Обвалы это отложения мелких и крупных камней, которые являются продуктами распада горных пород подверженные сильно выветриванию.
Обвалы камней скапливаются в виде конусов или валов у подошвы горных склонов , на склонах речных долин и берегов, на берегах морей состоящие преимущественно из природного щебня с небольшими примесями грунтовых частиц. Принято считать что причиной образования камнепада это нарушение устойчивости образовавшихся продуктов распада горных пород в результате выветривания. Устойчивость обвалов зависит от равновесия между сдвигающей силы тяжести и удерживающих сил.
Нарушение устойчивости обвалов может возникнуть в результате разных причин, но основные из них следующие:
► В результате подмыва водой склона происходит увеличение его крутизны.Крутизна склона сильно влияет на устойчивость обвалов.
► Устойчивость обвала может нарушиться в результате сейсмических толчков, взрывов и других строительных и хозяйственных работ.
► В результате выветривания происходит ослабление прочности образовавшихся обвалов, а переувлажнение подземными водами или осадками уменьшает сцепление камней с основанием и ускоряет их обрушение.
Основной характеристикой обвалов является их объем и в зависимости от обвалившегося объема камней их условно разделяют на :
1. Крупные обвалы с объемом более 1000 м³.
2. Средние обвалы с объемом 50-1000 м³.
3. Малые обвалы с объемом 5-50 м³.
4. Очень малые обвалы с объемом менее 5 м³.
В зависимости от крупности частиц в верхней своей части обвалы имеют крутизну уклона до 45 градусов, который соответствует углу естественного откоса материала обвала в водонасыщенном состоянии. В нижней части обвалы более пологие. В зависимости от количества осыпавшихся камней со склонов различают действующие обвалы, затухающие и затухшие . Затухшие обвалы камней главным образом зарастают травой, деревьями и кустарниками.
Посадка деревьев и кустарников на склонах таких отложений может осуществляться в качестве укрепления склонов и как способ борьбы со слабо подвижными обвалами. Даже в заросших условиях материал обвалов находиться в состоянии неустойчивого равновесия.Сейсмические толчки,или перегрузка таких обвалов а также подрезка нижней части основания могут привести к активизации камнепадов.
Степень подвижности такого оползня характеризуется коэффициентом подвижности К=а/u ,где а- это угол наклона поверхности обвала, а- u угол естественного откоса материалов из которого сложен обвал. Если обвал подвижный то коэффициент подвижности может иметь значения от 0.7 -1.0. В случае когда обвалы слабо подвижные, то принимают значение коэффициента подвижности в пределах 0.5-0.7. При относительно неподвижных обвалов принимают значение меньше 0.5.
Обвалы у которых коэффициент подвижности меньше 0.5 могут быть использованы в качестве насыпей для устройства дорог без дополнительных сооружений.При прокладывании дорог обходят подвижные обвалы а в случае когда это не возможно проводят укрепление устойчивости таких участков.
Обвалы возникают на сравнительно крутых склонах с уклоном к горизонту более 25-30°, что как правило , возникает в горных местностях, где пласты собраны в складки и поставлены под различными углами к горизонту.Возникновению обвалов способствуют трещиноватость пород, слагающих склон, движение ледяных и снежных масс и другие причины.При прочих разных условиях в зависимости от крутизны различают склоны опасные, когда обвалы могут происходить в неувлажненных породах , нормальные-обвалы возникают только при наличии водоносных прослойков и безопасные, на которых не возникает обвалов даже при наличии водоносных прослойков.
Происходят обвалы под действием толчка, вызванного атмосферными явлениями( буря, сильный ливень) или землетрясением.Так, например, в 1911 г. в долине р. Мургаба от незначительного землетрясения с гор высотой 600 м обрушилась масса земли объемом 3600-4800 млн.м² и образовала в реке запруду площадью 16 км² толщиной 700-800 м. В результате этого обвала, известного под названием Памирской катастрофы или Усойского завала, выше запруды образовалось Сарезское озеро длиной 75 км, шириной до 1,5 км и глубиной 262 м.
Характерной особенностью обвалов является вращение и опрокидывание перемещающихся масс.Осыпи являются результатом скопления в нижней части склона продуктов осыпания и делювиального сноса : щебня, дресвы, песчано-глинистых масс и так далее.Поверхность осыпи имеет наклон, соответствующий углу естественного откоса продуктов сноса в сухом состоянии.По мере накопления делювия в случае его увлажнения или переувлажнения осыпь быстро перемещается вниз до наступления равновесия .Такие перемещения называются осовами.
При этом поверхность осыпи выполаживается под углом, соответствующим углу естественного откосаделювиальной массы в водонасыщенном состоянии. В горных районах у подножья гор и ниже по склону образуются своеобразные каменные россыпи-курумы, состоящие из обломков различных размеров ( от нескольких дециметров до десятков метров).Ближе к подножью гор курумы образуют поля, а ниже подчиняясь рельефу долин на склоне, переходят в каменные потоки или, как еще называют каменные реки.
В нижних слоях курумов все пространство между отдельными глыбами заполнено щебеночно-глинистой массой продуктов выветривания, а верхние слои представляют собой рыхлый навал отдельных глыб и камней. очень часто в подошве курума имеется глинисто-щебенистая подстилка.Атмосферная вода проходит через верхний слой курума и смачивает подошвенную подстилку.Доведенная до пластичного состояния подстилка способствует смещению по склону всей массы курума. При сильных увлажнениях например, в тех случаях, когда курум пересекает водный поток, вся масса курума начинает перемещаться наподобие текучепластичной массы, переходя в оплывины.
Обвалы на горных дорогах
Явления в природе при которых происходят осыпание значительного количества камней разного диаметра вниз по склону носят название горным обвалом. Наиболее часто причинами возникновения горных обвалов являются землетрясения а также деятельность человека (промышленные взрывы в целях добывания камня и другая хозяйственная деятельность). Наиболее опасными такие обвалы и камнепады являются вблизи населенных пунктов и автомобильных дорог.
Из за сильных многовековых тектонических процессов и под действием сил выветривания целые массивы горных пород покрываются сколами и трещинами в вертикальном и горизонтальном направлении образуя многочисленные отдельные блоки. Довольно часто можно наблюдать в горной местности случаи, когда образующиеся в горном массиве отдельные блоки отделяются от основного массива и скатываются вниз по склону разбиваясь на множества камней разного диаметра.
Такие явления в природе принято называть горными обвалами и их обязательно учитывают при проектировании автомобильных дорог и населенных пунктов. В таких случаях перед дорогой возводят различные улавливающие стенки, которые улавливают и удерживают обвалившихся камней. Стенки строятся из камней или заливаются железобетонным монолитом, высотой до двух метров и шириной до одного метра.
При этом глубина заложения фундамента может достигать полтора-два метра.При малом поступлении осыпавшегося материала стенку можно нарастить и потом построить дополнительные стенки на массиве камнепада. При активных и мощных камнепадов,чаще дорогу переносят на другой склон долины или прокладывают тоннелями. Даже если для этого потребуется строительство мостов.
Предотвратить обвал возможно в отдельных случаев путем раздробления отрывистых скал взрывными методами.Тем самым удаляется опасность обрушения скал на кокой то промежуток времени. Также используются различные методы упрочнения скал путем заделывания трещин и опоясывания стальными обручами.
Материалы обвалов часто используют при приготовлении бетонов а также в качестве материала для устройства насыпей.Иногда если объем накопившихся обвалов не так уж и велик, вместо подпорных стенок обвал просто убирают и используют в качестве основания для насыпи.Участки обвалов в ряде случаев целесообразнее обходить,а если это невозможно, то за такими участками в процессе эксплуатации дороги всегда ведется наблюдение.
Рабочие верхолазы всегда должны осматривать крутые склоны на наличие накоплений из неустойчивых пород. В отсутствии движения такие выявленные накопления камней всегда выбрасываются вниз со склонов. В целях защиты дороги от обвалов камнепада строят и устанавливают в верхней части склона металлические решетчатые щиты . Для защиты от более крупных камней устраивают улавливающие рвы или улавливающие стенки.
