Гравитационные процессы

II группа факторов, изменяющих напряженное состояние горных пород приоткосного массива

Эрозия и абразия	Подрезка природных склонов	Увеличение угла наклона склонов и откосов, возрастание сдвигающих усилий
Изменение базиса эрозии	Углубление выемки	Увеличение высоты склонов и откосов, возрастание сдвигающих усилий
Изменение уровня грунтовых вод	Осушение карьерных полей	Формирование гидростатического и гидродинамического давлений воды
Затопление атмосферными осадками и поверхностными водами	Затопление и подтопление при строительстве гидротехнических сооружений	Формирование гидростатического и гидродинамического давлений воды
Пригрузка склонов делювием и обвальными массами	Статическая и динамическая нагрузка от сооружений и транспорта	Возрастание сдвигающих усилий, формирование порового давления
Землятресения	Наведенные землетрясения, промышленные взрывы	Возрастание сдвигающих усилий, формирование порового давления
Аккумуляция аллювиально-делювиальных отложений	Террасирование, подпорные сооружения	Увеличение удерживающих усилий. Возрастание коэффициента устойчивости

 

В оползневых перемещениях могут участвовать крупные блоки твердых горных пород (блоковые оползни) и отдельные глыбы (глыбовые оползни), сохранившие первичную текстуру; менее прочные слоистые трещиноватые горные породы; рыхлые — раздробленные склоновые накопления коллювиального, делювиального, почвенного происхождения. Оползневым процессом может быть охвачен весь склон или его часть, долины оврагов, образующие оползневой район.

       В верхней части оползневого района различают: крутые вогнутые стенки — стенки отрыва оползневых тел, выровненный участок склона - ложе оползней, или поверхность скольжения и оползневые тела.

 

 

 

 

 

Рис. 3   Строение оползня

 

     Ложе оползня (Рис. 3) — это часть склона, по которой движется оползень. Чем круче наклон ложа, тем интенсивнее движение оползневого тела. Оползание происходит, начиная с наклона 5°, а на дне водоемов — 1°.

    Оползневое тело (Рис.3 ) может иметь различные размеры и форму. Чаше всего оно ограничено сверху ровной или бугристой площадкой, наклоненной внутрь склона, и обрывистым бугристым склоном во фронтальной части, обращенной в направлении движения оползня.

В тех случаях, когда площадка имеет ровную поверхность, вытянута параллельно склону, оползневое тело сходно с речной террасой (террасовидный оползень). Часто поверхность оползневого тела в плане напоминает полуцирк (цирковидный оползень). Также тело оползня может скользить сплошными массами, сохраняющими первичную текстуру (блоковые оползни). Глыбовый оползень сползает неравномерными глыбами, не сохраняющими первичную текстуру.

Оползневым процессом может быть охвачен весь склон или его часть, долины оврагов, образующие оползневый район.

Оползневые тела движутся по сравнению с обвальными значительно медленнее. Отдельные части оползневого тела движутся с различной скоростью.

      Наиболее часто оползни возникают на склонах, сложенных чередующимися водоупорными (глинистыми) и водоносными породами (например, песчано-гравийными, трещиноватыми известняковыми). Развитию оползней способствует такое залегание, когда слои расположены с наклоном в сторону склона или в этом же направлении пересечены трещинами. В сильно увлажнённых глинистых породах оползни приобретает форму потока. В плане оползни часто имеет форму полукольца, образуя понижение в склоне, называется оползневым цирком. Продольный разрез и строение оползня показано на рис.1) При активном развитии оползневых процессов на одном и том же склоне могут образовываться последовательно несколько оползней. В этом случае формируется ступенчатый оползневой склон с более-менее выраженными в рельефе так называемыми оползневыми террасами.

 

• Террасовидный оползень - случай, когда площадка имеет ровную поверхность, вытянута параллельно склону, оползневое тело сходно с речной
• Цирковидный оползень - случай, когда поверхность оползневого тела в плане напоминает полуцирк

Когда оползень спускается вдоль оврага, оползневое тело имеет вытянутую языкообразную форму. Оползень обычно движется по глинистым породам, служащим водоупором для водоносного горизонта и поэтому обильно смоченным водой. Вода нарушает связи между ложем и вышележащими породами и тем самым способствует развитию оползневых процессов. Поэтому оползни следует рассматривать как водно-гравитационные явления.

   Оползневые тела движутся по сравнению с обвальными значительно медленнее. Так, установлено, что крымские оползни перемещались в год на расстояние от 100 до 0,1 м, причем это движение было неравномерным: фазы быстрого движения сменялись фазами медленного движения или даже длительного покоя. Отдельные части оползневого тела движутся с различной скоростью, что вызывает образование трещин, внутренних стенок отрыва; в блоковых и глыбовых оползнях с этим связываются многочисленные более мелкие обвалы, а иногда и полный развал твёрдых пород ползущего блока; подобные оползни, обваливающиеся в процессе движения, относят к обвально-оползневому типу. Возникновение оползня или активация оползневого процесса могут вызываться разными причинами и ведут к проявлению оползней различных типов. Усиление давления на верхнюю часть оползневого тела вызывает оползни детрузивного типа. При разгрузке нижней части склона – создании там полостей, в которые оползневое тело смещается последовательно расположенными сегментами,- образуются деляпсивные (свободно скользящие) оползни.

 

       В случае, если подмыв склона связан с морскими волнами, оползни относят к абразионному типу. При разрушении подножия склонов долин рекой образуются эрозионные оползни, при землетрясениях возникают сейсмогенные оползни, при геологической работе человека в оползневом районе появляются искусственные, или антропогенные оползни.

 

На интенсивно подмываемом правом берегу реки Волга развиваются абразионные процессы. Переработка берегов сопровождается оползнями, осыпями, обвалами, оживлением овражной эрозии. Абразионно-оползневые процессы развиты по высоким правобережным склонам водохранилища в районе населенных пунктов: Нариман, Ключищи, Ташевка, Нижний и Верхний Услон. Переработка берегов происходит в той или иной степени вдоль всей линии побережья водохранилища (протяженность абразионных процессов составляет около 37 км), но защитные дамбы сооружены лишь на ограниченных участках (Верхний Услон).

 

    Дополнительные поступления воды на ложе оползня в период таяния снегов, ледников, после сильных и продолжительных дождей почти всегда активизируют оползневый процесс. Размеры и объемы оползневых тел бывают различны, иногда грандиозны.

 

    В настоящее  время процессы оползнеобразования характерны для овражных и балочных склонов, а так же террасовых уступов рек Кадышево- Щербаковского учебного геологического полигона.

   Во всех случаях особенности строения, параметры оползневых тел контролируются крутизной и высотой склона, а также физико-механическими свойствами грунтов. Последние определяются не только литологическим составом, но и величиной естественной влажности, значение которой сильно варьирует в течение года. Поскольку высота склонов незначительна (как правило, до 5 м), а крутизна практически всегда превышает 30°-40°, максимальный объём оползневых тел не превышает 15-20 м3, составляя обычно первые кубометры. Глубина захвата и ширина оползневой террасы редко превышают первые метры. Оползни в плане имеют фронтальную форму. По механизму смещения - это оползни скольжения, по типу поверхности смещения большую часть оползней можно отнести к асеквентным. Как правило, такая поверхность является круглоцилиндрической, что связано с преобладанием в разрезе грунтовых массивов супесчано-суглинистых грунтов.

 

    Также участки проявления оползней прослеживаются по берегу реки Волга, по склонам речных долин, по бортам оврагов, развиваются в отложениях четвертичной, неогеновой, пермской систем, характеризуются значительным или полным изменением структуры смещающихся масс или блоковым смещением пород, происходят на склонах различной крутизны. Оползание связано с переувлажнением пород подземными, поверхностными талыми и дождевыми водами. Оползни широко развиты в виде ступеней, бугров по крутым склонам речных долин (балок)

южной и западной экспозиций.

Площадная пораженность территории Верхнеуслонского муниципального района оползневыми явлениями составляет около 4142 га (3 % площади), что характеризует их как «опасные» в соответствии со СНиП 22-01-95 «Геофизика опасных природных воздействий».

Участки развития оползневых процессов являются не пригодными для строительства и требуют сложных инженерных мероприятий, как во время строительных работ, так и в период эксплуатации сооружений. Противооползневые мероприятия заключаются в проведении планировочных работ, регулировании поверхностного и подземного стока, создании дренажей, укреплении склонов и оползневых тел различными методами.

 

Геолого-литологическое строение и гидрогеологические условия обусловили развитие на крутых склонах в эрозионных врезах (оврагов) по правому берегу р.Челна развитие оползневых процессов. Причинами оползневых явлений служат предельная крутизна склонов, наличие в разрезе слоев со слабыми прочностными характеристиками, значительная обводнённость, колебания уровня подземных вод, искуственная подрезка склонов.

При подъеме уровня воды в Нижнекамском водохранилище до НПУ 68,0 м усилится подмыв коренных пород в основании берегового склона р.Челна, что приведет к дальнейшей активизации склоновых эрозионных процессов, поэтому необходимы исследовательские работы по выявлению оползнеопасных участков, организация предупредительных мер и противооползневых мероприятий.

 

 

 

 

 

 

 

ГРАВИТАЦИОННО - ВОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

 

     К этой категории относятся гравитационные явления, в формировании которых вода как подземная, так и поверхностная (атмосферная) играет существенную роль. Твердый материал при этом процессе оказывается разрушенным (дезинтегрированным) и перемещается уже не способом обрушения или сползания (скольжения), как в предыдущих процессах, а способом сплывания, течения «твердого» потока. В этой категории гравитационных явлений различают следующие типы: оползневые потоки, оплывины, селевые грязекаменные потоки, потоки вулканогенных пород (лахары) и др. Обычно оползневой процесс этой категории наиболее интенсивен в периоды таяния снегов или сильных дождей. Вода пропитывает горные породы, нарушает связи между отдельными частями или даже отдельными зернами породы. Породы разжижаются и начинают стекать вниз по склону. Так образуются оползневые потоки, движущиеся обычно вдоль долины реки или ручья.

      В оползневом потоке основная масса вещества теряет первоначальную текстуру, и поэтому после отложения и высыхание коллювий представляет собой скопление отдельных комков земли, среди которых лишь местами сохраняются мелкие оползневые

тела, не утратившие первоначальную текстуру. Поверхность оползневого потока всегда бугристая, форма оползневого тела эллипсовидная, сильно вытянутая. За сходство по форме с долинным горным ледником такое тело 

иногда называют глетчерным оползнем. В нижней части при выходе из долины глетчерный

оползень веерообразно расширяется.

Мелкие грязевые потоки, не уходящие далеко от истоков называют оплывинами.

Сель – временный поток смеси воды и большого количества обломков горных пород от глинистых частиц до крупных камней и глыб, внезапно возникающий в руслах горных рек и лощинах. Сели возникают на Северном Кавказе, в некоторых районах Урала, Восточной Сибири и Дальнего Востока. Селевой поток рождается после длительных и обильных дождей, интенсивного таяния снега или ледников, прорыва водоемов, землетрясений и извержений вулканов. Он возникает внезапно, движется с большой скоростью и проходит чаще всего несколькими волнами за время от десятков минут до нескольких часов. Крутой передний фронт селевой волны может быть высотой до 15 м и более. Грохот и рев движущегося селевого потока слышен на больших расстояниях.

 

 

Рис.4 – Схема строения селевого потока

 

1 – верхний слой почвы; 2 – непроницаемый грунт; 3 – полость  селя; 4 – сель; 5 – веерообразный  селевой поток.

По составу селевой массы сели бывают грязекаменные, грязевые, водокаменные и вододресвяные, а по физическим типам – несвязные и связные. В несвязных селях транспортирующая среда для твёрдых включений – вода, а в связных – водногрунтовая смесь. По механизму зарождения сели подразделяются на три типа: эрозионный, прорывной и обвально-оползневый.

 

Селевые потоки (Рис. 4) являются крайней формой в ряду гравитационно-водных явлений. Их называют мурами. В развитии селей основную роль играет поверхностная вода: дождевая, ливневая, а также речная, в меньшей мере — подземная. В зависимости от размерности переносимого материала селевые потоки разделяются на грязекаменные, которые в равной степени насыщены и мелкими и крупными обломками; водно-каменные с преобладанием крупных обломков пород — валунов, глыб и грязевые потоки с резким преобладанием тонких глинистых частиц. Селевые потоки движутся с большой скоростью и появляются внезапно. Во фронтальной части потока сгруживается твердый материал, и край потока образует крутую стену.

 

 

 

Рис. 5. Отложения селевого потока

 

   Селевой коллювий — это несортированная разнообломочная порода с преобладанием в одних случаях валунов, глыб, щебня, в другом - глин, песка, почвы (Рис.5) . Иногда в грубом коллювии, расположенном в устьевой части ручья, происходит вторичная сортировка материала, связанная с вымыванием из него водами ручья мелких частиц и отложением их ниже по течению. Нередко наблюдается глинистый сель, обусловленный тем, что размываемый склон сложен мелкообломочными породами.