Классификация и характеристика оползней

Чаще всего употребляется название "оползень". Один из наиболее авторитетных в мире специалистов по оползням академик Квидо Заруба определяет оползень так: "Это резкое смещение горных пород, при котором перемещающиеся массы отделены от монолитного основания видимой поверхностью скольжения". Далее он указывает, что под оползнем подразумевается как сам процесс, так и формы рельефа, возникающие в результате этого процесса.

Академик Заруба совместно с профессором Менцлем написал книгу "Оползни и борьба с ними". Сразу во введении авторы обращают внимание на многообразие опасных последствий оползней. Оползни могут разрушать жилища и подвергать опасности целые населённые пункты. Они угрожают сельскохозяйственным угодьям, губят их и затрудняют обработку. Они создают опасность при эксплуатации карьеров и добыче полезных ископаемых. Оползни повреждают коммуникации, туннели, трубопроводы, телефонные и электрические сети; угрожают водохозяйственным сооружениям, главным образом плотинам. Кроме того, они могут перегородить долину, образовывать временные озёра и способствовать наводнениям, а также порождать губительные волны в озёрах и заливах.

Подводные оползни рвут телеграфные кабели. Этого перечисления достаточно для того, чтобы понять, чем угрожают оползни. По большей части эти процессы не являются катастрофическими, такими, при которых гибнут сотни людей, тем не менее, ущерб, наносимый ими народному хозяйству, может быть значителен. Не известно, сколько человеческих жизней лежит на совести оползней. По мнению известного швейцарского специалиста по оползням профессора А.Гейма, только в Швейцарии до 1930 года от них погибло более 5000 человек. Прибавив к этому данные по всему остальному миру и более близкие нам по времени оползни, мы приблизимся к цифре 100000, не учитывая оползни при землетрясениях [2].

Условия образования оползней:

Оползание происходит в рыхлых слабосцементированных породах вследствие того, что крутой и высокий склон по мере подрезания его рекой, водохранилищем, морем теряет свою устойчивость, и значительные горные массы крупными блоками начинают смещаться вниз по склону. Оползневое движение всегда связано с наличием грунтовых вод. Их обилие – необходимое условие оползания. Однако надо себе ясно представлять, что не грунтовые воды служат причиной оползня. Часто мы видим, что крутой склон долин подвержен оползням, а рядом выше или ниже по течению при том же геологическом строении, при таком же водообилии водоносных горизонтов и одинаковой высоте уровня подземных вод никаких оползней нет просто потому, что склон чуть-чуть более отлог.

Оползни редко отмечаются на склонах крутизной менее 10-12 градусов. И при уклоне 15 градусов оползни возникаю только при благоприятных геологических и гидрогеологических условиях. Но достаточная влажность пород, обеспечивающая их пластичность, всегда необходима. Можно сказать, что при соблюдении ряда необходимых условий оползни есть функция крутизны и высоты склона. Но нельзя сказать. Что оползень – есть функция наличия грунтовых вод. Для возникновения оползней наиболее благоприятны такие геологические условия, когда в основании оползневого склона залегают водоупорные пласты, а выше лежат водоносные породы. Но даже если склон и сложен только водоносными породами, а водоупорного пласта нет, всё равно будет происходить разгрузка подземных вод, уровень которых будет плавно снижаться от междуречий в сторону долины или берега моря (озера) [2].

При достаточной крутизне и высоте склонов оползни неизбежно возникнут.Оползни могут быть вызваны действием разных факторов. Земная поверхность состоит главным образом из склонов. Некоторые из них устойчивы, другие в силу различных условий становятся неустойчивыми. Это происходит тогда, когда изменяется угол наклона откоса склона или если склон оказывается отягощён рыхлым материалом. Тем самым сила тяжести оказывается больше силы связности грунта. Склон становится нестабильным и при сотрясениях.

Поэтому каждое землетрясение в условиях горного рельефа сопровождается смещениями по склону. Образованию оползней особенно благоприятствует такое залегание пород, при котором падение кровли водоупорных пород совпадает с направлением уклона поверхности. Водоупорный горизонт при этом служит поверхностью скольжения, по которой более или менее значительный блок породы соскальзывает вниз по склону. Неустойчивости склона способствует и повышение обводнённости грунтов, рыхлых отложений или горных пород. Вода заполняет поры и нарушает сцепление между частицами грунта [2].

Межпластовые воды могут действовать подобно смазке и облегчать скольжение. Связность горных пород может быть нарушена при замерзании, и в процессах выветривания. Неустойчивость склонов может быть связана и с изменением вида насаждений либо уничтожением растительного покрова.

Дело обстоит серьёзно и тогда, когда скальные горные породы на склоне бывают перекрыты рыхлым материалом или почвой. Рыхлые отложения легко отделяются от подстилающих пород, особенно если плоскость скольжения "смазана" водой. Неблагоприятны (с точки зрения возможности возникновения оползней) и те случаи, когда горные породы представлены пластами крепких известняков или песчаников с подстилающими более мягкими глинистыми сланцами. В результате выветривания образуется плоскость раздела, и пласты скользят по склону. В этом случае всё зависит главным образом от ориентировки пластов. Когда направление их падения и наклон параллельны склону, это всегда опасно.

Сложно точно определить значение угла откоса, более которого склон не устойчив, а менее которого устойчив. Иногда такой критический угол определяют в 25 градусов. Более крутые склоны, по-видимому, уже не устойчивы. На возникновение оползней наибольшее влияние имеют дождевые осадки и сотрясения. При сильных землетрясениях оползни возникают всегда. Что же касается дождевых осадков, то это зависит от многих условий. Например, в Альпах в качестве критической границы принято количество осадков выше 2500 мм. Выпадение такого количества осадков в короткий промежуток времени представляет острую опасность.

Что собой представляет оползень:

По определению И.В.Попова, оползнем называется смещение блоков породы, объёмом в десятки кубических метров и более на крутых склонах в результате смачивания поверхностей отрыва подземными водами. Оползают именно блоки породы, сохраняющие при этом (в пределах блоков) свою первоначальную структуру. Оползающие горные породы обычно рыхлые или слабосцементированные. В оползающем блоке могут быть отдельные прослои или линзы из прочных скальных пород. При оползании порода частично дробится, превращаясь в брекчиевидную бесструктурную массу. Скопления оползневых масс у подножия склонов называют деляпсием [2].

Размеры оползней сильно варьируют. Встречаются громадные оползни, захватывающие сотни тысяч кубометров породы, и малые оползни в несколько десятков кубометров.Оползни приурочены к крутым склонам оврагов, балок, речных долин. Они встречаются в горах в области развития слабосцементированных пород. Оползни широко распространены на платформенных равнинах, где они приурочены к берегам рек и морей. Но везде на равнинах оползневые склоны занимают небольшие площади из-за того, что вообще крутые склоны (более 15 градусов) узко локализованы и процент территории, занятой ими к общим площадям равнины не составляет и 1%.

В горах же преобладают прочные скальные породы, что также резко ограничивает распространение оползней. На равнинах, так же как и в горах, в местах выхода скальных пород даже и по крутым склонам долин оползней не отмечается.

При оползании образуется определённый комплекс форм рельефа: оползневой цирк, ограниченный стенкой срыва оползня (оползневым уступом), оползневой блок, характеризующийся в большинстве случаев запрокинутостью верхней площади (оползневая терраса) в сторону оползневого склона с крутым уступом, обращённым в сторону реки, моря или озера по направлению движения оползня. Поверхность отрыва оползня имеет сферическую форму, стремящуюся приблизиться к окружности. В некоторых случаях в результате деформации поверхностных слоёв породы движущимся оползневым блоком возникает напорный оползневой вал. Такие оползни называют детрузивными в отличие от деляпсивных, свободно соскальзывающих к урезу реки или моря [2].

Классификация

Среди оползневых явлений можно определить следующие виды:

1. Оползание блоков породы (блоковые  или структурные).

2. Оползание чехла рыхлых отложений (единовременное и быстрое) по  поверхности скальной или мёрзлой – оползни-сплывы.

3. Оползание мелких блоков –  оплывание, охватывающее весь склон  или его значительную часть.

4. Отседание склонов, смещение блоков  скальных или полускальных пород.

Самым крупным оползнем исторического времени считается оползень, происшедший в 1911 году на Памире на территории СССР. Сильное землетрясение вызвало гигантский оползень. Было проведено обследование. Оползло 2,5 км31 рыхлого материала. Был завален кишлак Усой с его 54 жителями, оползень перегородил долину реки Мургаб и образовал подпрудное озеро. Оно стало расти и затопило кишлак Сарез. Высота этой естественной плотины около 300м, максимальная глубина озера 284 м, а протяжённость 53 км. олзень склон устойчивость катастрофа

Наиболее трагичными, вызвавшими самое большое число жертв были оползни 1920 года в провинции Кансу в Китае. Лёссовое плато постигло сильное землетрясение. Лёсс весьма порист, но вместе с тем обладает значительной прочностью. Поэтому в лёссовых областях образуются каньоны и долины с крутыми склонами. Когда же в результате землетрясения связность лёссов была нарушена, склоны стали неустойчивыми. Тысячи кубических метров лёсса завалили долины, засыпали города и селения. Предполагается, что погибли 200 тысяч человек [2].

Выявление оползневых склонов:

Оползневые процессы могут оказать влияние на устойчивость инженерных сооружений. Но угроза с их стороны может быть преувеличена или преуменьшена. Соответственно перестраховка и неучёт опасности, какую представляют эти процессы, может дорого обойтись. Морфологически слабо выраженные стёртые формы в отличие от свежих и резких явно указывают на малую активность процесса в настоящее время. Однако если размеры форм, а следовательно, и масштабы явлений значительны, то стёртость форм никак не говорит о слабой угрозе. И наоборот, резкие формы при малом масштабе явлений служат благоприятным фактором.

Особенно большое значение имеет анализ возможного инженерного воздействия на естественный ход процесса. Поэтому каждое условие и причину, определяющие ход процессов оползания, оплывания и отседания, необходимо анализировать в отдельности, имея в то же время в виду, что влияние каждого из них осуществляется в сложной комбинации.

В результате движения оползня возникают специфические формы рельефа. В пришовной части оползневой террасы (а их может быть несколько) может сохраняться пришовная ложбина, создающая наиболее благоприятные условия для постоянного смачивания поверхности смещения. В плане оползни часто имеют циркообразную форму. В верховьях оврагов, где почти всегда имеет место разгрузка подземных вод, постоянно наблюдаются циркообразные оползни – ендовины [2].

Для выявления оползневых склонов первостепенное значение имеет изучение морфологии склонов. Появление беспорядочной бугристости в основании склона, наличие трещин, террасовидных уступов, особенно с обратным уклоном, свежих стенок отрыва и других форм, явно чуждых обычному склону долины или берега озера, указывает на развитие оползневых явлений. Иногда на оползень указывают и бугристые нагромождения на дне долины. Бывают случаи, когда огромные, слабоподвижные оползневые блоки склонов глубоких и крутосклонных долин, смещаясь, мало-помалу сжимают узкую долину реки, едва не перегораживая её. Движение их восстанавливается лишь по мере среза нагромождений у основания оползня.

2.1 Типы оползней их  строение и механизмы развития

Для составления прогноза развития оползней и обоснования защитных мероприятий необходимо кроме причин развития оползней, знать динамику и механизм развития процесса, типы оползней. Динамика оползневого процесса определяется особенностями и закономерностями его развития во времени. В динамике развития каждого оползня большинство исследователей различают три этапа или стадии (по Саваренскому Ф.П.) [3].

1. Этап (стадия) подготовки оползня – постепенное уменьшение устойчивости масс горных пород.
2. Стадия собственно оползневого смещения – быстрая, резкая потеря устойчивости масс горных пород, смещение их.
3. Стадия последующей жизни склона и смещенных масс – или этап восстановления устойчивости масс горных пород. Емельянова Е.П. в первой стадии выделяет стадии скрытой и явной подготовки оползней и, кроме того, рекомендует выделять стадию повторных смещений. 
   Продолжительность этих этапов в каждом конкретном случае различна (в зависимости от причин оползня и геологических условий и других природных и искусственных факторов). Время от начала первого этапа подготовки – оползня до полного прекращения, оползневых деформаций называется оползневым циклом. Каждый оползневой процесс, оползневое смещение характеризуется определенными динамикой и механизмом. 
   Механизм оползневого процесса – это вид, способ, характер оползания масс горных пород.

Механизм выражается в форме:

1. Сдвига блоков пород (структурные оползни – оползни скольжения по В.Д. Ломтадзе). Пример – оползни ангарского типа. Отделение блоков пород и скольжение их по четко выраженным поверхностям скольжения происходит без нарушения структуры, монолитности блока пород.
2. Течения (пластичные оползни, движение пород подобно вязкой жидкости). Перемещение частиц в рыхлых породах не только вниз по склону, но и поперечные внутри движущейся толщи. Частицы могут перемещаться с разной скоростью. Поверхности скольжения слабо выражены. Пластические течения развиваются при нарушении прочности глинистых пород в результате нарушения структурных связей. 
3. Переходные способы перемещения (структурно-пластическое движение: изгиб, кручение, смятие). 

Постоев Г.П. выделяет четыре типа механизма формирования оползней:

1. Сжатие грунтового массива в условиях ограниченного бокового расширения.
2. Сдвиг одной части массива относительно другой.
3. Разжижения грунтового массива вследствие уменьшения эффективного трения.
4. Растяжения с отрывом части грунтового массива.