Какова основная причина образования оползней

Какова основная причина образования оползней выявляют еще на стадии проектированя строительства, и в соответствии с инженерно-геологическими иследованиями назначают мероприятия по борьбе с оползнями.

Оползни представляют собой скольжение горных масс по склонам по смоченному водой водоупорному слою под действием сил тяжести. Для оползней, как правило, характерно отсутствие вращения и опрокидывания смещающихся масс. Большинство точек смещающейся массы движется по траекториям, близким к очертанию поверхности скольжения скольжения. Однако в ряде оползней отмечалось и наличие некоторого вращения, вызывавшего так называемое запрокидывание оползня.
Оползни в известных геологических, гидрогеологических и инженерно-геологических условиях легко переходят в обвалы, осыпи и оплывины.Одним из факторов, определяющих устойчивость склона и характер возможных смещений, является его строение.

Склоны могут быть образованы более или менее однородными массами ( рис-1) или слоистыми напластованиями, различными по составу и свойствам с ясно выраженными поверхностями контакта слоев.Слоистые склоны могут быть горизонтально слоистыми, с горизонтальным простиранием напластований, согласными с падением пластов в сторону склона и несогласными, с падением слоев в сторону, противоположному склону.

Рисунок-1. Виды склонов:

Виды склонов

a-однородный; б-горизонтально слоистый ; в-падение слоев согласно склону; г-падение слоев несогласно склону

Горные массы, смещающиеся при оползании, называют телом оползня.Поверхность, по которой происходит смещение, называется поверхностью скольжения или поверхностью оползня. По аналогии с понятием о ложе ледника, М.Е. Кнорре рекомендует называть эту поверхность ложем оползня.При этом, рассматривая расположение оползня в целом по его движению сверху вниз ( а не в разрезе), устанавливаются понятия правого и левого бортов оползня , а также его верхней и нижней границы.Часть поверхности скольжения расположена над телом оползня в виде уступа.Её хорошо видно после того, как произошло некоторое смещение.Этот видный участок называют оползневым срывом или оползневым уступом.

Верхняя грань оползневого срыва называется бровкой срыва.Площадка, образовавшаяся в результате смещения части склона, называется оползневой ступенью.Некоторые авторы называют эту площадку оползневой террасой, что не совсем правильно, так как оползневой террасой следует называть аккумулятивную террасу, образующуюся у подножья склона в результате накопления продуктов его разрушения и оползания. М.Е. Кнорре отмечает, что по внешнему виду такая аккумулятивная оползневая терраса трудно отличима от речной аллювиальной.

Углубление в склоне, образованное после смещения оползневого тела, называют оползневым цирком или оползневой чашей.Общее строение оползня и отдельные его элементы показаны на рисунке-2.

Рисунок-2. Схема общего строения и отдельных элементов оползня инсеквентного типа:

Схема общего строения и отдельных элементов оползня инсеквентного типа

1-деформация основания оползня; 2-трещины вспучивания ; 3-зеркала скольжения ; 4-оползневые ступени; 5-трещина разрыва; 6-стенка срыва; 7-бровка сброса

Сдвиг горных масс в форме обвала возникает, как правило внезапно и происходит очень быстро.Движение горных масс в форме оползня является медленным процессом. Оползневый склон может находиться в различных стадиях движения.Первоначально склон находится в стадии подготовки движения. Это стадия накопления природных или искусственных факторов, вызывающих движение горной массы.Далее наступают стадии движения, временной стабилизации и затухания движения.Сдвинувшиеся горные массы приобретают новое устойчивое положение, поверхность срыва также будет устойчива и процесс оползания заканчивается стадией приобретения общей устойчивости.

В отдельных случаях факторы, вызывающие явление оползня, могут перестать действовать : изменяется условия эрозии и абразии, движения подземных вод и так далее. При этом прекращается и оползневый процесс.Если в современной геологической обстановке возобновление оползневого процесса уже невозможно, то такие оползни называют древними.В тех случаях, когда оползневые массы перекрываются позднейшими отложениями, древние оползни называют погребенными.

Если же геологическая обстановка такова, что переставшие действовать факторы оползания могут возникнуть вновь и привести оползень в движение, то оползни , в отличие от древних, называют давними.

Причины нарушения устойчивости склонов

Нарушение устойчивости склона может обусловливаться различными причинами, вызывающими известную большую крутизну склона.Первопричиной нарушения устойчивости могут быть тектонические процессы, денудация,деятельность поверхностных и подземных вод, а также инжененрная деятельность людей. Тектонические процессы нарушают структуру склона.

В скальных породах, слагающих склон, образуются трещины. Разрывы структурных связей между отдельными породами обусловливают необходимость устойчивости каждого блока. В таких условиях при достаточно крутых склонах или расположение поверхностей напластования согласно склону отдельные блоки могут оказаться в неустойчивом положении. Они будут соскальзывать вниз по поверхности напластования, образуя оползень ( оскользень), или же перемещаться по системе трещин и тектонических нарушений, образуя обвал.

Процессы выветривания, коррозии и дефляции превращаютскальные породы, слагающие склон, в нескальны, нарушают структурные связи выветрелой массы с материнской породой.При крутизне склона около 10-12° выветрелые массы смещаются вниз, образуя осыпи, с последующим переходом в осовы и курумы.Поверхностные воды морей , озер и рек, соприкасающиеся с подошвой склона, подмывают его .В результате подмыва в приподошвенной части образуется впадина, над которой повисает склон.

Рисунок-3. Схема генетической классификации оползней

Схема генетической классификации оползней

 

При достаточной глубине впадины гобразуется трещина откола, по которой оторвавшаяся горная масса смещается вниз.Деятельность подземных вод при нарушениях устойчивости склонов многообразна.Протекая в надподошвенных слоях, поток подземных вод может стать причиной растворения и выноса частиц пород приподошвенного слоя. В результате этот слой становится более рыхлым( приобретает большую пористость) и сжимается силой веса вышележащих слоев .Осадка вышележащих пород вызывает появление трещин откола.

Так образуются типичные оползни суффозионного происхождения. Насыщая глинистые породы приподошвенного слоя, подземные воды сообщают ему свойства пластичности.Изменение консистенции глинистой породы вызывает выдавливание образовавшейся пластической массы из-под вышележащих слоев.

Уменьшение объема выдавливаемого слоя вызывает осадку вышележащих слоев и образование оползней выдавливания.Насыщение подземными и поверхностными водами глинистых пород, слагающих склон, также переводит их из твердого состояния в пластичное.Ставшие пластичными, горные массы смещаются по склону, образуя оползни оплывания, местами переходящие в оплывины.

Инженерная деятельность людей также влияет на образование оползней.Разработка выемок и карьеров создает искусственные склоны ( откосы), устойчивость которых обусловлена теми же законами, что и устойчивость природных склонов.Производимые при этом работы по изменению природных гидрогеологических условий ( например, осушение и другие) могут вызвать изменение условий равновесия склона.Откосы искусственных насыпей, дамб и других сооружений могут оказаться неустойчивыми. Подрезка природных откосов при проведении дорог может возродить к жизни погребенный оползень.

Во всех этих случаях будет проявляться процесс оползания, вполне аналогичный природному.В ряде случаев в основе образования оползней лежит комплексное действие нескольких причин.При этом нарушение устойчивости склона протекает в более сложных условиях. Изучая причины нарушения устойчивости склонов, Н.Н. Родионовположил их в основу составленной им генетической классификации оползневых явлений.Он выделил три основных типа оползней ( консистентные , суффозионные и структурные) и четыре промежуточных типа ( суффозионно-консистентные, консистентно -структурные, суффозионно -структурные , консистентно-суффозионно-структурные).

И.В Попов иллюстрирует эту классификацию графической схемой ( смотри рсунок-3), поясняющей взаимные связи между основными и промежуточными типами оползней. Приводимые ниже краткие характеристики консистентных , суффозионных и структурных оползней хорошо определяют их генезис и свойства .Консистентные оползни возникают вследствие изменения консистенции пород, слагающих склон, например при переходе глин и суглинков в пластичное состояние при насыщении их водой. Изменение консистенции соответственно изменяет величины сил сцепления и уменьшает ( или увеличивает) угол сдвига.

Причиной суффозионных оползней является суффозионный вынос подземными водами частиц пород приподошвенного слоя.В результате порода становится более рыхлой и не выдерживает давления вышележащих слоев.Стуктурные оползни характеризуются смещением части склона по поверхностям напластования или по системе трещин и тектонических нарушений, направленных к склону. как уже указывалось, структурные оползни легко переходят в обвалы.А.П. павлов считает, что важнейшей характеристикой оползня является конфигурация и расположение его поверхности оползания, поэтому он делит все оползни на две основные группы: деляпсивные ( сползающие) и детрузивные( толкающие).

Деляпсивные начинаются в нижней части склона( например, вследствие подмыва его рекой, озером или морем, а также при искусственной подрезке склона), а затем постепенно распространяются вверх по склону, вызывая последовательное соскальзывание новых его частей.Характерной особенностью этих оползней является расположение подошвы оползня и поверхности сползания не ниже подошвы склона( рис-4).Детрузивные оползни первоначально возникают в верхней части склона, например вследствие увеличения давления или образования трещины откола. Оторвавшийся и движущийся вниз массив толкает впереди себя породы, расположенные ниже по склону.

Для детрузивных оползней характерны две особенности: 1-подошва оаолзня и нижняя часть поверхности сползания, как првило, проходит ниже подошвы склона.2-Впереди подошвы оползня образуется вал выпирания различной высоты и ширины. Высота вала выпирания доходит до 10 м и более.В отдельных случаях оползание может быть совмещенного деляпсивно-детрузивного типа, когда верхняя часть оползня имеет деляпсивный характер смещения а нижняя -детрузивный.

Ф.П Саваренский полагает, что важнейшей характеристикой оползня является положение его поверхности по отношению к напластованиям, слагащим склон.Поэтому он разделил две типы оползней на три группы: асеквентные, консеквентные и инсеквентные.Асеквентные оползни образуются в однородных, неслоистых породах.В этих случаях смещение оползневых масс происходит по криволинейной поверхности, определяемой основными уравнениями равновесия: τ=σtgφ+c и tgψ=tgφ+c/σ

 

Рисунок-4. Поверхности скольжения деляпсивного (а) и детрузивного (б) оползней.

Поверхности скольжения деляпсивного (а) и детрузивного (б) оползней.

где τ-напряжение сдвига( тангенциальное напряжение); φ-угол внутреннего трения; ψ-угол сдвига при данном нормальном напряжении; с-сила сцепления ;σ-напряжение сжатия ( нормальное напряжение). асеквентные оползни по большей части могут быть отнесены к деляпсивным и возникают вследствие изменения структурных связей и сил сцепления в породе, слагающей склон.Консеквентные оползни всегда движутся по поверхности контакта между слоями и могут возникать в слоистых склонах по поверхности напластования или по уже образованным трещинам, а также могут проявляться при потере устойчивости в делювии.

Рисунок-5. Схема строения оползневого склона с речной террасой

Схема строения оползневого склона с речной террасой

 

В таких случаях поверхность скольжения является поверхностью контакта между делювиальным плащом и коренными породами.Консеквентные оползни могут быть деляпсивными или детрузивными.Инсеквентные оползни характерны тем, что поверхность сползания режет поверхности напластования.Слоистые напластования или породы слоистой текстуры имеют разное сопротивление сдвигу вдоль и поперек слоев.В тех случаев, когда угол между линией сползания и нормалью к напластованию будут меньше угла сопротивдления сдвигу вдоль напластования, скольжение будет происходить по режущей поверхности.

Рисунок-6. Схема строения оползневого склона, подвергавщегося двукратному размыву:

 Схема строения оползневого склона, подвергавщегося двукратному размыву

1-суглинок; 2-древняя терраса; 3-серые песчаные глины; 4-водоносный горизонт ; 5-глины; 6-высокая пойма; 7-пойма.

Если напластование горизонтальное и угол сопротивления слвигу вдоль напластования равен 30°, то режущие поверхности скольжения прорезают пласт при направлении их к вертикали под углом, меньшим 30°. В противном случае оползание будет происходить по поверхности напластования. Характерные виды оползней показаны на рисунках 5 и 6.И.В Попов отмечает, что в формировании склона участвуют многие факторы, действие которых различно в каждом геологическом регионе и меняется по времени. Поэтому в основу типизации склонов должны быть положены четыре главнейших признака: генезис образования склона , стратиграфия и литология пород, слагающих склон, геологический возраст формирования склона и стадия развития и современное состояние устойчивости склона.

Рисунок-7. Образование суффозионного оползня асеквентного типа

Образование суффозионного оползня асеквентного типа

Исходя из этого, И.В. Попов развивает и дополняет классификацию Ф.П. Саваренского, представляя ее в виде классификационных признаков оползней.

*

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.