Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов

Характеристики процессов

Оползни

Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными и зарубежными специалистами при градостроительном освоении территорий.

Оползни, сели, обвалы наносят большой ущерб народному хозяйству, природной среде, приводят к человеческим жертвам.

Основными поражающими факторами оползней, селей и обваловявляются удары движущихся масс горных пород, а также заваливание и заливание этими массами свободного ранее пространства. В результате происходит разрушение зданий и других сооружений, скрытие толщами пород населенных пунктов, объектов экономики, сельскохозяйственных и лесных угодий, перекрытие русел рек и путепроводов, гибель людей и животных, изменение ландшафта.

Оползни, сели и обвалы па территории РФ имеют место в горных районах Северного Кавказа, Урала, Восточной Сибири, Приморья, острова Сахалин, Курильских островов, Кольского полуострова, а также по берегам крупных рек.

Часто оползни приводят к масштабным катастрофическим последствиям. Так, оползень в Италии в 1963 г. объемом 240 млн м³ накрыл 5 городов, погубив при этом 3 тыс. человек.

В 1982 г. селевой поток протяженностью 6 км, шириной до 200 м обрушился на поселки Шивея и Аренда Читинской области. В результате были разрушены дома, автомобильные мосты, 28 усадеб, размыты и занесены 500 га посевных площадей, а также погибли люди и сельскохозяйственные животные. Экономический ущерб от этого селя составил около 250 тыс. рублей.

В октябре 1963 г. на высоком берегу водохранилища Вайонт в Северной Италии произошел один из самых разрушительный оползень за всю историю Европы - объемом около 0,25 км³. Оползень сошел в водохранилище и образовал волну, которая поднялась на 260 м вверх по противоположному склону долины. Волна перехлестнула через плотину и устремилась вниз по долине. В результате было разрушено пять селений и погибло более 2000 человек.

Января 1984 г. в результате землетрясения в Гиссарском районе Такжикистана произошол оползень шириной 400 м и длиной 4,5 км. Огромные массы земли накрыли поселок Шарора. Погибли 207 человек, погребенными оказались 50 домов.

В 1989 г. оползни в Ингушетии привели к разрушениям в 82 населенных пунктах. Было повреждено 2518 домов, 44 школы, 4 детских сада, 60 объектов здравоохранения, культуры, торговли и бытового обслуживания.

Целесообразность градостроительного освоения территорий с потенциально возможными и действующими оползнями должна быть тщательно обоснована с учетом соответствующих нормативных ограничений. Обычно при планировке города по возможности стремятся не размещать здания и инженерные сооружения на территориях, непосредственно прилегающих к оползневым склонам, или удаляют их на безопасное расстояние от его бровки, предусматривая одновременно комплекс защитных мер. Вместе с тем следует учитывать, что в ряде случаев крайне нежелательно отказываться от ценных в градостроительном отношении территорий с оползневыми явлениями. Например, территорий, расположенных вдоль морских побережий или крупных рек, особенно при наличии на них существующих зданий, автомобильных дорог и других инженерных сооружений. В таких случаях оползневые территории осваивают и даже включают в селитебную зону города, предусматривая ее комплексную защиту.

При инженерной подготовке территорий с оползнями решают задачи стабилизации потенциально опасных и уже подверженных обрушению склонов. Большое значение при этом имеет своевременный прогноз возможных границ распространения оползня, потенциальной глубины и скорости смещения грунта, а также других параметров, определяющих выбор защитных сооружений, и возможность безопасного размещения застройки на прилегающей территории.

Причины образования и характеристика оползней

Оползневые процессы характерны скользящим смещением части горных пород, слагающих склон без потери контакта между смещающейся и неподвижной частями (рис. 44, а). Для возникновения и развития оползня необходимы определенные условия, среди которых основными являются крутизна и форма склона, геологическое строение пород, гидрогеологическая и гидрологическая обстановка.

Рис. 44. Схема развития оползней:1 — поверхность склона после оползня; 2 — положение склона до оползня; 3 — сметающиеся части склона — тело оползня; 4 — поверхность скольжения

При прочих равных условиях наиболее подвержены оползневым явлениям крутые склоны, имеющие выпуклую или нависающую конфигурацию, а наиболее типичными оползневыми породами являются глинистые, сопротивление сдвигу которых очень чувствительно к изменению влажности. Оползни часто образуются на участках наклонного залегания слоев с падением их в сторону склона (рис. 44, б), а также при выдавливании глин вышележащими породами (схема в).

В подавляющем большинстве случаев оползни расположены у берегов водоемов, водохранилищ и рек, мест выхода подземных вод на поверхность, где возникают условия нарушения предельного равновесия склона. Оно может быть нарушено в результате дополнительных воздействий, которые являются следствием природных процессов или деятельности человека. К ним относятся: изменение крутизны склона, воздействие грунтовых и поверхностных вод, выветривание, сотрясения, мерзлотные воздействия, вибрация, дополнительные нагрузки на склон, уничтожение на нем растительности.

Механизм этих воздействий при образовании оползневого процесса проявляется в трех направлениях. Первое — изменение внешней формы и высоты склона, приводящее к перераспределению сдвигающих и удерживающих сил на нем. Второе — изменение строения и физико-механических свойств пород. Третье — создание дополнительного давления на слои, слагающие склон.

Возникновение оползней в каждом конкретном случае может быть результатом влияния отдельных из вышеперечисленных воздействий или их сочетанием. Для выявления причин возникновения оползней и механизма разрушения склона помимо традиционных инженерно-геологических изысканий используют измерительные приборы и сигнализирующие автоматические устройства. Первые позволяют получить подробную информацию об оползневом процессе как в самом начале его возникновения, так и на стадии полного развития, а вторые — сигнализируют о внезапно возникших внешних изменениях, которые могут вызвать подвижки грунта.

При проведении комплекса инженерных мероприятий их состав определяют на основе анализа причин, вызывающих оползневой процесс, учитывая характер и скорость движения, тип слагающих пород, глубину расположения поверхности скольжения и ее форму, активность процесса и другие характеристики.