Горные породы, слагающие склоны, очень часто находятся в; неустойчивом положении. При определенных условиях и под влиянием гравитации они начинают смещаться вниз по склонам рельефа. В результате этого возникают осыпи, курумы, обвалы и оползни.
На крутых склонах, особенно в горных районах, где развиты скальные породы, активно действует процесс физического выветривания. Породы растрескиваются и обломки скатываются вниз по склонам до места, где склон выполаживается. Этот процесс называется осыпанием. Так, у подножья склонов накапливаются продукты осыпания — глыбы, щебень, более мелкие обломки — и образуются валы — осыпи. Мощность осыпей различна и колеблется от нескольких до 4 десятков метров.
В состав осыпей входят обломки тех горных пород, которые слагают склоны. Ведь породы зачастую определяет крупность обломков осыпи. Так, массивные кристаллические породы дают крупнообломочные (глыбовые) осыпи. Менее прочные породы образуют среднеобломочные (щебеночные) и мелкообломочные (дресвяные) осыпи.
Движение осыпей. Наибольшие скорости движения осыпей отменены в период снеготаяния и дождей. Наблюдения показывают, ч осыпи в послойном разрезе передвигаются с различной скорость: Скорость верхних слоев может достигать более 1 м/год, нижних сл и в целом всего массива осыпи — несколько десятков сантиметров год.
Обычно ее удается определить длительными наблюдениями. С небольшими щебеночными осыпями борьба ведется довольно простыми способами, которые сводятся к уборке той части обломочного материала, который расположен выше сооружения по склону. Этот способ достаточно трудоемок и применяется при большой подвижности осыпей и особой значимости сооружений.
Из инженерных сооружений применяют улавливающие и подпорные стенки, устраивают козырьки или сетки над дорогами, но эти мероприятия спасают лишь от отдельных падающих камней.
В особо опасных местах, где развиты мощные медленно соскальзывающие осыпи, устраивают галереи и тоннели для дорог (рис. 112). При борьбе с осовами, кроме всех прочих мероприятий, применяют методы осушения, особенно в тех случаях, когда источник замачивания располагается в верхней части склона. На особо опасных участка* организуют службу наблюдения.
Обрушение более или менее крупных масс горных пород с опрокидыванием и дроблением получило название обвала (рис. 114).
Обвалы возникают на крутых склонах (более 45—50 °) и обрывах естественных форм и рельефа (склоны речных долин, ущелья, побережья морей и т. д.), а также в строительных котлованах, траншеях, карьерах. При крупных обвалах, как это бывает в горах, масса обломков устремляется вниз по склону, дробясь на более мелкие и увлекая за собой попутный рыхлый материал. Образуется облако пыли, масса обломков падает в долины, разрушая здания, дороги, запруживая реки.
Наиболее часто обвалы бывают связаны с трещиноватостью пород,
подмывом или подрезкой склонов, избыточным увлажнением по перегрузками обрывов, землетрясениями. Обвалы могут возни вследствие глубокого растрескивания пород после неправильно выполненных взрывных работ, неудачного заложения выработок относит» но напластования и направления трещиноватости. Для предупреждения малых обвалов одним из наиболее распространенных способов, как в случаях с лавинами, является искусственное обрушение склонов при помощи взрывов небольшой мощности или путем забивки клиньев в трещины обвалоопасной породы. Это позволяет откалывать отдельные куски. Способ «клинования» более предпочтителен, так как он безопаснее взрывного, неверно рассчитанный по силе взрыв может сам вызвать крупный обвал. Устраивают подпорные и улавливающие стенки, рвы, траншеи, отводят поверхностные воды.
На опасных участках дорог нередко организуют службу наблюдения, работают бригады по зачистке склонов, уборке камней. От вывалов нависающих глыб и массивов пород применяют опорные железобетонные столбы или стенки.
Успешно можно предупреждать обвалы в строительных выемках. Для этого производят облицовку откосов, ставят подпорные и временные шпунтовые стенки, подпорные щиты. Не следует на длительное время котлованы оставлять открытыми, особенно в период дождей; необходимо отводить поверхностные воды, нельзя перегружать края выемок и подрезать склоны без учета устойчивости пород.
ВОПРОС 41
Оползни — это скользящее смещение горных пород на склонах под действием гравитации и при участии поверхностных или подземных вод.
Оползни — явление частое и свойственное склонам долин, оврагов, балок, берегам морей, искусственным выемкам. Они разрушают здания и сооружения на самих склонах и ниже их. Деформации в результате оползания подвергаются насыпи шоссейных и железных дорог, колодцы, дренажные галереи, трубы, водосливные лотки.
Основными причинами оползней следует считать три группы процессов:
1. Процессы, изменяющие внешнюю форму и высоту склона: колебания базиса эрозии рек, оврагов; разрушающая работа волн и текучих вод; подрезка склона искусственными выемками.
2. Процессы, ведущие к изменению структур и ухудшению физико-механических свойств, слагающих склон пород за счет процессов выветривания, увлажнения подземными, дождевыми, талыми и хозяйственными водами, за счет выщелачивания водорастворимых солей и выноса частиц текучей водой с образованием в породе пустот (суффозия).
3.Процессы, создающие дополнительное давление на породы, слагающие склон: гидродинамическое давление при фильтрации воды в сторону склона; гидростатическое давление воды в трещинах и порах породы; искусственные статические и динамические нагрузки на склон; сейсмические явления.
Противооползневые мероприятия. Борьба с оползнями во многих случаях оказывается чрезвычайно сложной, дорогостоящей и зачастую неэффективной. Для успешного применения противооползневых мероприятий необходимо высококачественное выполнение инженерно- геологических изысканий для оценки фактической степени устойчивости склона. Эти изыскания выполняют согласно СНиП 11.02—96.
Ю.П. Правдивей (1998) отмечает, что для успешной реализации противооползневых мероприятий необходима разработка вопросов специальной стратегии и тактики. К первым относят:
• установление природы возможных форм нарушения устойчивости склона и разработка рациональных расчетных схем;
• количественная оценка (иногда с некоторым приближением) степени устойчивости склона (определение коэффициента устойчивости — запаса);
• выявление наиболее эффективных путей повышения степени устойчивости склона до необходимых пределов;
• проектирование откосов с наперед заданной степенью устойчивости.
Противооползневые мероприятия подразделяют на два вида: активные, способные воздействовать на основную причину оползня путем полного пресечения или некоторого ослабления ее действия, в частности, снятие перенапряжения грунтовой толщи за счет разгрузки любого вида;
пассивные, направленные на повышение значимости факторов сопротивления, влияющих положительным образом на степень устойчивости, например, пригрузка, закрепление любыми способами.