Оползневые процессы, причины и развитие, формы проявления

Схема взаимодействия сил, вызывающих оползни

Оползневые территории

Оползнями называют перемещения земляных масс на склонах, возникающие под действием силы тяжести в результате нарушения равновесия земляных масс.

По объему пришедших в движение земляных масс и глубине их захвата оползни разделяют на оплывины, осовы и собственно оползни.

Оплывины – это движения земляных масс, захватывающих небольшой верхний слой почвы крутых откосов, сложенных из глинистых пород. Последствия легко устраняются.

Осовы – движения по склону отложившихся разрушенных пород в результате их сильного переувлажнения.

Оползни – перемещения больших объемов земляных масс, захватываемых на большую глубину.

Оползни возникают на откосах берегов рек, морей, оврагов и горных склонов. При осмотре оползневых склонов можно установить размеры происходящих явлений. При небольшой глубине смещения земли оползневые накопления имеют вид неровной бугристой поверхности. При больших смещениях рельеф поверхности оползня носит более спокойный характер.

При постоянном наблюдении за оползневым склоном можно отметить начальную стадию смещения земляных масс на склоне.

 

 

 

Р – сдвигающая сила

М – сила трения

G – сила тяжести

Равновесие блока может быть нарушено в результате потери запаса устойчивости при:

1. М<P – уменьшении силы М;

2. P>M – увеличения силы Р.

Этому будут способствовать как естественные процессы, происходящие в глубине оползневого склона, так и неправильная хозяйственная деятельность в оползневом районе.

Естественными причинами возникновения оползня являются подземные воды, нарушающие сцепление земляных масс, подмыв берегов рек, озер и других водоемов, нарушают устойчивость склонов и способствуют возникновению оползней.

При неправильном производстве земляных работ у подошвы оползневого склона появляется гидродинамическое давление воды со стороны склона и возникает явления суффозии (вынос мелких частиц грунта подземными водами).

Не следует на склонах и верхней бровке откосов складывать строительные и другие тяжелые материалы, а также размещать монументальные сооружения.

При выполнении планировочных работ нельзя срезать большие массы грунта у подошвы оползневого склона, которая является естественным защитным упором (кондфорсом).

Изменение сложившихся условий на оползневых склонах может привести к возникновению оползней.

Во избежание динамических нагрузок и сотрясения склонов нельзя строить автодороги для грузового транспорта по верхней бровке откоса.

Территорию оползневых склонов используют для посадки деревьев, кустарников и приспосабливают для прогулок и отдыха населения.

Для предохранения от разрушения оползневых склонов, сохранения на них растительности и их благоустройство, проводят ряд мероприятий, направленных на устранение причин, способствующих возникновению оползней:

1. Правильная организация стока дождевых и талых вод, не допускающая поступления их на оползневый склон;

2. Устройство дренажа, позволяющего перехватывать подземные воды в глубине склона и предотвращать таким образом выход их на поверхность склона и подошву откоса;

3. Правильная эксплуатация сети фекальной канализации, водопровода и других сооружений, связанных с хранением запасов воды, обеспечивает невозможность утечки воды и обводнение склона;

4. Проведение берегоукрепительных работ в пределах береговой полосы рек, морей и других водоемов;

5. Создание механического сопротивления на пути движения земляных масс в виде подпорных стенок, свайных рядок и других препятствий. Свайные ряды устанавливают способом забуривания;

6. Осуществление наблюдения за состоянием поверхности оползневых склонов и процессов, происходящих в их глубине.

 

Развитие оползня происходит в несколько стадий:

1. В стадии подготовки оползня оползнеобразующие факторы формируют условия, достаточные для смещения слагающих склон пород;

2. В стадии оползневого смещения толщи перемещаются по поверхности скольжения или зоне деформируемого горизонта;

3. В стадии временной стабилизации склона скорость оползневого смещения может смещаться к нулю или затухать полностью.

 

Различают две категории факторов, влияющих на состояние склона:

- факторы, определяющие напряженное состояние пород склона;

- факторы, формирующие их прочностных характеристики.

К I категории относят:

1. Высоту и крутизну склона;

2. Подрезки вследствие антропогенных воздействий;

3. Образию или эрозию;

4. Пригрузки верхней части склона;

5. Устройство зданий и сооружений;

6. Наличие подземных потоков грунтовых вод;

7. Мощность и градиент фильтрационного потока;

8. Вибрационные и сейсмические воздействия на породы склона.

 

II категория включает:

1. Вид, структуру и текстуру пород отдельных слоев;

2. Строение склона;

3. Наклоны и раздробленность пластов;

4. Сопротивление сдвигу пород в пласте;

5. Выветривание пород.

Равновесие действующих в склоне напряжений нарушается либо в результате воздействия факторов первой категории, повышающего напряженное состояние пород, либо под влиянием факторов второй категории, вызывающих уменьшение прочностных характеристик пород или вследствие одновременных воздействий указанных факторов.

Неоднородное строение склона при увеличении его крутизны или нагрузки в верхней части способствует неравномерному повышению напряжений в отдельных его слоях.

При возникновении предельных напряжений в более прочных слоях и их разрушении соответственно, повышаются напряжения в более слабых слоях. Если прочность пород при этом недостаточна для восприятия напряжений, происходит лавинообразное разрушение пород в зоне смещения.

В склонах, сложенных глинистыми грунтами, в указанной фазе нарушается структурная прочность пород и возникает ползучесть.

Типы деформаций (рис.1)

а). оползни скольжения

б). оползни выдавливания

в). оползни вязкопластические

г). обвалы, вывалы и осыпи.

При нарушении устойчивости склона территория из категории оползнеопасных переходит в категорию оползневых.

При анализе причин нарушения устойчивости склона выделяют главные и второстепенные оползнеобразующие факторы, и количественно оценивают воздействие каждого из них на коэффициент устойчивости (отношение удерживающих и сдвигающих сил).

Для этого исследуют:

1. Геологическое строение склона, характер напластования пород, гидрогеологические условия, величину повышения уровней подземных вод, а также связь указанного явления с антропогенными воздействиями, экспозицию склона, геоморфологические особенности его поверхности;

2. Особенности изменения крутизны и нагрузок на склон, величину и скорость подрезки его основания в результате образии или эрозии, а также в процессе строительных работ, дополнительные нагрузки на склон вследствие складирования грунта, строительства зданий и сооружений, влияния сейсмических процессов;

3. Изменение прочности пород вследствие выветривания, суффазионные явления у подножий склонов на участках высачивания фильтрационного потока;

4. Изменение химического состава подземных вод, вызывающие изменения структурной прочности грунтов.

При проектировании противооползневых мероприятий необходимо учитывать тип деформации склона (рис.1), механизм и масштабность их проявления, инженерно-геологические условия склона, нагрузки и воздействия на него, а также прогноз изменений инженерно-геологических условий в период строительства и эксплуатации сооружений комплекса.