Устойчивости откоса от оползней

Оползень — определение, виды и причины образования

Оползень — это одно из самых страшных и опасных геоморфологических явлений, перед которым не редко остаются бессильными инфраструктура и человеческие жизни. Выражается это явление в смещении по склону массивных каменных пород за счет воздействия собственного веса.

Что такое оползень и где он образуется

Как природная катастрофа, возникновение оползня происходит в гористых районах, где на их склонах с неравномерным строением слабых пластичных и непроницаемых пород, перекрытых прочными проницаемыми породами, происходит сдвиг массы.

Каменистая масса с огромными валунами, грязью и многочисленным крошевом мелких камней, перемещающаяся с невероятной скоростью и захватывающая площадь до нескольких тысяч квадратных метров, — это и есть оползень.

Но существует еще две разновидности каменного смещения:

селевые потоки или сели, чьи бурные грязекаменные и грязевые потоки, состоящие из водяной смеси с горными породами и возникающие из-за резкого подъёма уровня воды горных рек или проливных дождей, резко вырываются наружу, уничтожая все на своем пути;

снежные лавины, состоящие из смеси воздуха и снежных кристаллов.

Классификация оползней

Так как оползень — частое явление на Земле, этот процесс, исходя из его мощности с вовлеченными горными породами, делят на:

очень крупный (захватывающий выше 1000 тыс. кв. м);

крупный (до 1000 тыс. кв. м);

средний (от 10 тыс. до 100 тыс. кв. м);

малые (до 10 тыс. кв. м).

Различают крутизну смещения и скольжения вниз по поверхности:

очень пологую (до 5 градусов);

пологую (до 15 градусов);

крутую (от 15 до 45 градусов).

Оползни различают и по глубине залегания поверхности его скольжения:

сверхглубокие, превышающие глубину 20 метров;

глубокие, доходящие до 20 метров;

мелкие, возникающие до 5 метров;

поверхностные, до 1 метра (сплавы, оплывины).

Согласно исследованиям советского инженера и академика АН СССР Ф. П. Саваренского, оползни делятся на три вида:

секвентный или асеквентный вид — с возникновением смещения и сложения неслоистых толщ пород, зачастую происходящих в глинистых грунтах;

инсеквентный — с возникновением на неровной, вогнутой поверхности скольжения через разнообразные грунты с врезанием в наклонные или горизонтальные слои;

консеквентный — скользящий вид, образующийся в трещинах и на поверхностях разделов слоев.

Существуют и другие классификации:

вязкопластические: пластичные, глинистые и малоуплотненные;

глинистые, в основном пластичные, возникающие посредством выдавливания;

суффозионные, происходящие посредством гидродинамического разрушения;

несейсмогенного и сейсмогенного разжижения: песчаные и глинистые грунты под динамическим воздействием;

осыпи полускальных и скальных пород;

вывалы и обвалы скальных и твердых глинистых пород;

подводные, образующиеся при крупных срывах осадочных пород на материковой отмели или шельфе.

Основные причины и признаки образования оползней

Существует достаточно много естественных (природных) причин по которым возможно возникновение оползней.

За счет подмыва основания склона волнами, увеличения его крутизны и эрозии, подмыва дождевыми или грунтовыми водами, возникновения инфильтрационного давления в породах, из-за колебания уровня воды в различных водоемах и сейсмических толчков, происходит ослабление прочности горных пород.

Но в образовании каменных обвалов не стоит винить только природу, человеческий фактор в провоцировании данного процесса ей не уступает.

Сход каменных лавин чаще стал происходить по следующим причинам, связанным с деятельностью человека:

разрушение горных склонов и дорожных выемок;

чрезмерный выпас и полив;

бесконтрольная вырубка лесов;

неправильное применение агротехники на склонах сельскохозяйственных угодий;

неправильная нагрузка на верхние части склонов или бровку и др.

О наличии оползня говорят разнообразные признаки, зависящие от его структуры и механики схода. На некоторых склонах образуются с уклоном в обратную сторону террасы, рельефные бугры, заболоченные открытые или полуоткрытые западины, трещины в местах разрыва и искаженный облик растительного мира, наподобие пьяного леса.

Так же о нем говорят наклонные столбы, поврежденные трещинами дома, заборы, а у подножия склонов образуются разрывы в почве и обвалы, появляются заболоченные места из-за выхода воды, которая скорее всего и является первым признаком и причиной оползня.

Последствия от оползней и обвалов

Оползни и обвалы подчас из-за своей непредсказуемости и неожиданности появления представляют собой смертельную опасность для всего живого, если они образуются возле населенных пунктов, в местах автострады или железных дорог.

Последствиями данного явления бывают не только разрушенные строения, автомобили, поезда и прочая инфраструктура, но и мучительные человеческие смерти.

Человек, попавший под многотонную груду горных пород, погибает от нанесенных увечий, давления и нехватки воздуха, если он попадает под селевой поток, то грязь забивает все дыхательные пути, что так же приводит к асфиксии. Шансы найти и высвободить человека живым из-под каменного плена очень малы.

Что делать при оползнях – правила поведения и методы защиты

В случае, если было получено сообщение о грядущем каменном обвале, необходимо отключить электричество, перекрыть газ и водопровод — эти меры безопасности необходимы для того, чтобы предотвратить взрыв в помещении и появление жертв.

Также желательно не находиться в помещении и при возможности перебраться в безопасное место или места эвакуации. Для этого должен быть заранее приготовлен план, заготовлены необходимые теплые вещи и пропитание. Действовать при этом желательно быстро и эффективно.

После прошедшего оползня проводится поиск и извлечение пострадавших, проверка и оценка уцелевших строений и коммуникаций.

В случае с селями немного проще, так как места схода селевых потоков известны, и чаще изображены на карте, поэтому можно просто не ходить и не ездить данным маршрутом.

Если селевой поток, а его ревущее и грохочущее движение слышно издалека, угрожает дому, то необходимо плотно закрыть окна, двери и отверстия для вентиляции, отключить полностью электричество, подачу газа и водопровод, покинуть дом на некоторое время.

Меры борьбы с оползнями

Противооползневые мероприятия и профилактика проводятся во всех странах мира и имеют несколько общих направлений:

устанавливаются по горизонтали и вертикали дренажи, чтобы перехватить подземные воды над оползнем;

в верхней части откоса специально срезается слой земли, который укладывается для придавливания у основания склона в выпирающих местах;

чтобы от абразии защитить берега, устанавливаются в воде подвижные волноломы, строятся волноотбойные стены;

регулируются стоки с планировкой дополнительных дорожек, кюветов, каналов и лотков;

для защиты верхней части склонов, высаживаются деревья, дерн, засеиваются травы, при необходимости заменяется сам грунт;

для защиты от изменений в технических свойствах грунта и от механических передвижений грунта, производятся работы по его обжигу и подсушке, с электрохимическим воздействием, возведением шпунтов, грунтовых контрбанкетов и подпорных стен;

соблюдение необходимых режимов в зоне оползней с сохранением устойчивости склонов и ограниченными работами в строительстве и эксплуатации определенных сооружений;

в местах оползней обеспечивается повышенная безопасность устанавливаемых труб, которые изготавливаются из более прочного материала.

Такие меры безопасности позволили сохранить пусть не 100%, но все же много человеческих жизней.

Интересные факты о селях и оползнях

Самый крупный оползень на территории России, который произошел на территории Хабаровского края, был зафиксирован в декабре 2018 года. Составив в длину около 700 метров, а в ширину около 400 метров, каменный грунт перекрыл реку Бурея полностью.

Ученые определили вес оползня — около 4 тонн. В месте разлома, при температуре 35 градусов, шел пар и тепло от камней.

Самый большой оползень в мире в XX веке, страшный пример каменного схода, зафиксирован в Китае в 1920 году. Это пример смещения, имевший очень серьезные последствия. Место, где он произошел, называется теперь «Долиной смерти».

В тот год, зимним вечером, после 7 страшных толчков, на провинцию Ганьсу сошла каменная лавина, уничтожившая весь населенный пункт. Под грудами камней были погребены 200 тысяч человек.

Не всегда оползни забирают столько жизней. Хотя и проводятся различные противооползневые мероприятия, но это не делает их менее опасными. Каждый год на территории какой-либо страны от этого явления гибнут люди и исчезают населенные пункты.

РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ ВЫСОКИХ НАСЫПЕЙ И ГЛУБОКИХ ВЫЕМОК

65. Расчет устойчивости откосов земляного полотна, проектируемого в сейсмических районах, необходимо проводить с учетом сейсмического воздействия.
*) Раздел VI составлен на основе работы / 10/.
66. Учет сейсмического воздействия при расчете устойчивости откосов по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения и методу Г.М. Шахунянца заключается в следующем.
Сила Т, вызывающая обрушение (см. п. 19), увеличивается на сейсмический коэффициент Kc :
(51)
где α max — расчетная величина сейсмического ускорения (определяется по табл. 11), мм/сек2;
g — ускорение силы тяжести, мм/сек2.
67. Величина сейсмического коэффициента Kc может быть определена по табл. 9 в зависимости от сейсмичности в баллах.
Таблица 9

Величина коэффициента Kc

68. Расчетная сейсмичность определяется по формуле
(52)
где jo — расчетная сейсмичность для данного района;
m — сейсмическая характеристика, учитывающая увеличение сейсмичности в баллах в зависимости от грунта основания. Определяется по табл. 10.
69. При расчетах устойчивости откосов по методам горизонтальных сил и методу Fp сейсмическое воздействие учитывают в выражении для коэффициента сопротивляемости грунта сдвигу в следующем виде:
(53)
где — коэффициент сопротивляемости грунта сдвигу с учетом сейсмичности;
φ — угол внутреннего трения;
с — сцепление т/м2;
δ — сейсмический угол,
(54)
ε — коэффициент сотрясения;
Ps — величина нормального давления с учетом сейсмичности,
(55)
P — величина нормального давления без учета сейсмичности.
Таблица 10

Сейсмическая характеристика m в баллах

Аллювиальные отложения, щебенистые или песчаные (сухие) грунты

Глинистые, мергелистые и лессовидные грунты

Болотистые грунты и водонасыщенные грунты

Таблица 11
Величины расчетных значений сейсмического ускорения и сейсмического угла

Расчетное ускорение α max , мм/сек2

Защита от оползней

Оползнями называется смещение грунтовых масс под действием собственной тяжести вниз по склону. По статистике оползневое движение занимает 17% от общей доли опасных геологических процессов. Для предупреждения этой опасности используются самые разные способы.

Устраните риск образования оползней. Предотвратите опасность, закажите защиту у нас!

Содержание:

1. Способы защиты от оползней
2. Удержание оползней габионами
3. Камнеулавливающие сети и барьеры против оползней
4. Георешетка для борьбы с оползневым движением

Способы защиты от оползней

На практике чаще используются специальные сети, габионные конструкции и георешетки.

Грамотная установка защитных инженерных конструкций помогает на долгое время защитить территорию от появления оползней. Как показывает опыт, самым результативным способом считается комплекс мероприятий и использование разных защитных материалов против оползней. Так, эффективность габионов и георешеток существенно повышается с использованием полотен геотекстиля, который выступает отличным армирующим материалом и препятствует взаимному проникновению технологических слоев.

Существуют и другие способы защиты.

1. Закрепление грунтов. Технология заключается в использовании сеток или геосинтетических решеток. При выборе первых достаточно их раскатать по участку и закрепить анкерами. При выборе вторых вначале придется сложить их в модули и только потом соединить с поверхностью.
2. Искусственное понижение уровня грунтовых вод – активный способ противооползневой защиты. За счет уменьшения подземных вод снижает и их разрушительное воздействие на почву. В результате, сокращается риск образования оползня.
3. Изменение рельефа склона помогает предотвратить движение грунтового основания. Проводятся мероприятия по террасированию территории, образованию склонов необходимой крутизны, замене слабых грунтов.

Перед выполнением любого из методов важно провести геологоразведочные работы, собрать всю информацию об участке и провести анализ того как тот или иной метод защиты от оползней окажет влияние на окружающую среду.

Удержание оползней габионами

Главной задачей противооползневой защиты считается удержание оползневого массива. Для этих целей используются разные способы, в том числе подпорные стены. При незначительном объеме оползневого тела эффективны подпорные стены из габионов. Такие конструкции особенно выгодны при доставке камня с близкорасположенных карьеров. Главным преимуществом габионных конструкций является их способность сохранять свои свойства вплоть до разрыва сетки.

Камнеулавливающие сети и барьеры против оползней

Камнеулавливающие сети успешно предупреждает схождение оползней. Эти защитные системы представляют собой простой, но эффективный способ предупреждения схождения оползневого массива. Его преимущество заключается в сохранении рабочих характеристик в течение всего срока службы.

Главным элементом такой защиты выступает оцинкованная сетка, которую специалисты надежно закрепляют на проблемном участке.

Георешетка для борьбы с оползневым движением

Еще одним результативным способом противооползневой защиты является укрепление склонов георешеткой. Будучи полимерным материалом, георешетка не только прекрасно противостоит движению слабого грунта, но и безопасна для окружающей среды. Если рулонную геосетку раскатывают непосредственно по склону, то георешетку используют для строительства подпорной стены. Главным преимуществом геосинтетических материалов является отсутствие коррозии, пластичность и выносливость, что в совокупности увеличивает долгий срок службы.

Выбор защитной системы рекомендуется доверить специалистам в области противооползневых мероприятий. Это гарантирует долговечность и эффективность сооружений.

Оползень

Сведения об оползнях и обвалах, как и о прочих стихиях, дошли до нас из глубины веков. Исследователи полагают, что самой крупной в мире по объему и количеству оползневого материала была катастрофа на заре нашей эры на юге Ирана, в долине реки Саидмаррех. Именно тогда оползневая масса в 50 млрд т и объемом свыше 20 км 3 обрушилась вниз с высоты 900 м горы Кабир-Бух, преодолела 8-километровую долину реки и, перевалив хребет высотой 450 м, остановилась лишь в 17 км от места схода. В районе перекрытой оползнем реки образовалось озеро глубиной 180 м и длиной 65 км.

Масштабы трагедии при оползнях напрямую зависят от заселенности и застроенности территории, подверженной их сходу. Наиболее катастрофическим из когда-либо зарегистрированных в истории стал оползень, случившийся на обжитых лессовых террасах в китайской провинции Ганьсу в 1920 г., забравший жизни свыше 200 тыс. человек.

Лесс — довольно пористая, но вместе с тем достаточно прочная осадочная горная порода.

В силу этого в лессовых областях могут образовываться каньоны и долины с достаточно крутыми склонами. Когда же мощнейшее землетрясение 16 декабря нарушило связность лессов, склоны потеряли устойчивость. Многие тысячи кубических метров лесса засыпали долины, погребя под собой целые города и селения. Только от холода после этой трагедии умерло свыше 20 тыс. человек, лишившихся крыши над головой.

Причины и природа оползней

Оползни — довольно обычное явление в местах, где активно идут процессы эрозии склонов. Они случаются, когда массы породы, слагающие горные склоны, теряют опору и стабильность. Такое происходит в результате подмыва водой, сейсмических воздействий, ослабления прочности пород вследствие выветривания, а также переувлажнения подземными водами или осадками. Чревата оползнями и непродуманная хозяйственная деятельность человека, к примеру строительство, проводимое без учета геологических условий. Значительную оползневую опасность таят в себе и отвалы пород вблизи карьеров и шахт.

Мощные оползни случаются, как правило, в результате проявления нескольких факторов одновременно. К примеру, на склонах при чередовании водоупорных глинистых и водоносных (водопроницаемых) песчано-гравийных пород. Особенно если такие пласты пересечены трещинами, направленными вдоль склона.

Виды смещений при оползнях

Смещения при оползнях по скорости бывают медленными, средними и быстрыми.

Самые медленные (такие оползни нередко называют крипами) можно заметить лишь по искривленным стволам растущих на склоне деревьев, изгибу или смятию поверхностных пластов, наклону заборов или элементов строений. За год они «проползают» всего лишь несколько сантиметров.

Смещения, проходящие несколько метров в сутки (или даже часы), относятся к оползням средней скорости. Но и такие оползни не настолько опасны, как быстрые, приобретающие форму обвала или камнепада, когда скорость перемещения породы может достигать 100 м/с. Почва может годами прочно держаться на склоне, но достаточно незначительного подземного толчка, чтобы она обрушилась вниз.

Один из трагических обвалов произошел в Сунженском районе Ингушетии 27 сентября 1995 г., когда в 6 км от села Алкун обрушилась масса породы длиной 130-150 м, шириной 6-10 м и толщиной 40-50 м. Погибло 16 человек, в том числе маленький ребенок.

К быстрым (стремительным) относят и оползни-потоки, которые возникают при смешении твердого материала с водой. Оползни-потоки могут быть как грязевыми (сюда относят и вулканические), так и каменными.

Кроме того, к быстрым смещениям нередко также причисляют снежные либо снежнокаменные лавины, о которых мы говорили выше.

Следует отметить, что оползни редко случаются на склонах крутизной менее 10-12°. Даже при уклоне 15° оползни возникают лишь при достаточно благоприятных для них гидрогеологических условиях.

Различают оползни и по глубине залегания поверхности скольжения:

• поверхностные — не глубже 1 м;
• мелкие — до 5 м;
• глубокие — до 20 м;
• очень глубокие — глубже 20 м.

Размеры оползней могут довольно серьезно различаться. Временами случаются огромные оползни, когда в процесс вовлекаются сотни тысяч кубометров породы. Но бывают и малые — всего в несколько десятков кубометров.

Одним из крупнейших в истории считается вызванный 9-балльным землетрясением оползень, который обрушился 6 (18) февраля 1911 г. на Памире. Тогда огромной массой рыхлых пород объемом 2,5 км 3 завалило кишлак Усой со всеми его 54 жителями. Оползень перегородил также долину реки Мургаб, образовав подпрудное озеро, которое затопило кишлак Сарез. Высота этой естественной плотины, получившей название Усойский завал, составила свыше 567 м. Нынче озеро, названное Сарезским, раскинулось более чем на 50 км в длину. Его глубина достигает 500 м, а объем уже превысил 16 км 3 .

Но и это еще не все. В 1967 г. на правом берегу Сарезского озера был обнаружен оползнеопасный участок с объемом рыхлых отложений 1,25 км 3 . Любое землетрясение обрушит его, создав водяной вал. Последний, в свою очередь, перехлестнет через завал и образует гигантский селевой поток, а также, вероятнее всего, размоет сам завал. Последствия этого нетрудно представить: произойдет слив озера в виде колоссальных длительных селевых потоков. В итоге будут затоплены территории до самых низовий Амударьи. В зоне бедствия окажутся территории Таджикистана, Афганистана, Узбекистана и Туркменистана. Под угрозой окажутся жизни 6 млн человек!

Рекордная волна полукилометровой высоты, вызванная оползнем

Мощный оползень, стремительно сошедший в маленькой бухте на Аляске в 1958 г., произвел грандиозный эффект. Возникшая колоссальная волна полукилометровой (!) высоты захлестнула противоположный берег, начисто смыв с него весь лесной покров. Стоявшие в бухте суда буквально вышвырнуло на берег.

Подводные оползни

Подводные оползни долгое время оставались неизученными. Ведь дают о себе знать лишь их последствия — гигантские волны, достигающие подчас размеров цунами. Образуются они при срыве громадных масс осадочных пород у края шельфа.

К примеру, объем оползня Стурегга, который причисляют к одной из крупнейших катастроф в истории человечества, превысил 3,6 тыс. км 3 . Оползень случился под водой у границы континентального шельфа нынешней Норвегии, от которой примерно в 6100 г. до н. э. откололся и сполз в воду массив размером с современную Исландию. Он захватил около 290 км побережья в длину и стал причиной гигантского цунами в северной части Атлантического океана.

Объем этого оползня более чем в 300 раз превысил годовую поставку в Мировой океан осадочных пород всеми реками планеты, а дальность его оседания достигла 500 км. Следы последовавшего за ним цунами ученые недавно обнаружили в Шотландии на расстоянии 80 км от побережья. Существует также предположение, что это цунами превратило Британию в остров, смыв участок суши, соединявший территории современных Дании, Великобритании и Нидерландов.

Неукротимое коварство

Многообразие вредных и опасных последствий оползней трудно даже представить.

При всей своей медлительности оползни могут рушить жилища и ставить на грань выживания целые населенные пункты. Они губят сельскохозяйственные угодья, создают серьезную опасность при добыче полезных ископаемых и эксплуатации карьеров. Оползни повреждают трубопроводы и коммуникации, разрушают туннели, угрожают плотинам. Они могут вызывать наводнения, а также огромные губительные волны в заливах и озерах. Даже небольшие подводные оползни, о существовании которых многие из нас и не подозревают, умудряются навредить человеку — они рвут телеграфные кабели. Что уж говорить о стремительных обвалах и камнепадах, которые подстерегают человека в горах, или о крупных подводных оползнях, являющихся причиной образования гигантских цунами!

Люди стараются бороться с вредоносными проявлениями оползней и зачастую — небезуспешно. Хотя и обходится это недешево, но все же лучше защититься, чем стоять перед лицом надвигающейся опасности.