8.7. Фізико–геологічні та інженерно-геологічні процеси і явища.

До цієї групи процесів відносять процеси, що пов’язані з рухом гірських порід на схилах (зсуви, обвали, осипи, опливання, куруми), з впливом води на гірські породи (суфозія, карст, пливуни, просідання), явища, повязані з вічною мерзлотою (нальоди, викопний лід, пучіння, соліфлюкція, термокарст).

8.7.1. Обвали

Обвали – це завалювання значних мас ґрунтів із перевертанням і роздрібненням. обвали виникають на крутих схилах (>45⁰). Найчастіше обвали пов’язані з тріщинуватістю порід, підмивом або підрізкою схилів, землетрусами, надмірним зволоженням. В більшості випадків обвали проявляються в період дощів, танення снігу, така вода збільшує масу уламків і зменшує тертя.

Провісником обвалу стають нові тріщини, глухий шум, тріск.

Заходи боротьби з обвалами:

- штучне завалювання схилів;

- підпірні стінки, уловлювачі, галереї;

- відведення поверхневих вод;

- скріплення окремих частин породи залізними скобами, тягами, сітками.

8.7.2. Осування

Осування – це повільне зміщення на схилах пухкого накопичення уламкового матеріалу, яке складається з суміші твердих і м’яких порід. Осування відбувається під впливом сили тяжіння і води.

8.7.3. Осипи

Осипи, на відміну від осування - це сипке накопичення, яке утворюється при скочуванні уламків твердих порід різних розмірів. Характерна особливість осипу – це рухливість. По цій ознаці їх розрізняють на нерухомі і діючі, тобто такі, які знаходяться в стадії інтенсивного руху і накопичення уламків. Рух осипу відбувається без участі води під впливом сили тяжіння. Інтенсивність осипу збільшує дощ або землетрус.

Заходи боротьби з осипами:

- розчищення малого осипу;

- підпірні стінки;

- закріплення шпунтами;

8.7.4. Зсуви

Зсуви - це ковзане зміщення грунту на схилах під дією сили тяжіння і з участю поверхневих і підземних вод. Таке зсунення відбувається на схилах ярів, штучних виробок, на берегах річок, морів. Зсуви наносять величезну шкоду довкіллю, руйнують будівлі і споруди; відомі також катастрофічні зсуви, з людськими жертвами. Приміром, зсув у Севастополі, що відбувся 21.06.05 р., засипав на пляжі 30 чоловік, врятовано 17. Зсув 18.02.06 р., знищив село на Філіппінах, загинуло 1500 чоловік.

Зовнішній вигляд зсувних схилів має ряд розпізнавальних ознак, за допомогою яких визначають нестійкий стан схилів (рис.8):

• концентричні тріщини вздовж схилу;

• горбистість поверхні схилу;

• вали видавлювання біля підніжжя схилу;

• болотистість підніжжя схилу;

• т ерасоподібні уступи, "п'яний ліс" на схилах;

• тріщини в нижній частині будівель і споруд.

Рис. 8 . Елементи зсуву: 1 - зсувне тіло; 2 - поверхня ковзання; 3 - брівка зриву; 4 - зсувні тераси; 5 - вал випучення; 6 - підошва зсуву; 7 - положення схилу до зсуву.

Зсуви виникають за певних умов, таких як висота і крутизна схилу, геологічна будова, властивості гірських порід, гідрогеологічні умови.

Найбільш схильні до зсування стрімкі (більше 15°) схили, що мають звисну та опуклу форму, падіння в бік схилу шарів піщаних, глинистих, лесових порід; більшість зсувів приурочені до виходів підземних вод. Так 4.06.07 р., зсув завалив 200 гейзерів Долини Гейзерів, що на Камчатці.

Механічна стійкість схилу визначається співвідношенням сили, що зсуває ґрунтову масу і сили, що її утримує:

T=Ntg+CF, (8.3)

де F - поверхня зсування; Т - зсувна складова маси ґрунту;Н - нормальна складова;С - сила зчеплення в ґрунті; tg - коефіцієнт внутрішнього тертя.

Ступінь стійкості схилу визначається за допомогою коефіцієнта К_ст

К_ст=tg+CF/T, (8.4)

тобто, відношення, сил, що утримують (внутрішнє тертя і зчеплення в ґрунті) до сил, що зсувають (маса ґрунту, розміщені на ньому будівлі і споруди, гідродинамічний тиск підземних вод).

Якщо К_ст<1 – схил нестійкий, К_ст>1 схил знаходитьсяв стійкому стані; К_ст=1 - у стані граничної стійкості.

Головними причинами виникнення зсуву слід вважати три групи процесів:

1. Процеси, що змінюють зовнішню форму і висоту схилу: коливання базису ерозії річок та ярів, руйнівна робота текучої води (підмивання схилу), підрізання схилів штучними виробками.

2. Процеси, що ведуть до зміни будови і властивостей гірських порід схилу: погіршення властивостей внаслідок вивітрювання порід, перезволоження поверхневими і підземними водами, суфозія.

3. Процеси, які створюють допоміжний гідродинамічний тиск води під час її фільтрації в бік схилу, гідростатичний тиск води в порах і тріщинах ґрунту, штучне статичне і динамічне навантаження, сейсмічні явища.

В залежності від швидкості руху зсуви поділяють на такі, що швидко сповзають і повільно зсуваються. У першому випадку зсув відбувається миттєво, у другому - із швидкістю від часток міліметра за добу до кількох десятків метрів за годину.

Зсуви поділяються на діючі і недіючі. Діючи потребують застосування протизсувних заходів. Розрізняють пасивні і активні заходи.

Пасивні - це попереджувальні, заборонні заходи: забороняється виконувати вибухові роботи поблизу зсувних схилів, будувати на них, підрізувати їх, забороняється знищення рослинності на схилах, швидкий рух транспорту, скидання поливних вод на схили.

Активні заходи - це влаштування різноманітних інженерних споруд, закріплення гірських порід на схилах. Існує чотири групи таких методів:

1. Боротьба з процесами, що викликають зсуви: закріплення побережжя морів і річок від руйнівної дії хвиль влаштування набережних, підпірних стінок та ін., відведення поверхневих і підземних вод за допомогою нагірних канав, валів, дренажних споруд.

2. Утримання земляних масивів, шляхом зведення підпірних стін (рис.9-11), шпунтових стінок, вдавлювання паль-шпонок, спорудження контр-банкетів тощо.

Рис.9. Влаштування підпірних стінок котловану на майданчику по вул.Шевченко за допомогою

буронабивних паль

Рис.10. Влаштування підпірної стінки на майданчику біля центрального ринку „Озерка” за допомогою шпунтових паль і заповнення між ними дерев’яним брусом.

Рис.11. Підпірна стінка вздовж траси в районі Форосу виконана за допомогою каміння у металевій сітці.

3. Збільшення опору порід зусиллям, які зсувають ґрунтову масу, шляхом закріплення їх силікатизацією, цементуванням, електрохімічними методами. Ці методи досить коштовні, а тому застосовуються рідко.

4. Знімання зсувних ґрунтових мас до стійких порід. Метод застосовується в разі невеликого обсягу зсувних мас.

А.П. Павлов у 1903р. поділив зсуви за характером розвитку поверхні ковзання на деляпсивні та детрузивні(рис.12). У деляпсивних зсувах руйнування починається в нижній частині схилу (наприклад, при підвиванні або підрізці схилу) і поверхня ковзання розвивається знизу вгору. При цьому верхні частини схилу немов втрачають опору.

У детрузивних зсувах руйнування починаються у верхній частині схилу (наприклад, при збільшенні навантаження на схил) і поверхня ковзання розвивається зверху вниз.

Рис.12. Типи зсувів за характером розвитку поверхні ковзання: а- деляпсивні зсуви; б – детрузивні зсуви.

Ф.П. Саваренський в 1934 р. запропонував класифікацію зсувів за структурою зсувного схилу та положення поверхні ковзання. Він поділив їх на асеквентні, консеквентні, та інсеквентні (рис.13).

Асеквентні зсуви утворюються на схилах з однорідною будовою. Поверхня ковзання циліндрична.

Консеквентні зсуви характеризуються поверхнею ковзання, положення та абрис якої зумовлюються особливостями схилу.

Інсеквентні зсуви виникають на схилах де залягають шари різних порід. Поверхня ковзання таких зсувів перерізує ці шари.

Рис.13. Типи зсувів за структурою зсувного схилу:

а- асеквентні зсуви; б –консеквентні зсуви;

в –інсеквентні.