Местности.

 

Горные породы на склонах нередко находятся в неустойчивом состоянии. Под действием силы тяжести, атмосферных осадков, поверхностных, а иногда и подземных вод они могут смещаться вниз по склону. В результате этого возникают осыпи, курумы, обвалы, оползни и сели.

 

Осыпи. На крутых склонов в горных районах, где развиты скальные породы, активно действуют процессы физического выветривания. Продукты выветривания: глыбы, щебень, дресва, пески скатываются вниз по склону. Это – процесс осыпания. В результате этого процесса у подножия склонов образуются валы – осыпи, состоящие из обломков различного размера. Мощность осыпей колеблется от первых метров до десятков метров. В состав осыпей входят обломки пород, которые слагают склоны. Характер осыпей зависит от состава пород, слагающих склоны. На склонах, сложенных массивными кристаллическими породами, например, гранитами, образуются глыбовые осыпи. На склонах, сложенных менее прочными породами, накапливается щебень или дресва. А там, где выходят сланцы, известняки, мергели, песчаники, осыпи состоят из обломков различной формы (плитчатой пластинчатой) и величины (от глыб и щебня до дресвы и песка).

Особенностью осыпей является их подвижность. Скорость движения больше в верхних слоях – до 1 м/год и более, меньше – в нижних слоях. Скорость оползания зависит от количества материала, угла склона и угла естественного откоса материала, из которого состоит осыпь.

Угол естественного откоса – максимальный угол, при котором породы находятся в устойчивом состоянии – не оползают, не оплывают. У каждой породы рыхлого сложения есть свой угол естественного откоса. Он зависит от размера частиц, слагающих породу, степени их окатанности, плотности сложения породы. Для глыб, щебня, дресвы (в сухом состоянии) угол естественного откоса варьирует от 35-37 до 43-45^о и более, для песков – от 26 до 43^о. Этот угол примерно равен углу внутреннего трения.

Степень устойчивости осыпей определяют при помощи коэффициента устойчивости:

K = a / j,

где а – угол поверхности склона, j - угол естественного откоса породы.

 

По степени подвижности различают осыпи действующие (живые и подвиж-ные), затухающие и неподвижные:

 

ТИП ОСЫПИ	ВЕЛИЧИНА КУСТ	ВЕЛИЧИНА а
Живые	1,0	> 67
Подвижные	0,7 – 1,0	45 – 67
Затухающие	0,5 – 0,7	<45
Неподвижные	< 0,5	< 45

 

Затухающие, а особенно, неподвижные осыпи покрыты растительностью.

Осовы — осыпи, насыщенные водой. При смачивании уменьшается угол естественного откоса материала, слагающего осыпь, К_уст увеличивается, и вся осыпь «осовывается» вниз по смоченной поверхности склона.

Защита сооружений от осыпей и борьба с ними:осыпи усложняют строительство: засыпают дороги, полезные площади, сооружения. Небольшие щебеночные осыпи, расположенные выше сооружения по склону, убирают. Из инженерных сооружений применяют улавливающие и подпорные стенки, устраивают козырьки и сетки над дорогами, проложенными в основании склонов с осыпями. В тех местах, где развиты мощные медленно соскальзывающие осыпи, устраивают галереи и тоннели для дорог. При борьбе с осовами используют также методы осушения.

 

Курумы –россыпи каменного материала, состоящие из глыб с примесью щебня. Эти россыпи покрывают склоны горных хребтов. Широко развиты в горных районах, в области многолетней мерзлоты. В этих условиях каменные россыпи сползают вниз по склонам, накапливаясь у их подножия. Мощность таких россыпей достигает у подножия 15 и более метров. Характерная особенность курумов — подвижность. Масса каменного материала сползает вниз по глинисто-суглинистым, нередко мерзлым породам, покрывающим склоны, со скоростью от сантиметров до десятков см в год. Курумы делятся на действующие и затухающие. Действующие очень подвижны, в них пустоты между глыбами не заполнены, растительность на них отсутствует. Затухающие курумы задернованы и покрыты растительностью. При движении курумы разрушают сооружения, засыпают полезные площади. В борьбе с курумами используют взрывные работы, осушают их глинистую подстилку, для чего в верхней части склона отводят ручьи нагор-ными канавами или используют дренаж.

 

Обвалы –обрушение крупных масс горных пород с опрокидыванием и дроблением. Они возникают на крутых (более 45 – 50^о) склонах рельефа местности (склоны речных долин, ущелья, побережья морей и озер), в строительных котлованах других горных выработках. Наиболее часто обвалы происходят в горных районах, сложенных трещиноватыми скальными породами. Способствуют возникновению обвалов подрезка или подмыв склонов, избыточное увлажнение пород, перегрузка обрывов, землетрясения. Обвалы проявляются в периоды дождей, снеготаяния, весенних оттепелей, а также после неправильно проведенных взрывных работ. По объему обвалы различны. Это могут быть отдельные глыбы (их называют вывалами), массы пород в десятки кубометров, катастрофические обвалы, когда обрушиваются миллионы и миллиарды кубометров пород. Примером гигантского обвала является обрушение в 1911 г. на Памире 7 млрд. т пород, запрудивших реку с образованием Сарезского озера.

Мероприятия по борьбе с обвалами сводятся к их предупреждению и осуществлению защитных работ. Там где возможны крупные обвалы, проводить строительство не рекомендуется. Для предупреждения малых обвалов проводят искусственное обрушение склонов путем взрывов небольшой мощности или забивки клиньев в трещины. Устраивают подпорные и улавливающие стенки, рвы, отводят поверхностные воды. В строительных выемках ставят подпорные или временные шпунтовые стенки, подпорные щиты.

 

Оползни –скользящие смещения горных пород на склонах под действием гравитации при участии поверхностных или подземных вод. Широко развиты на склонах долин, оврагов, балок, по берегам морей и озер, в бортах искусственных выемок. Они разрушают сооружения на склонах и ниже их. Деформациям подвергаются железные и шоссейные дороги, колодцы, системы водоснабжения и водоотведения. Ежегодно оползни приносят ущерб на Черноморском побережье Кавказа, в долинах Волги и др. рек. В Тамбовской области оползневые явления чаще всего происходят в Кирсановском районе.

Внешний облик оползневых склонов имеет ряд признаков, по которым можно установить, что склон находится в неустойчивом состоянии: там, где происходит отрыв породы, видны серии концентрических трещин, ориентированных вдоль склонов, сползание пород приводит к бугристости склонов в их нижней части, у подошвы склонов образуются валы выдавливания, между буграми и валами иногда скапливаются поверхностные и подземные воды, в верхней части склонов видны оползневые террасы, на залесеных склонах часто бывает «пьяный лес».

Для развития оползней нужен ряд условий: высота, крутизна и форма склонов, геологическое строение, гидрогеологические условия и свойства пород, слагающих склоны. Оползни происходят на склонах круче 15^о, особенно - на склонах выпуклой и нависающей конфигурации и чаще всего там, где слои залегают с падением в сторону склона. Типичные оползневые породы – суглинки. Большинство оползней приурочено к выходам подземных вод.

Степень устойчивости склонам определяют коэффициентом:

К_уст = ( N tg j + C F ) / T

где T – сдвигающая составляющая веса массива грунтов, N – нормальная составляющая веса массива, F – площадь поверхности скольжения оползня, C – удельное сцепление пород, слагающих склон, tgj - коэффициент внутреннего трения.

 

Числитель – сумма сил, сопротивляющихся возникновению оползня, в знаменателе – сталкивающие силы. Сталкивающие силы: вес массива грунта и расположенных на нем сооружений, давление подземных вод.

При К_уст > 1 склон устойчив,

при К_уст =1 склон находится в равновесии,

при К_уст < 1 склон неустойчив, и может произойти оползание:

 

Причины оползней:

1.Процессы, изменяющие внешнюю форму и высоту склона: колебания базиса эрозии рек и оврагов, разрушающая работа волн и текучих вод, подрезка склонов.

2. Изменение структуры и физико-механических свойств пород, слагающих склон, за счет выветривания, увлажнения подземными, дождевыми, талыми и хозяйственными водами, суффозии.

3. Дополнительная нагрузка на породы, слагающие склоны: гидродинамическое давление при фильтрации воды в сторону склона, гидростатическое давление воды в порах и трещинах пород, искусственные статические и динамические нагрузки на склон, сейсмические явления.

 

В оползне выделяют следующие элементы:

Рисунок – Элементы оползня: 1 – тело оползня, 2 – поверхность скольжения, 3 – бровка отрыва, 4 – оползневые террасы, 5 – вал выпирания, 6 – подошва оползня, 7 – форма склона до оползня, 8 – коренные породы.

 

Скорость движения оползней различают:

- соскальзывающие (тело оползня перемещается мгновенно),

- постепенно сползающие (скорость от мм и до десятков метров в час).

 

Различают оползни:

- недействующие (сползание произошло давно, такие оползни приходят в движение только при подрезке склона),

- действующие.

Действующие оползни требуют применения противооползневых мероприятий. Проводят количественную оценку устойчивости склона (определяют коэффициент устойчивости конкретного склона).

Мероприятия по обеспечению охранной обстановки:

- запрещение рубки леса, корчевания и разработка участков под огороды, уничтожение кустарников и травяного покрова;

- запрещают любые разработки грунта в пассивной зоне – у подножия склона, загрузка склона в активной зоне – у бровки, увеличение крутизны склона, вскрытие неустойчивых грунтов;

- запрещение спуска поверхностных вод и полива склона;

- запрещение применения взрывных работ, забивка свай;

 

Берегозащитные мероприятия на водотоках и водоемов у подножия склонов:

– отвод и выправление русел,

– устройство защитных покрытий склонов, лотков, перепадов, стен – набережных.

 

Водоотводные и осушительные мероприятия:

- заделка трещин, устройство покрытий, дамб, обвалования, нагорных и осушительных каналов, лотков, каптаж источников;

- обустройство дренажей – продольных и поперечных канав и галерей, дренажных шахт и поглощающих колодцев;

- выполнение изоляции – глинизации, замораживания грунтов.

Землеустроительные мероприятия:

– съем оползневых масс,

– срезка активной части оползня,

– очистка скальных откосов,

– террасирование и выполаживание склона,

– отсыпка грунта у подножия склона.

 

Подпорные сооружения:

— шпунтовые стенки,

— одпорные стенки (каменные, бетонные, ж/бетонные).

 

Покрытия (для закрепления поверхности склона и защиты от ливневых вод) – из песчаного, гравелистого галечного материала, шлакоглинобетона, асфальта.

 

Использование растительности для закрепления и осушения склона:

- травосеяние,

- посадка влаголюбивых кустарников, деревьев.

 

Искусственное уплотнение и закрепление грунтов на склоне:

– цементация,

– силикатизация,

– битуминизация,

– глинизация.

 

Обеспечение устойчивости сооружений:

– удаление неустойчивого массива (до устойчивых пород),

– закладка глубоких фундаментов, опирающихся на устойчивые породы,

– устройство деформационных швов,

– использование каркасных конструкций.