Оползни

Министерство образования и науки Украины

Национальный горный университет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доклад

по дисциплине: «Инженерная геодинамика»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                          Выполнили: ст.гр РГ-05-1,2

                                                                                           Шпикулев   Д.А.

                                                                                              Надточий    Е.С.

Парфилова А.А.

Приходько И.А.

                                                                                              Роденко     О.В.

 

Проверил:  доцент  Инкин А.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Днепропетровск

2009

Министерство образования и науки Украины

Национальный горный университет

 

 

 

 

 

 

Кафедра Гидрогеологии

и инженерной геологии

 

 

 

 

 

 

 

«Оползни»

 

 

 

 

 

 

 

                                                                          Выполнили: ст.гр Рг-05-1,2

                                                                                           Шпикулев   Д.А.

                                                                                              Надточий    Е.С.

Парфилова А.А.

Приходько И.А.

                                                                                              Роденко     О.В.

 

Проверил:     доцент    Инкин А.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Днепропетровск

2009

Содержание:

 

1. Что собой представляет  оползень                                                      

 

2. Условия образования  оползней                                                           

 

3. Характеристика и классификация оползней

 

4. Прогнозирование и  выявление оползневых склонов

 

5. Определение  устойчивости склонов, величин  оползневого давления и нагрузок  от обвалов

 

6. Мероприятия по уменьшению  последствий оползней, защита и  рекомендации по действиям населения

 

7. Оползни, которые  привели к катастрофам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Что собой представляет оползень

 

Оползни -  это скользящее смещение масс горных пород  вниз по склону под влиянием силы тяжести.

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.

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. Условия  образования оползней

 

Оползни возникают тогда, когда природными процессами или  людьми нарушается устойчивость склона. Силы связности грунтов или горных пород оказываются в какой-то момент меньше, чем сила тяжести, вся масса приходит в движение, и может произойти катастрофа.

Земляные массы могут  оползать по склонам с едва заметной скоростью (такие смещения называют медленными, или криповыми). В других случаях скорость смещения продуктов выветривания оказывается более высокой (например, метры в сутки), иногда большие объёмы горных пород обрушиваются со скоростью, превышающей скорость экспресса.

На образование оползней оказывает влияние множество  факторов, в том  числе климатический, гидрогеологический, сейсмотектонический, антропогенный и др., а также абсолютная  высота, экспозиция склона, удаленность   от   зон  тектонических  разрушений. Оползни возникают на каком- либо участке склона или  откоса вследствие нарушения равновесия пород, вызванного:

• увеличением крутизны склона в результате подмыва водой;
• ослабление прочности  пород при выветривании и переувлажнения осадками и подземными водами;
• воздействием сейсмических толчков;
• строительством и хозяйственной деятельностью, проводимыми без учета  геологических условий местности (разрушение склонов дорожными выемками, чрезмерный полив садов и  огородов, расположенных на склонах и др.).

 

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 возникают только при благоприятных геологических и гидрогеологических условиях, однако  на  трещиноватых  глинистых грунтах оползни могут начаться и при крутизне склона 5- 7 градусов.

 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). 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. 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.

Оползни могут сходить  в любое время года, однако в  различных районах оползневые смещения могут быть приурочены к  определенным сезонам года.

 

3. Характеристика и классификация оползней

 

Оползни различают:

 

- по категориям (древние  и современные);

 

- по характеру рельефа  (мелко и крупнобугристые);

 

- по структуре (оползни  со сдвигом блоков пород по  поверхностям   скольжения,  оползни  обвалы, выпирания, вязкопластические оползни, оползни- потоки, оплывины покровных грунтов и др.).

 

Оползни характеризуются  следующими параметрами: типом пород; влажностью пород, скоростью  движения  оползней  по   склону; объемом  пород; максимальной длиной оползней по склону.

Породы, составляющие основу оползня, могут быть самые  различные -  от глинистых масс до скальных.

Различают оползни "сухие" (не содержат влаги), "слабовлажные" (содержат мало несвободной воды), "влажные" (содержат достаточно много воды), "очень влажные" (содержат много воды).

По скорости  движения по склону оползни могут быть: исключительно быстрые (3 м/с), очень быстрые (0. 3  м/мин), быстрые (1. 5 м/сутки), умеренные (1. 5  м/месяц), очень медленные (1. 5 м/год), исключительно медленные (0. 06 м/год).

По мощности оползневого  процесса (по объему пород) оползни  делятся  на  малые  (до   10   тыс. куб. м), средние   (11- 100 тыс. куб. м), крупные (101- 1000  тыс. куб. м), очень  крупные (свыше 1000 тыс. куб. м) вовлекаемой  в процесс массы горных пород.

Оползни, вызванные изменением природных условий, как правило, не начинаются внезапно. Первоначальным признаком начавшихся оползневых подвижек  служит  появление трещин  на поверхности земли, разрывов дорог и береговых укреплений, смещение  деревьев и т. п.

С максимальной скоростью (десятки км/час) оползни движутся в  начальный  период, с течением времени скорость постепенно замедляется.

В самостоятельную  группу  можно выделить оползни искусственных  земляных сооружений -  железнодорожных  насыпей, терриконов и отвалов горных пород.

 

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. 

 

В соответствии с этим, можно рассматривать оползневые склоны, склоны оползания чехла рыхлых отложений (склоны оползней-сплывов), оплывные склоны и склоны отседания.