Лекція 1 інженерно-геологічні процеси

1. Рух порід зі схилів

Рух порід зі схилів широко поширене і проявляє себе у вигляді селевих потоків, обвалів і зсувів. При наявності в рельєфі різниці висот можна спостерігати переміщення земляних мас до місцевого базису денудації. Це явище носить масовий характер і тому значною мірою міняє ландшафт країни. Найчастіше зсуви і обвали бувають у береговій смузі морів, озер і рік або по схилах ярів.

При виробництві грабарств у траншеях, котлованах і кар'єрах також утворюються обвали і зсуви, які є перешкодою для будівництва цивільних і промислових споруджень, доріг, освоєння земель і видобутку корисних копалин.

Н. Ф. Льохів приводить відомості про деякі зсуви. У Швейцарії в 1805 р. у с. Гольдау оповзло 15 млн. м³ гірських порід, зруйнувавши 111; при цьому загинуло 451 чоловік. В Эльмі зсув-обвал утворив кам'яний потік обсягом 10 млн. м³, що знищив 83 будівлі, де загинули 115 чоловік. В 1891 р. в Амткельській ущелині в Закавказзі з висоти 400 м обрушилася маса уламків гірських порід обсягом понад 400 млн. м³, завалила ущелину висотою більше 200 м, загативши плин р. Амткели і утворивши озеро глибиною до 140 м. У лютому 1953 р. на одній з ділянок Чорноморського узбережжя зсувом було зміщено 3,5 млн. м³ земляних мас, а в липні 1955 р. у Поволжі утворився зсув обсягом 5,5 млн. м³. У грудні 1962 р. у Чилі відбувся гігантський зсув, що викликав загибель близько 4000 чоловік. Аналогічні катастрофи відбулися в Перу і на Тайвані.

В ряді великих районів неодноразово повторювані зсуви стають головним фактором денудації. Такі райони називають зсувними (піднесені береги Поволжя, Дніпра в середньому плині і його припливах, берег Чорного моря в м. Одеса, Південний берег Криму, Чорноморське узбережжя Кавказу, і ін.).

Обвали й зсуви являють собою види зсувів земляних мас, між якими є перехідні форми у вигляді осипів і зсуву-обвалу. Зсув-обвал - це рух, що починається у вигляді обвалу, і переходить у зсув, або навпаки.

Селеві потоки

Селеві, або грязе-кам’яні, потоки, досить широко розповсюджені в Закавказзі, Середній Азії, частково в районі гірського Криму і у деяких інших місцях, являють собою швидкий зсув вивітрених земляних мас (після їх водонасичення), присвячене до сухих ярів і балок і рідше - долинам рік.

Утворення селевих потоків пов'язане з рядом умов, а саме: сухим кліматом, що сприяє швидкому вивітрюванню порід, що складають схили, значними ухилами яружної мережі, а також крутістю схилів, великими опадами, що випадають протягом нетривалого часу, особливо після тривалої посухи, а також при швидкому таненні снігу. До цьому варто додати вирубку лісів і знищення дернового покриву внаслідок випасу худоби.

Стрімкі потоки води змивають продукти вивітрювання, захоплюють великі уламки порід і, перетворюючись у брудо - кам’яний потік, несуться зі швидкістю приблизно 2—5 м/сек, у вигляді послідовних валів, у знижені місця. Консистенція брудо - кам’яних мас може бути різною, із крайніми межами: тільки бруд і тільки камені, але все-таки досить щільні (1,3—1,8 г/см³).

Селеві потоки становлять більшу небезпеку для людей і різних споруджень. Дуже великі обсяги переміщуваних з великою швидкістю земельні, руйнують все на своєму шляху. Так, наприклад, у Лос-Анжелесі (США) у березні 1938 р. селевої потік обсягом 11 млн. м³ (щосекунди виносило близько 2000 м³ бруду з каменями) зніс десятки мостів і будинків, зруйнував дороги, перервав зв'язок. У результаті цього селю 200 чоловік загинули й 10 000 залишилися без житла. Загальні збитки оцінювалися в 50 млн. доларів.

В травні 1921 р. в Алма-Аті після сильної зливи на місто обрушився (з інтервалом в 30—60 сек.) ряд грязе - кам’яних валів. Обсяг винесеного твердого матеріалу досягав приблизно 3,6 млн. м³. Було зруйновано багато будов і загинули 400 чоловік.

Таким чином, очевидна небезпека такого роду зсувів земляних мас і необхідність їхнього запобігання.

З метою попередження розвитку селевих потоків варто терасувати схили, регулювати поверхневий стік вод, забороняти вирубку лісів, а також випас худоби. Однак, якщо врахувати площі селевих басейнів, то стане очевидним, що для здійснення профілактичних заходів будуть потрібні величезні засоби. Тому доводиться боротися із селевими потоками безпосередньо в місці їхнього розвитку.

Одним з ефективних засобів боротьби із селевими потоками є система підпірних руслових загат на шляху руху селячи. Підпірні стіни, перетинаючи русло, утворять пастки й, крім того, зменшують швидкість руху селевих потоків.

В окремих випадках для захисту територій міст доцільне спорудження великих земляних дамб. Для захисту залізних і автомобільних доріг прибігають до спорудження селеспусків, тобто великих лотків, розташованих над дорогою в селенебезпечних місцях; з їхньою допомогою потік перекидається над дорогою в знижені місця.

Інколи виконують роботи із замиву ярів ґрунтами або хвостами (тобто рідкими відходами різних виробництв). Нагромадження обводнених ґрунтів або подібних їм відходів виробництв у ярах без дотримання певних умов може викликати штучний сель, украй небезпечний для населених пунктів. Тому замивши ярів або розміщення в їхніх межах водонасичених відходів виробництв можна допускати лише в окремих випадках.

Яри, у які агресивно надходять ґрунтові води, а також яри з великою водозбірною площею не можуть бути використані для цих цілей без попереднього перехоплення підземних вод (тобто дренування) і спорудження зливової каналізації. Навіть коли яри заповнюються ґрунтами природної вологості за допомогою звичайного транспорту, а не за допомогою гідромеханізації, не можна починати такі роботи без попереднього здійснення мер осушення ярів.

Очевидно, що вартість робіт з перехоплення підземних вод і спорудженню зливової каналізації може виявитися настільки високої, що буде недоцільно розміщати земляні маси в ярах.

Важливою обставиною є склад ґрунтів або іншого матеріалу, що буде використаний для заповнення яру. Чисті середньо- і грубозернисті піски швидко віддають воду і тому при надходженні в сухі яри добре ущільнюються і, надалі, при наявності зливової каналізації не можуть утворити селеві потоки. Ґрунти (або еквівалентні їм матеріали), що містять глинисті частки (супісь, суглинки, глини) у вигляді пульпи (тобто при гідроукладанні), можуть бути використані для заповнення ярів тільки за умови спорудження огороджувальної дамби. Така дамба, зазвичай земляна, з пошаровим ущільненням укоченням при оптимальній вологості, зводиться з таким розрахунком, щоб удержати намиті вище земляні маси.

Не викликає сумніву, що вартість такої дамби, а також мір захисту від розмиву ґрунтів буде високою.

При укладанні глинистих земляних мас у яри насухо (наприклад, автотранспортом або транспортерами) можна обмежитися тільки мірами захисту від зволоження ґрунтів (дренаж і зливова каналізація), однак такий вид транспортування й укладання земляних мас неекономічний.