путем и на дальнейшем сопоставлении величин напряжений с показателями прочности пород по всему разрезу; 3) экспериментальные – на моделях из эквивалентынх материалов и на центрифугах, позволяющие проанализировать нарастание напряжений.

• Расчётные методы определения величин и распределения напряжений: численные, конечных элементов и вариационно-разностных.

Вопрос № 45. Методы расчёта устойчивости склонов

Приближенные методы основаны на расчетах предельного равновесия масс горных пород на склонах и в откосах по поверхностям скольжения. Такие расчеты включают в себя: 1) оценку устойчивости склонов и откосов, сложенных неоднородными породами, и 2) оценку устойчивости склонов и откосов, сложенных однородными породами. Из этой группы методов большей известностью пользуются методы, предложенные Феллениусом, Терцаги, Вернацким, Тейлором, Фрелихом, Чугаевым, Гольдштейном, Шахунянцем, Масловым и Фисенко.

Метод расчета устойчивости склонов и отко­сов, сложенных неоднородными горными породами. Этот метод применим для склонов и откосов, в геологическом строении кото­рых имеются явные границы раздела в напластовании горных пород, ориентированные неблагоприятно, т. е. наклоненные к осно­ванию склона или образованные наклонными трещинами.

Расчетная схема склона или откоса при использовании этого метода аналогична схеме расчета устойчивости оползня, имеющего наклонную поверхность скольжения с тем отли­чием, что на расчетном геологическом разрезе намечают не вы­явленную, а возможную или возможные поверхности скольжения. В остальном весь расчет устойчивости склона или откоса произ­водят так же, как и при расчете устойчивости оползня. Для этого подготавливают: 1) обоснованную расчетную схему — детальный геологический разрез; 2) обоснованные расчетные данные; 3) обоснование момента, для которого производится расчет, т. е. наиболее неблагоприятное сочетание силовых воз­действий.

Метод расчета устойчивости склонов и отко­сов, сложенных однородными горными породами. В однородных изотропных породах, не имеющих каких-либо видимых границ разделов, ориентированных наклонно к основанию склона или откоса, поверхность скольжения обычно имеет вогнутую, условно круглоцилиндрическую форму. Поэтому расчет устойчивости в таких случаях обычно называют методом расчета по кругло-цилиндрической поверхности скольжения. Наиболее вероятными местами выхода этой поверхности скольжения на поверхность земли обычно являются бровка склона или откоса или часть их, приближающаяся к бровке, и их основания.

При расчете устойчивости таких склонов и откосов на геоло­гическом разрезе радиусом произвольной длины намечают несколь­ко поверхностей скольжения и по каждой из них проверяют устойчивость масс горных пород, ограниченных поверхностями скольжения и рельефа склона. Склон или откос можно считать устойчивым, если по каждой намеченной поверх­ности скольжения коэффициент устойчивости будет больше еди­ницы.

Сущность расчета устойчивости склонов и откосов, сложенных однородными породами, состоит в следующем. Предполагается, что оползание пород может произойти по одной из намеченных поверхностей. Предельное равно­весие масс горных пород по этой поверхности определяется ра­венством моментов действующих сил относительно центра вра­щения. Соответственно коэффициент устойчивости откоса в этом случае должен быть равен единице. Момент сил вращения, т. е. момент силы тяжести, равен произве­дению составляющей силы тяжести на плечо, равное радиусу. Так как угол наклона поверхности скольжения в разных ее точ­ках неодинаков, соответственно и составляющая силы тяжести в этих точках изменяется. Поэтому момент сил вращения опре­деляется как произведение суммы составляющих силы тяжести на радиус.

Момент удерживающих сил равен произведению суммы сил со­противления сдвигу на плечо.

Поэтому при предельном равновесии коэффициент устойчивости откоса: Метод расчета устойчивости склонов и отко­сов ВНИМИ. Этот метод разработан Г. Л. Фисенко и относится к числу сравнительно новых инженерных методов. Его основой является определенный порядок построения наиболее вероятной поверхности скольжения, при определении формы и расположения которой учитываются следующие основные положения теории предельного равновесия сыпучей среды:

1. Нарушение устойчивости склона или откоса происходит в ви­де оползания части слагающих их горных пород по поверхности скольжения, имеющей в однородных породах форму, близкую к круглоцилиндрической.

2. Элементарные площадки скольжения в однородных горных породах могут возникать начиная лишь с глубины, где напряжения будут не менее : σ1=2ctg(45°—φ/2).

3. Вдали от бровки склона или откоса ось главных напря­жений совпадает с вертикалью, при приближении к их поверх­ности изменяет наклон в сторону склона (откоса), а на плоских и вогнутых поверхностях склонов и откосов совпадает с ними.

4. С изменением направления главных напряжений изменя­ется и наклон площадок скольжения от угла (45° — ф/2) к верти­кали в некотором удалении от откоса до угла (45° — ф/2) к поверх­ности откоса при его пересечении.

5. В однородных горных породах площадки скольжения воз­никают на глубине, соответствующей максимально возможной высоте вер­тикального откоса.

Метод Н. Н. Маслова оценки устойчивости склонов и откосов. Это один из широко известных приближенных методов, названный автором методом равнопрочного откоса или методом F_p. Равнопрочным принято называть такой откос, у ко­торого в любом горизонтальном сечении обеспечена устойчивость слагающих его горных пород.

Зная угол сопротивления сдвигу горных пород каждого горизонта, слагающих склон или откос, и учитывая рас­пределение напряжений от собственного веса пород, можно на­метить очертание устойчивого склона или откоса.

Вопрос № 46. Меры борьбы с оползнями

По назначению укрепительные и защитные инженерные, лесомелиоративные и организационно-профилактические противооолзневые и другие мероприятия можно подразделить:

1. на капитальные комплексные;

2. то же, но из-за огромных объемов оползней обеспечивающие лишь временную устойчивость склона и возможность проведения строительных работ;

3. предупредительные, заблоговременные, по предотвращению катастрофических последствий;

4. экстренные, неотложные, осуществляемые в аварийном порядке после полного или частичного схода оползня.

Основное воздействие мероприятий по борьбе с оползнями и по обеспечению стабильности склонов и откосов глубоких выемок должно быть направлено на главные факторы, их вызывающие: 1) изменяющим прочность пород склона (с) и 2) силовым, изменяющим напряженно-деформированное состояние массива пород склона и увеличивающим сдвигающее усилие (τ). Отношение их сумм определяет коэффициент запаса устойчивости склона Kу = .

1. Берегозащитные сооружения - устройство различных инж.сооружений в целях прекращения или существенного ослабления размыва волнами и течениями береговой отмели и основания надводного склона.

2. Удерживающие сооружения на склоне предназначаются для обеспечения стабильности склона или отдельных их частей возведением в зависимости от типа оползня различных конструкций и размеров: 1) подпорных стен, чаще бетонных или заанкерных; 2) буронабивных свай на всю мощность оползневого массива; 3) контрбанкетов в основании склона.

3. Повышение прочности оползневых масс: 1)методами тхнической мелиорации – электроосмос, обжиг и другие для водонасыщенных рыхлых глинистых и песчаных грунтов, образующих оползни-потоки и сплывы; 2) в зоне смещения путём заложения в скважинах в её пределах бетонных столбов (свай); 3) снижение влажности; 4) агролесомелиоративными методами – создание травяного покрова, посадки соответсвующей густоты кустарниковой и древесной растительности, обладающей транспирирующей способностью.

4. Осушение оползневых массивов в целях повышения прочности пород, снижение действующих на них взвешивающего и гидродинамического давления от грунтовых и напорных вод путём: 1) организации стока поверхностных вод; 2) устройство подземных дренажей разных конструкций (галереи, горизонтальные и откосные скважины…).

5. Широко применяются дренажные подземные горизонтальные галереи с пробуренными из них скважинами фильтрами для лучшего перехвата пластовых и пластово-трещинных вод; откосные дренажи в местах сосредоточенных выходов подземных вод на склонах; система из горизонтальных и пологонаклонных осушительных скважин. Могут быть эффективны подземные дренажи с сифонным сбросом собранных вод.

47. Основные условия развития карста.

Типизация карста